(精品論文)vc++下如何利用matlab工具箱進行數(shù)字信號處理 畢業(yè)設計論文

Vc+下如何利用Matlab工具箱進行數(shù)字信號處理 Matlab的信號處理工具箱是信號算法文件的集合，它處理的基本對象是信號與系統(tǒng)，信號處理工具箱位于目錄、ToolboxSignal下，利用工具箱中的文件可以實現(xiàn)信號的變換、濾波、譜估計、濾波器設計等。在其它的環(huán)境如Vc下如果能調(diào)用Matlab工具箱中的文件，會大大地加快一些算法的實現(xiàn)，同時其可靠性也很高。1. 利用Matlab引擎 Matlab引擎采用客戶和服務器計算方式，在運用中，Vc的C語言或C+語言的程序作為前端客戶機，它向Matlab引擎?zhèn)鬟f命令和數(shù)據(jù)信息，并從Matlab引擎接收數(shù)據(jù)信息，它提供了下列幾個函數(shù)： engOpen, engGetArray, engPutArray, engEvaString, engOutputBuffer ,engClose與客戶機進行交互。下面例程是在Vc下建一個基于對話框的應用程序，在對話框中設置一個Button控件OnMatlabEngine.,在對話框 .cpp文件中加入”engine.h” 和“math.h” 頭文件，下面給出部分程序清單。Void CtestmatlabDlg:OnMatlabEngine()Engine *ep; mxArray* T=NULL,*result=NULL,*mFs=NULL,*mnfft= NULL;double datax1024;char buffer1024;for(int j=0;j1024;j+)/注：如通過采集卡采集數(shù)據(jù)可將采集的數(shù)據(jù)放在datax數(shù)組中,此循環(huán)就不需要 double samt=(double)(1.0/1024); dataxj=sin(2.0*63.0*samt*3.1415926+1.15*3.1415926); double *pPxx,*pFxx;if(!(ep=engOpen( 0)/打開Matlab引擎，建立與本地Matlab的連接fprintf(stderr,n Cant start MATLAB enginen);exit(-1); double Fs1=1024;/因為Matlab所有參與運算的參數(shù)都是矩陣的形式，因而下列幾行將參數(shù)轉(zhuǎn)變double nfft1=1024;/成Matlab可接受的矩陣形式。T=mxCreateDoubleMatrix(1,1024,mxREAL);mnfft=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);mFs=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);mxSetName(T,T);mxSetName(mnfft,mnfft);mxSetName(mFs,mFs);memcpy(char*)mxGetPr(T),(char*)datax, 1024*sizeof(double); memcpy(char*)mxGetPr(mnfft),(char*)nfft, sizeof(double); memcpy(char*)mxGetPr(mFs),(char*)Fs,1*sizeof(double); engPutArray(ep,T); /將轉(zhuǎn)化的參數(shù)放入引擎中，此時可在Matlab command窗口下查看此參數(shù)engPutArray(ep,mnfft); engPutArray(ep,mFs);engEvalString(ep,pxx,fo=psd(T,mnfft,mFs);); /利用引擎執(zhí)行工具箱中文件engOutputBuffer(ep,buffer,512); /如只想看顯示圖形，可將返回參數(shù)去掉，psd無返回參數(shù)缺省情況下會自動畫圖形result=engGetArray(ep,pxx);/取出引擎中的數(shù)據(jù)放在所指的區(qū)域中供后續(xù)處理pPxx=mxGetPr(result); result=engGetArray(ep,fo);pFxx=mxGetPr(result);engEvalString(ep,plot(fo,10*log10(pxx););/利用引擎畫圖engEvalString(ep,title(功率譜分析););engEvalString(ep,xlabel(Hz););engEvalString(ep,ylable(db);); mxDestroyArray(T); /釋放內(nèi)存mxDestroyArray(mFs);mxDestroyArray(mnfft);mxDestroyArray(result);engEvalString(ep,close;); engClose(ep); 上述程序在Vc下編譯需要將 libeng.dll和libmx.dll兩個動態(tài)庫利用以下的命令： lib/def:e: Matlabexterninclude*.def /machine:ix86 /out:*.lib來生成程序所需的靜態(tài)連接庫libeng.lib和libmx.lib,將libeng.lib和libmx.lib所在的目錄加入Vc+ project/link/object/library modules下即可。 利用Matlab自身的編譯器調(diào)用工具箱中的函數(shù) Matlab的編譯器可將Matlab的M文件轉(zhuǎn)換為為C或C+的源代碼以產(chǎn)生完全脫離Matlab運行環(huán)境的獨立的運用程序，但Matlab本身的資料說明編譯器如用來建立獨立的運用程序，不能調(diào)用Matlab工具箱中的函數(shù)，這非常不利于搞一些特殊的算法。本人研究了一段時間發(fā)現(xiàn)，工具箱中的函數(shù)既然是M文件就一定可以用編譯器來編譯，以提供如Vc的調(diào)用函數(shù)，但是編譯器只能編譯一個獨立的M文件，即這個 M文件不依賴于其他的M文件。如果M文件中又調(diào)用了其他的M文件，可將被調(diào)用的M文件拷貝到調(diào)用M文件的相應位置，作適當?shù)母膭泳涂梢杂糜诰幾g器編譯。編譯器不支持圖形函數(shù)，所以M文件中如有圖形函數(shù)需注釋掉。當Matlab的編譯器mcc加入適當?shù)膮?shù)-e(mcc e *.*)或-p(mcc p *.*)就可生成將輸入的M文件轉(zhuǎn)換為適用于特定運用的C或C+源代碼。