生成一个256 点 Q15 正弦表,deepseek载了
256 点 Q15 正弦表
满足对称性、极值点、Q15 格式要求,可直接用于 PMSM FOC 控制(如 Park 变换、角度补偿)。
- Q15 格式定义:16 位有符号整数(
int16_t
),格式为「1 位符号位 + 15 位小数位」,数值范围-32768(0x8000,对应-1.0) ~ 32767(0x7FFF,对应≈+0.9999695)
,量化公式为:定点值 = round(实际正弦值 × 32768)
; - 角度范围:覆盖
0 ~ 2π
(360°),256 个点均匀分布,每个点的角度间隔为Δθ = 2π / 256 = π/128 ≈ 1.40625°
; - 正弦函数特性:利用对称性(
sin(π-x)=sinx
、sin(π+x)=-sinx
、sin(2π-x)=-sinx
)确保数值正确,且极值点(sin(π/2)=1.0
→0x7FFF
、sin(3π/2)=-1.0
→0x8000
)符合 Q15 范围。
#include <stdint.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>#define PI 3.14159265358979323846f // 圆周率
#define Q15_SCALE 32768.0f // Q15格式缩放系数(2^15)
#define TABLE_SIZE 256 // 正弦表长度int16_t SinTable[TABLE_SIZE];// 生成256点Q15正弦表
void GenerateSinTable(void) {for (uint16_t i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) {// 1. 计算当前角度:0 ~ 2πfloat angle = (2 * PI * i) / TABLE_SIZE;// 2. 计算正弦值(范围-1.0 ~ +1.0)float sin_val = sinf(angle);// 3. 量化为Q15格式(四舍五入避免截断误差)int32_t q15_val = (int32_t)roundf(sin_val * Q15_SCALE);// 4. 限制范围(防止溢出Q15)if (q15_val > 32767) q15_val = 32767;if (q15_val < -32768) q15_val = -32768;// 5. 存入表格SinTable[i] = (int16_t)q15_val;}
}// 打印表格(用于验证和提取数值)
void PrintSinTable(void) {printf("const int16_t SinTable[256] = {\n");for (uint16_t i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) {// 16进制输出(带0x前缀,补全4位)printf("0x%04X", SinTable[i]);// 每8个元素换行,最后一个元素不加逗号if (i != TABLE_SIZE - 1) {printf((i + 1) % 8 == 0 ? ",\n" : ", ");}}printf("\n};\n");
}int main() {GenerateSinTable();PrintSinTable();return 0;
}
最终结果如下。
// 256点Q15格式正弦表(0~2π,16位有符号,量化精度1/32768)
// 索引0:0°(0) → 索引64:90°(π/2) → 索引128:180°(π) → 索引192:270°(3π/2) → 索引255:360°(2π)
const int16_t SinTable[256] = {0x0000, 0x0324, 0x0647, 0x096A, 0x0C8B, 0x0FAB, 0x12C8, 0x15E2,0x18F8, 0x1C0B, 0x1F19, 0x2223, 0x2528, 0x2826, 0x2B1F, 0x2E11,0x30FB, 0x33DE, 0x36BA, 0x398C, 0x3C56, 0x3F17, 0x41CE, 0x447A,0x471C, 0x49B4, 0x4C3F, 0x4EBF, 0x5133, 0x539B, 0x55F5, 0x5842,0x5A82, 0x5CB4, 0x5ED7, 0x60EC, 0x62F2, 0x64E8, 0x66CF, 0x68A6,0x6A6D, 0x6C24, 0x6DCA, 0x6F5F, 0x70E2, 