说明¶

概述¶

支持模块包括四个主要函数：

1. 信号可视化：以 ASCII 格式绘制信号（类似示波器）
2. 频谱可视化：可视化功率频谱，带频率轴标签
3. 数组打印：以格式化表格打印数组
4. 统计信息：计算并显示信号的统计信息

信号可视化¶

tiny_view_signal_f32¶

/**
 * @name: tiny_view_signal_f32
 * @brief Visualize a signal in ASCII format (like oscilloscope)
 * @param data Input signal array
 * @param len Length of the signal
 * @param width Width of the plot in characters (default: 64)
 * @param height Height of the plot in lines (default: 16)
 * @param min Minimum Y-axis value (auto-detect if min == max)
 * @param max Maximum Y-axis value (auto-detect if min == max)
 * @param title Optional title for the plot (NULL for no title)
 * @return tiny_error_t
 */
tiny_error_t tiny_view_signal_f32(const float *data, int len, int width, int height, float min, float max, const char *title);

描述:

以 ASCII 格式可视化信号，类似于示波器显示。该函数创建一个基于字符的图表，显示信号波形。

特点:

• 高分辨率绘制，数据点之间线性插值

• 当 min == max 时自动检测 Y 轴范围

• 可自定义图表尺寸（宽度和高度）

• 可选的标题显示

• Y 轴标签显示值范围

• X 轴标签显示采样索引

参数:

• data: 输入信号数组指针。

• len: 信号数组长度。

• width: 图表宽度（字符数，通常为 64）。

• height: 图表高度（行数，通常为 16）。

• min: Y 轴最小值。如果 min == max，函数将自动检测范围。

• max: Y 轴最大值。如果 min == max，函数将自动检测范围。

• title: 图表的可选标题字符串。传递 NULL 表示无标题。

返回值:

返回成功或错误代码。

输出格式:

函数打印：

• 标题（如果提供）

• 带值范围的 Y 轴标签

• 用 '*' 字符表示信号的 ASCII 图表

• 带采样索引标签的 X 轴

• 包含值范围和信号长度的摘要行

示例输出:

Test Signal: 10 Hz Sine Wave
Value
  1.20 |                                        
  1.00 |                                        
  0.80 |                                        
  0.60 |                                        
  0.40 |                                        
  0.20 |                                        
  0.00 |                                        
 -0.20 |                                        
 -0.40 |                                        
 -0.60 |                                        
 -0.80 |                                        
 -1.00 |                                        
 -1.20 |                                        
       ------------------------------------------------------------------------
       0        8       16      24      32      40      48      56 (Sample Index)
Range: [-1.200, 1.200], Length: 64

频谱可视化¶

tiny_view_spectrum_f32¶

/**
 * @name: tiny_view_spectrum_f32
 * @brief Visualize power spectrum in ASCII format (optimized for frequency domain)
 * @param power_spectrum Power spectrum array
 * @param len Length of the spectrum
 * @param sample_rate Sampling rate (Hz) for frequency axis labels
 * @param title Optional title for the plot (NULL for no title)
 * @return tiny_error_t
 */
tiny_error_t tiny_view_spectrum_f32(const float *power_spectrum, int len, float sample_rate, const char *title);

描述:

以 ASCII 格式可视化功率频谱，带频率轴标签。该函数创建一个条形图，显示不同频率处的功率。

特点:

• 条形图可视化（垂直条形）

• 基于采样率自动频率轴标签

• 针对频域数据优化（使用频谱的前半部分）

• 频率标签以 Hz 为单位

• 奈奎斯特频率指示

参数:

• power_spectrum: 功率频谱数组指针。

• len: 功率频谱数组长度。

• sample_rate: 原始信号的采样率（Hz），用于频率轴标签。

• title: 图表的可选标题字符串。传递 NULL 表示无标题。

返回值:

返回成功或错误代码。

输出格式:

函数打印：

• 标题（如果提供）

• 带功率值的 Y 轴标签

• 用 '|' 字符的 ASCII 条形图

• 带频率标签（Hz）的 X 轴

• 包含值范围和奈奎斯特频率的摘要行

注意:

函数假设功率频谱长度是 FFT 长度的一半（实信号的典型情况）。频率标签计算为：freq = index * sample_rate / (2 * len)。

数组打印¶

tiny_view_array_f32¶

/**
 * @name: tiny_view_array_f32
 * @brief Print array values in a formatted table
 * @param data Input array
 * @param len Length of the array
 * @param name Name/label for the array
 * @param precision Number of decimal places (default: 3)
 * @param items_per_line Number of items per line (default: 8)
 * @return tiny_error_t
 */
tiny_error_t tiny_view_array_f32(const float *data, int len, const char *name, int precision, int items_per_line);

描述:

以格式化表格打印数组值，可自定义精度和每行项目数。

特点:

• 带索引标签的格式化表格输出

• 可自定义精度（小数位数）

• 可自定义每行项目数

• 可选的数组名称/标签

参数:

• data: 输入数组指针。

• len: 数组长度。

• name: 数组的可选名称/标签。传递 NULL 表示默认标签。

• precision: 要显示的小数位数。如果为负数，默认为 3。

• items_per_line: 每行打印的项目数。如果 ≤ 0，默认为 8。

返回值:

返回成功或错误代码。

输出格式:

函数打印：

• 数组名称和长度

• 带索引标签和值的格式化表格

示例输出:

Test Signal [64 elements]:
  [  0] 0.000  0.063  0.125  0.188  0.250  0.313  0.375  0.438 
  [  8] 0.500  0.563  0.625  0.688  0.750  0.813  0.875  0.938 
  ...

统计信息¶

tiny_view_statistics_f32¶

/**
 * @name: tiny_view_statistics_f32
 * @brief Print statistical information about a signal
 * @param data Input signal array
 * @param len Length of the signal
 * @param name Name/label for the signal
 * @return tiny_error_t
 */
tiny_error_t tiny_view_statistics_f32(const float *data, int len, const char *name);

描述:

计算并打印信号的统计信息，包括最小值、最大值、均值、标准差、方差和峰值。

特点:

• 单次遍历计算（高效）

• 全面的统计信息：

• 带索引的最小值和最大值
• 峰值（绝对最大值）及索引
• 均值（平均值）
• 标准差
• 方差

• 范围（最大值 - 最小值）

• 可选的信号名称/标签

参数:

• data: 输入信号数组指针。

• len: 信号数组长度。

• name: 信号的可选名称/标签。传递 NULL 表示默认标签。

返回值:

返回成功或错误代码。

输出格式:

函数打印：

• 带信号名称的统计信息标题

• 格式化表格中的所有计算统计信息

示例输出:

=== Statistics: Test Signal ===
  Length:     64 samples
  Min:        -1.200000 (at index 48)
  Max:         1.200000 (at index 16)
  Peak:        1.200000 (at index 16)
  Mean:        0.000000
  Std Dev:     0.707107
  Variance:    0.500000
  Range:       2.400000
========================

数学公式:

• 均值：\( \mu = \frac{1}{N} \sum_{i=0}^{N-1} x[i] \)

• 方差：\( \sigma^2 = \frac{1}{N} \sum_{i=0}^{N-1} x[i]^2 - \mu^2 \)

• 标准差：\( \sigma = \sqrt{\sigma^2} \)

• 范围：\( \text{range} = \max(x) - \min(x) \)

使用流程¶

典型的可视化流程¶

1. 可视化信号:

   float signal[64];
   // ... 填充信号数据 ...
   tiny_view_signal_f32(signal, 64, 64, 16, 0, 0, "我的信号");
   

2. 打印数组:

   tiny_view_array_f32(signal, 64, "信号数据", 3, 8);
   

3. 显示统计信息:

   tiny_view_statistics_f32(signal, 64, "信号");
   

4. 可视化频谱:

   float power[128];
   // ... 计算功率频谱 ...
   tiny_view_spectrum_f32(power, 128, 1000.0f, "功率频谱");
   

应用场景¶

支持模块适用于：

• 调试：在算法开发过程中可视化信号

• 分析：快速统计信号分析

• 教育：演示信号处理概念

• 嵌入式系统：在没有图形显示的情况下调试 DSP 算法

• 测试：验证信号处理结果

• 文档：为文档生成 ASCII 图表

注意事项¶

• 所有可视化函数使用 printf 输出到 stdout

• ASCII 图表设计用于等宽字体

• 为获得最佳效果，使用至少 80 字符宽度的终端

• 信号可视化使用线性插值以获得平滑图表

• 频谱可视化使用针对频域数据优化的条形图