這樣如果要在Vc下編譯通過,還需連入以下幾個庫libmmfile.dll, libmatlb.dll, libmcc.dll, libmat.dll. libmx.dll. mibut.dll 以及Matlab C MATH庫，建議采用前述的方法將動態(tài)連接改為靜態(tài)連接。對于C/C+編譯環(huán)境的設置，在Matlab command窗口下運行mex setup 然后依提示操作，而對于C/C+連接環(huán)境的設置，運行mbuild setup依提示操作即可。下面給出利用編譯器將Matlab工具箱中psd.m文件生成可供Vc調(diào)用的函數(shù)。1.將psd.m文件拷貝一份至Matlabbin目錄下，改寫相應調(diào)用的M文件如nargchk.m, hanning.m等。為生成的代碼簡潔，對于采集數(shù)據(jù)處理輸入?yún)?shù)很明了的情況下可作大量的刪減，最終使psd.m成為一個不依賴于其他M文件的獨立的M文件，注意千萬注釋掉作圖代碼，最終改成如下形式：function Pxx,f=psd(Fs,nfft,noverlap,x) window=o,5*(1-cos(2*pi*(1:nfft)/(nffft+1);/hanning 窗dflag=none;window=window(;). 以上只要稍懂Matlab語言和信號處理知識就可完成這項工作。 假設上述代碼重新存為testwin.m,在Matlab command 窗口下設置好環(huán)境參數(shù)運行mcc e testwin,則可在Matlabbin下生成testwin.c ,如運行mcc p testwin 則生成testwin.cpp. Vc下建立一個基于對話框的文件，然后在對話框里加一個Button控件OnButtonPsd 將上述生成的.c文件的頭文件加入到工程的.cpp中，且將#ifdef_cplusplus extern “c”#end ifc代碼聲明加入Vc的包含文件和生成的.C的包含文件之間將#ifdef_cplusplus #end if加入.cpp文件未尾 為了簡潔且便于處理將生成的c函數(shù)稍改動，給出部分代碼如下： void CTestpsdwinDlg:OnButtonPsd()mxArray* x_rhs_;/指向采集數(shù)據(jù)存放區(qū)Fs=23510;/數(shù)據(jù)采集的頻率 nfft=1024;/1024點的fftdouble datax1024/采集的數(shù)據(jù) x_rhs_mxCreateDoubleMatrix(1,1024,mxReal);memcpy(mxGetPr(x_rhs_),datax,1024*sizeof(double);noverlap=512;.mccCopy(&Pxx,&Spec);mccCopy(&f,&frevgg_vector);for(int j=0;j(int)(nfft/2+1);j+)datapj=mccGetRealVectorElement(&Pxx, (j+1);/功率譜密度存于datap數(shù)組datafj=mccGetRealVectorElement(&f, (j+1);/相應頻率存于數(shù)組dataf中 mccFreeMatrix(&Pxx);.SendMessageBox(WM_PAINT,0,0);/利用Vc下的圖形函數(shù)畫圖 Return;如上生成的程序可讀性不太好，而生成的c+代碼則可讀性較好，但千萬注意只能用 Matlab的MATH庫，不可用c+的MATH庫，否則編譯會出錯。3）利用Matcom調(diào)用工具箱中的函數(shù)Matcom編譯M文件，先將M文件按照與Matcom的cpp庫的對應關系翻譯為cpp源代碼，然后用對應版本的c編譯器將cpp文件編譯成相應的exe或dll文件，所以第一次運行要指定c編譯器的路徑，否則無法編譯，指定好的編譯信息就寫在Matcombinmatcom.ini文件中，不過這一步按裝matcom時，它自動尋找編譯器并將其寫入matcom.ini文件中，matcom4.5版中使用TeeChart3.0 OCX控件，因而它支持圖形操作。我們依然用上述的testwin.m文件，不要將圖形函數(shù)注釋掉，利用Mideva來生成可被Vc調(diào)用的信號處理程序。2. 運行Mideva在主界面上直打開M文件，在菜單中選擇compile to dll,輸入testwin.在Matcom debug目錄下可以找到這樣的幾個文件，testwin.c ,testwin.h,testwin.cpp,testwin.lib,testwin.dll,testwin.exp等。 3. 將上述testwin.cpp和testwin.h加入工程中，project/add to project/files并且在相應的文件中加入”stdafx.h” 4. 加連接庫：Toolsoptiondirectory ， 選include選項,加入e:matcom45lib (包含matcom.h) library選項，加入e:matcom45lib4) projectadd to projectfiles 文件類型選項選（.lib）將e:matcom45libv4501.lib加入工程中編譯運行。相應代碼如下：void CtestmatcomDlg:OnpsdButton()double datap512,dataf512;initM(MATCOM_VERSION);/初始化matcom庫Mm Fs,nfft,noverlap;/創(chuàng)建矩陣Mm x=zeros(1,1024);Fs=1024;nfft=1024;noverlap=128;dMm(Pxx_o);dMm(f_o);/創(chuàng)建并命名矩陣datax;/數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)存于此數(shù)組中for(int i=1;i=1024;i+)x.r(1,i)=dataxi+1;/給x陣賦值testwin(Fs,nfft,noverlap,x,i_o,Pxx,f_o);/matcom生成的函數(shù)for(i=0;i513;i+)/取出功率譜密度分析結(jié)果datafi=f_o.r(i+1,1);datapi=Pxx_o.r(i+1,1);exitM();return;可見利用Matcom進行M文件轉(zhuǎn)換非常的容易，生成的代碼可讀性很好，以上的轉(zhuǎn)換同時生成了可供Vc調(diào)用的動態(tài)連接庫，其使用和一般的動態(tài)庫一樣使用。同時需指明Matcom不僅可轉(zhuǎn)換獨立的不依賴于其它M文件的M文件，同時可轉(zhuǎn)換調(diào)用其它M文件的M文件嵌套。條件是這此M文件在同一個目錄下面