ARM-software/CMSIS-DSP

解決的問題

CMSIS-DSP 提供一組高度優化之計算內核，專為 Arm Cortex-M 與 Cortex-A 處理器設計。透過利用 Helium 與 Neon 等硬體特定加速技術，在資源受限的硬體上實現複雜的數學與訊號處理運算，同時最大化效能，解決此類問題。

工作原理

該函式庫提供多種資料類型（f64、f32、f16、q31、q15、q7）的廣泛優化函數（內核）。當硬體擴充功能（如 Helium 或 Neon）可用時，會使用函數的向量化版本。

此外，還提供以下功能：

• DSP++：一個僅頭文件的 C++ API，允許開發者透過迴圈融合將內核組合成演算法，減少記憶體存取次數並避免暫時陣列。
• Autodiff Extension：基於 DSP++ 建構的實驗性功能，旨在使用函式庫部分內核在裝置上進行微調（fine-tuning）。
• Python Wrapper：一個與 NumPy 相容的包裝器，讓開發者可在 C 實作前使用 Python 設計與原型化演算法。

適用對象

需要在 Arm Cortex-M 或 Cortex-A 處理器上執行高效率數位訊號處理、線性代數或傳統機器學習的嵌入式軟體工程師與開發者。

主要亮點

• 硬體優化：針對 Helium 與 Neon 擴充功能提供專用支援，用於向量化運算。
• 廣泛的內核支援：包含基本數學、濾波、轉換（FFT、MFCC、DCT）、統計以及傳統機器學習（SVM、聚類）。
• 靈活的資料類型：支援從 64 位浮點數至 8 位固定點整數的多種精確度。
• 原型設計工作流程：包含 Python 包裝器，彌補演算法設計與 C 實作之間的差距。