FFT로 주파수 보기

FFT가 주는 것

N개의 샘플을 넣으면 0부터 fs/2까지 N/2개 주파수 칸(bin)의 크기와 위상이 나옵니다.

• 주파수 분해능 = fs / N
• 예) fs = 1kHz, N = 1024 → 칸 하나가 약 1Hz

임베디드 활용

• 진동 진단: 모터 베어링 불량, 불균형은 특정 주파수에 피크로 나타남
• 노이즈 원인 찾기: ADC 값에 섞인 노이즈가 PWM 주파수인지, 전원 리플인지 구분
• 제어 튜닝: 공진 주파수를 찾아 노치 필터 설계
• 오디오: 음정 검출, 스펙트럼 표시

구현

arm_rfft_fast_instance_f32 S;
arm_rfft_fast_init_f32(&S, 1024);
arm_rfft_fast_f32(&S, in, out, 0);
arm_cmplx_mag_f32(out, mag, 512);

CMSIS-DSP를 쓰면 Cortex-M4에서 1024점 FFT가 1ms 안팎입니다.

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창 함수

샘플 구간의 시작과 끝이 이어지지 않으면 주파수가 퍼져 보입니다(누설). 해닝 같은 창 함수를 곱한 뒤 FFT합니다.

먼저 PC에서

데이터를 로그로 모아 Python(numpy)으로 FFT를 해 보면 무엇을 봐야 할지 빨리 알 수 있습니다. 그 뒤에 MCU 실시간 처리가 필요한지 판단합니다.