数字信号处理¶

TinyDSP — 为边缘设备信号处理而生

TinyDSP 基于 ESP-DSP 封装扩展，额外覆盖结构健康监测所需算法。

TinyMath → Math / Matrix / DotProduct
TinyDSP → 其余所有 DSP 模块 + DWT / ICA / Resample

架构速览¶

Signal 信号预处理

tiny_conv · 卷积运算
tiny_corr · 互相关/自相关
tiny_resample · 采样率变换

卷积 → 相关 → 重采样 →
Filter 数字滤波

tiny_fir · FIR 滤波器 (窗函数设计)
tiny_iir · IIR 滤波器 (双线性变换)

FIR → IIR →
Transform 信号变换

tiny_fft · FFT / IFFT 频谱分析
tiny_dwt · 离散小波变换
tiny_ica · 独立成分分析 (C++)

FFT → DWT → ICA →
Support 调试支持

tiny_view · ASCII 波形可视化
tiny_view · 频谱 · 统计信息

查看 →

场景索引¶

找信号主频

→ FFT — tiny_fft_find_peak_frequency
去噪 / 平滑

→ FIR / DWT
分离混合信号

→ ICA — ICA::decompose (C++)
延时估计 / 信号对齐

→ 互相关 — tiny_ccorr_f32
模板匹配

→ 滑动相关 — tiny_corr_f32
采样率转换

→ 重采样 — tiny_resample_f32
时频分析 (非稳态)

→ DWT — tiny_dwt_multilevel_decompose_f32
无显示器调试

→ Support — tiny_view_signal_f32

快速开始¶

#include "tiny_dsp.h"

void app_main(void) {
    tiny_fft_init(1024);                        // 一次初始化

    float data[1024] = { /* 采集信号 */ };
    float spectrum[2048];                       // [Re0,Im0,Re1,Im1,...]

    tiny_fft_f32(data, 1024, spectrum,          // 加窗 FFT
                 TINY_FFT_WINDOW_HANNING);

    float freq, mag;
    tiny_fft_find_peak_frequency(               // 找主频
        spectrum, 1024, 100.0f, &freq, &mag);
}

ESP32 加速对照¶

函数	DSP 后端	加速比
`tiny_conv_f32`	`dsps_conv_f32`	2–4×
`tiny_fft_f32`	`dsps_fft2r_fc32`	3–5×
`tiny_fir_filter_f32`	`dsps_fir_f32`	2–3×
`tiny_corr_f32`	`dsps_corr_f32`	2–4×

非 ESP32 平台自动回退纯 C，API 不变。

模块依赖¶

tiny_math  ──►  signal/  ──►  filter/  ──►  transform/  ──►  support/
                 │                            │
                 └── FIR 使用卷积实现          └── ICA 依赖 Mat 类

代码结构¶

include/    tiny_dsp.h / tiny_dsp_config.h
signal/     conv · corr · resample
filter/     fir · iir
transform/  fft · dwt · ica (C++)
support/    view