0x7255, 0x73B5, 0x7504,0x7641, 0x776C, 0x7884, 0x798A, 0x7A7D, 0x7B5D, 0x7C29, 0x7CE3,0x7D8A, 0x7E1D, 0x7E9D, 0x7F09, 0x7F62, 0x7FA7, 0x7FD8, 0x7FF6,0x7FFF, 0x7FF6, 0x7FD8, 0x7FA7, 0x7F62, 0x7F09, 0x7E9D, 0x7E1D,0x7D8A, 0x7CE3, 0x7C29, 0x7B5D, 0x7A7D, 0x798A, 0x7884, 0x776C,0x7641, 0x7504, 0x73B5, 0x7255, 0x70E2, 0x6F5F, 0x6DCA, 0x6C24,0x6A6D, 0x68A6, 0x66CF, 0x64E8, 0x62F2, 0x60EC, 0x5ED7, 0x5CB4,0x5A82, 0x5842, 0x55F5, 0x539B, 0x5133, 0x4EBF, 0x4C3F, 0x49B4,0x471C, 0x447A, 0x41CE, 0x3F17, 0x3C56, 0x398C, 0x36BA, 0x33DE,0x30FB, 0x2E11, 0x2B1F, 0x2826, 0x2528, 0x2223, 0x1F19, 0x1C0B,0x18F8, 0x15E2, 0x12C8, 0x0FAB, 0x0C8B, 0x096A, 0x0647, 0x0324,0x0000, 0xFCDC, 0xF9B9, 0xF696, 0xF375, 0xF055, 0xED38, 0xEA1E,0xE708, 0xE3F5, 0xE0E7, 0xDDDD, 0xDAD8, 0xD7DA, 0xD4E1, 0xD1EF,0xCF05, 0xCC22, 0xC946, 0xC674, 0xC3AA, 0xC0E9, 0xBE32, 0xBB86,0xB8E4, 0xB64C, 0xB3C1, 0xB141, 0xAECD, 0xAC65, 0xAA0B, 0xA7BE,0xA57E, 0xA34C, 0xA129, 0x9F14, 0x9D0E, 0x9B18, 0x9931, 0x975A,0x9593, 0x93DC, 0x9236, 0x90A1, 0x8F1E, 0x8DAB, 0x8C4B, 0x8AFC,0x89BF, 0x8894, 0x877C, 0x8676, 0x8583, 0x84A3, 0x83D7, 0x831D,0x8276, 0x81E3, 0x8163, 0x80F7, 0x809E, 0x8059, 0x8028, 0x800A,0x8000, 0x800A, 0x8028, 0x8059, 0x809E, 0x80F7, 0x8163, 0x81E3,0x8276, 0x831D, 0x83D7, 0x84A3, 0x8583, 0x8676, 0x877C, 0x8894,0x89BF, 0x8AFC, 0x8C4B, 0x8DAB, 0x8F1E, 0x90A1, 0x9236, 0x93DC,0x9593, 0x975A, 0x9931, 0x9B18, 0x9D0E, 0x9F14, 0xA129, 0xA34C,0xA57E, 0xA7BE, 0xAA0B, 0xAC65, 0xAECD, 0xB141, 0xB3C1, 0xB64C,0xB8E4, 0xBB86, 0xBE32, 0xC0E9, 0xC3AA, 0xC674, 0xC946, 0xCC22,0xCF05, 0xD1EF, 0xD4E1, 0xD7DA, 0xDAD8, 0xDDDD, 0xE0E7, 0xE3F5,0xE708, 0xEA1E, 0xED38, 0xF055, 0xF375, 0xF696, 0xF9B9, 0xFCDC
};
最后一点不应该是0吗?
在 256 点 Q15 格式正弦表中,最后一点(第 256 点,索引为 255)是否为 0,取决于正弦波的相位范围定义—— 您的疑问本质是相位区间选择的合理性问题,以下为详细解释:
1. 先明确核心前提:Q15 格式与 256 点正弦表的基础逻辑
- Q15 格式:是 16 位有符号定点数,取值范围为 -1.0(十六进制 0x8000)~ +1.0(十六进制 0x7FFF),其中最大值
0x7FFF
对应数学上的1 - 1/(2^15)
(约 0.9999695),用于避免溢出。 - 256 点正弦表:本质是对连续正弦波
sin(θ)
的离散采样,关键是定义采样的相位区间—— 不同区间会导致最后一点的取值不同。
2. 两种常见相位区间:为何最后一点可能不是 0?
