我正在通过ATmega16p和CodeVisionAVR设计一个吉他调谐器，我只是无法运行我的代码

Question

我正在设计一个吉他调谐器通过爱特梅尔mega16处理器和CodeVisionAVR为我的大学的第二个项目。我已经连接了一个单插孔到处理器的PINA.7 (ADC转换器)和GND。我有7个发光二极管(PORTB.0.6)，根据信号的基波频率，它应该通过一系列的if/elseif打开。

我正在通过一个DFT (我知道有更快的FTs，但我们的学校告诉我们应该使用DFT，他们知道为什么)800个样本的基本信号。在选取的800个样本中，计算频谱。然后，下一个for被用来计算每个频率的绝对值，并选择最大的，这样它就可以成为吉他调谐器的一个很好的参考点。

重要的是，我的主要功能只是一个大频率的条件，看看LED是否亮了，但它没有。

在整个代码中，我尝试将let从0切换到6，它似乎停止在F = computeDft();，所以我删除了变量，只让computeDft();运行，但是下一个let没有亮起来。这个函数永远不会被调用吗？我在Visual中用生成的余弦函数尝试了这个函数，它工作得很好。它总是能检测到基本面。为什么它在CVAVR中不起作用？

#define M_PI 3.1415926f
#define N 800

unsigned char read_adc(void)
{
ADCSRA |= 0x40;  //start conversion;
while (ADCSRA&(0x40)); //wait conversion end
return (float)ADCH;
}

typedef struct 
{
    float re;
    float im;
} Complex;

float computeDft()
{      
    unsigned char x[N] = {0};
    float max = 0;   
    float maxi = 0;
    float magnitude = 0; 
    Complex X1[N] = {0};
    int n = N;
    int k;       
    for (n = 0; n < N; ++n)
    {
        for (k = 0; k < n; k++)
        {       
            x[k] = read_adc();            
            X1[n].re += x[k] * cos(n * k * M_PI / N);
            X1[n].im -= x[k] * sin(n * k * M_PI / N);
        }
    }                     
    for (k = 0; k < n; k++)  
    {
        magnitude = sqrt(X1[k].re * X1[k].re +  X1[k].im * X1[k].im);
        if (magnitude > maxi) 
        {
        maxi = magnitude;
        max = k;   
        }
    }                                             
    return max;   
}


/*
 * main function of program
 */
void main (void)
{          
    float F = 0;
    Init_initController();  // this must be the first "init" action/call!
    #asm("sei")             // enable interrupts
    LED1 = 1;               // initial state, will be changed by timer 1 
    L0 = 0;
    L1 = 0;
    L2 = 0;
    L3 = 0;
    L4 = 0;
    L5 = 0;
    L6 = 0;
    ADMUX = 0b10100111; // set ADC0
    ADCSRA = 0b10000111; //set ADEN, precale by 128

    while(TRUE)
    {
        wdogtrig();         // call often else processor will reset ;        
        F = computeDft();  
        if (F > 50 && F < 200)
        {
            L3 = 1;
        }
    } 


}// end main loop 

我试图达到的结果是，一个来自手机或电脑的信号(可能是一个人正在调吉他的YouTube视频)通过插孔发送到AD转换器(PINA.7)的处理器。主函数调用computeDft;函数，它将要求read_adc();将通过电缆发送的电压的值添加到xk，然后计算它的Dft值。相同的函数然后选择基频(绝对值最高的一个)，然后返回它。在主函数内部，一个变量将被赋予基本的值，通过一系列的ifs，它将它的值与标准吉他弦频率82.6,110等进行比较。

Answer 1

1.首先:仅仅选择DFT中较大的谐波，不是很好的调谐器，因为根据乐器的不同，泛音可能有较大的振幅。好的调谐器可以使用例如自相关算法来完成。

2.我在您的项目中看到了这一行：

 wdogtrig();         // call often else processor will reset ; 