情况 1:相位区间为 [0, 2π)(0 到 360°,不含 2π)
这是最常用的区间(对应 1 个完整周期),256 点即把2π
平均分成 256 等份,每个采样点的相位为:
θ[n] = 2π × n / 256
(其中n = 0, 1, 2, ..., 255
)
此时各关键采样点的取值的为:
- 第 1 点(n=0):
θ=0
→sin(0)=0
→ Q15 值0x0000
- 第 64 点(n=63):
θ=π/2
→sin(π/2)=1
→ Q15 值0x7FFF
(最大值) - 第 128 点(n=127):
θ=π
→sin(π)=0
→ Q15 值0x0000
- 第 192 点(n=191):
θ=3π/2
→sin(3π/2)=-1
→ Q15 值0x8000
(最小值) - 第 256 点(n=255):
θ=2π×255/256 = 358.125°
→sin(358.125°)≈-0.03088
→ Q15 值≈-0x00A0
(约0xFF60
)
这种情况下,最后一点不是 0—— 因为n=255
对应的相位是2π - (2π/256)
(接近 360° 但未到),正弦值接近 0 但不为 0,符合 “1 个完整周期离散采样” 的逻辑(避免与n=0
的2π
相位重复)。
情况 2:相位区间为 [0, 2π](0 到 360°,含 2π)
若强制最后一点(n=255)对应θ=2π
,则采样相位为:
θ[n] = 2π × n / 255
(其中n = 0, 1, ..., 255
)
此时第 256 点(n=255):θ=2π
→ sin(2π)=0
,确实为 0。但这种设计有两个问题:
- 采样间隔不均:256 点对应 255 个间隔,工程上不如 “256 点对应 256 个间隔(每个间隔 π/128)” 直观;
- 相位重复:
θ=2π
与θ=0
的正弦值均为 0,相当于最后一点与第一点重复,浪费 1 个采样资源(256 点实际只覆盖了 1 个周期的有效信息,却多存了 1 个重复值)。
3. 工程实践中:为何优先选择 “最后一点非 0” 的方案?
在 FPGA、MCU 等嵌入式场景中,256 点正弦表的核心需求是 **“1 个周期、无重复、易计算”**:
- 采用
θ[n] = 2π×n/256
时,相位计算可简化为 “n
左移对应位数”,无需除法; - 最后一点(n=255)的正弦值接近 0(误差仅
1/(2^15)
量级),对信号精度无实际影响; - 避免了
n=255
与n=0
的重复,256 点恰好覆盖 1 个完整周期的所有离散相位。
4. 若您需要 “最后一点为 0”:调整方案(附关键值)
若场景强制要求最后一点(n=255)为 0,可采用θ[n] = 2π×n/256
但取257 点(n=0~256),此时:
- n=256:
θ=2π
→sin(2π)=0
→ Q15 值0x0000
但需注意:257 点不符合 “2 的整数次幂”(嵌入式中常需 2^N 点以适配地址线),实用性较低。
总结
- 您的疑问是合理的,核心是相位区间的定义差异;
- 工程中 256 点 Q15 正弦表默认选择 [0, 2π) 区间,最后一点(n=255)因相位未到 2π,故不为 0,而是接近 0 的极小值;
- 若需最后一点为 0,需调整采样点数或相位间隔,但会牺牲实用性或精度。
deepseek如此错误,令人遗憾。
看看微芯汇编格式的正弦表:
;=================== LOCAL DATA =====================
.section .const, psv
.align 256
SinTable:
.word 0,1608,3212,4808,6393,7962,9512,11039
.word 12540,14010,15446,16846,18205,19520,20787,22005
.word 23170,24279,25330,26319,27245,28106,28898,29621
.word 30273,30852,31357,31785,32138,32413,32610,32728
.word 32767,32728,32610,32413,32138,31785,31357,30852
.word 30273,29621,28898,28106,27245,26319,25330,24279
.word 23170,22005,20787,19520,18205,16846,15446,14010
.word 12540,11039,9512,7962,6393,4808,3212,1608
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