你为什么一开始就需要看门狗？在哪里配置的？设置的超时时间是什么？您认为，在computeDft()中执行两个嵌套循环需要多长时间？每一步都有很多浮点运算，包括正弦和余弦的计算？在16 MCU 8位微控制器上？我认为这至少需要几秒钟，所以根本不要使用看门狗，或者更频繁地重置它。

3.查看

cos(n * k * M_PI / N);

(顺便问一下，你确定是cos(n * k * M_PI / N);而不是cos(n * k * 2 * M_PI / N);吗？)

由于cos(x) = cos(x +2* M_PI)，您可以看到这个公式可以表示为cos((n * k * 2) % (2 * N) * M_PI / N)。也就是说，您可以预先计算所有2*N的可能值，并将它们作为常量表放入闪存中。

4.查看computeDft()中的嵌套循环

在内部循环中，您每次都调用read_adc()！

您希望将信号提取到缓冲区中一次，然后对保存的信号执行DFT。也就是说，首先将ADC值读入xk数组：

for (k = 0; k < N; k++)
{       
    x[k] = read_adc();            
}

只有这样，您才能对其进行DFT计算：

for (n = 0; n < N; ++n)
{
    for (k = 0; k < n; k++)
    {       
        X1[n].re += x[k] * cos(n * k * M_PI / N);
        X1[n].im -= x[k] * sin(n * k * M_PI / N);
    }
}   

5.仔细研究了两个周期：

for (n = 0; n < N; ++n)
     ..
        X1[n].re += x[k] * cos(n * k * M_PI / N);
        X1[n].im -= x[k] * sin(n * k * M_PI / N);
}

在这里的每个步骤中，您都在计算X1n的值，没有使用以前的X1值。

另一个循环如下：

for (k = 0; k < n; k++)  
{
    magnitude = sqrt(X1[k].re * X1[k].re +  X1[k].im * X1[k].im);
    ...
}

在这里，您正在计算X1k的大小，并且没有使用以前的X1值。因此，您可以简单地将它们组合在一起：

for (n = 0; n < N; ++n)
{
    for (k = 0; k < n; k++)
    {       
        X1[n].re += x[k] * cos(n * k * M_PI / N);
        X1[n].im -= x[k] * sin(n * k * M_PI / N);
    }
    magnitude = sqrt(X1[n].re * X1[n].re +  X1[n].im * X1[n].im);
    if (magnitude > maxi) 
    {
    maxi = magnitude;
    max = k;   
    }
}

在这里您可以清楚地看到，您不需要在任何数组中存储X1[n].re和X1[n].im。快把他们赶走！

for (n = 0; n < N; ++n)
{
    float re = 0;
    float im = 0;
    for (k = 0; k < n; k++)
    {       
        re += x[k] * cos(n * k * M_PI / N);
        im -= x[k] * sin(n * k * M_PI / N);
    }
    magnitude = sqrt(re * re +  im * im);
    if (magnitude > maxi) 
    {
        maxi = magnitude;
        max = k;   
    }
}

就这样!您已经通过删除无意义的Complex X1[N]数组节省了6 KB。

6.初始化代码中有一个错误：

ADMUX = 0b10100111; // set ADC0

我不知道什么是"ATmega16P"，我猜想它和"ATmega16“一样工作。因此，这个寄存器中最重要的位，称为REFS1和REFS0，用于选择基准电压。可能的价值是：

• 00 -来自AREF引脚的外部电压；
• 01 - AVCC电压作为参考
• 11 -内部调节器( ATmega16为2.56V，ATmega168PA为1.1V )

10是一个不正确的值。

7.吉他输出是一个小信号，可能几十毫伏。同时，它也是一个交流信号，可以是正的，也可以是负的。因此，在将信号输入到MCU的输入之前，您必须将其移除(否则您只会看到正半波)并放大它。

也就是说，仅仅将插孔插头连接到GND和ADC输入是不够的，您需要一些原理图才能使信号达到适当的电平。

你可以在谷歌上搜索。例如：

(来自这个项目)