(精品論文)vc++下如何利用matlab工具箱進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

Vc+下如何利用Matlab工具箱進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理 Matlab的信號(hào)處理工具箱是信號(hào)算法文件的集合，它處理的基本對(duì)象是信號(hào)與系統(tǒng)，信號(hào)處理工具箱位于目錄、ToolboxSignal下，利用工具箱中的文件可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換、濾波、譜估計(jì)、濾波器設(shè)計(jì)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(huì)大大地加快一些算法的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)其可靠性也很高。1. 利用Matlab引擎 Matlab引擎采用客戶(hù)和服務(wù)器計(jì)算方式，在運(yùn)用中，Vc的C語(yǔ)言或C+語(yǔ)言的程序作為前端客戶(hù)機(jī)，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(gè)函數(shù)： engOpen, engGetArray, engPutArray, engEvaString, engOutputBuffer ,engClose與客戶(hù)機(jī)進(jìn)行交互。下面例程是在Vc下建一個(gè)基于對(duì)話(huà)框的應(yīng)用程序，在對(duì)話(huà)框中設(shè)置一個(gè)Button控件OnMatlabEngine.,在對(duì)話(huà)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(guò)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(kāi)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?yàn)镸atlab所有參與運(yùn)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(shí)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(wú)返回參數(shù)缺省情況下會(huì)自動(dòng)畫(huà)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(huà)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(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)利用以下的命令： lib/def:e: Matlabexterninclude*.def /machine:ix86 /out:*.lib來(lái)生成程序所需的靜態(tài)連接庫(kù)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(yùn)行環(huán)境的獨(dú)立的運(yùn)用程序，但Matlab本身的資料說(shuō)明編譯器如用來(lái)建立獨(dú)立的運(yùn)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(shí)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(lái)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(gè)獨(dú)立的M文件，即這個(gè) M文件不依賴(lài)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(yīng)位置，作適當(dāng)?shù)母膭?dòng)就可以用于編譯器編譯。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(dāng)Matlab的編譯器mcc加入適當(dāng)?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(yùn)用的C或C+源代碼。這樣如果要在Vc下編譯通過(guò),還需連入以下幾個(gè)庫(kù)libmmfile.dll, libmatlb.dll, libmcc.dll, libmat.dll. libmx.dll. mibut.dll 以及Matlab C MATH庫(kù)，建議采用前述的方法將動(dòng)態(tài)連接改為靜態(tài)連接。對(duì)于C/C+編譯環(huán)境的設(shè)置，在Matlab command窗口下運(yùn)行mex setup 然后依提示操作，而對(duì)于C/C+連接環(huán)境的設(shè)置，運(yùn)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(xiě)相應(yīng)調(diào)用的M文件如nargchk.m, hanning.m等。為生成的代碼簡(jiǎn)潔，對(duì)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(gè)不依賴(lài)于其他M文件的獨(dú)立的M文件，注意千萬(wàn)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(yǔ)言和信號(hào)處理知識(shí)就可完成這項(xiàng)工作。 假設(shè)上述代碼重新存為testwin.m,在Matlab command 窗口下設(shè)置好環(huán)境參數(shù)運(yùn)行mcc e testwin,則可在Matlabbin下生成testwin.c ,如運(yùn)行mcc p testwin 則生成testwin.cpp. Vc下建立一個(gè)基于對(duì)話(huà)框的文件，然后在對(duì)話(huà)框里加一個(gè)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(jiǎn)潔且便于處理將生成的c函數(shù)稍改動(dòng)，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(diǎn)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(yīng)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(huà)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(wàn)注意只能用 Matlab的MATH庫(kù)，不可用c+的MATH庫(kù)，否則編譯會(huì)出錯(cuò)。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(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系翻譯為cpp源代碼，然后用對(duì)應(yīng)版本的c編譯器將cpp文件編譯成相應(yīng)的exe或dll文件，所以第一次運(yùn)行要指定c編譯器的路徑，否則無(wú)法編譯，指定好的編譯信息就寫(xiě)在Matcombinmatcom.ini文件中，不過(guò)這一步按裝matcom時(shí)，它自動(dòng)尋找編譯器并將其寫(xiě)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(lái)生成可被Vc調(diào)用的信號(hào)處理程序。2. 運(yùn)行Mideva在主界面上直打開(kāi)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(gè)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(yīng)的文件中加入”stdafx.h” 4. 加連接庫(kù)：Toolsoptiondirectory ， 選include選項(xiàng),加入e:matcom45lib (包含matcom.h) library選項(xiàng)，加入e:matcom45lib4) projectadd to projectfiles 文件類(lèi)型選項(xiàng)選（.lib）將e:matcom45libv4501.lib加入工程中編譯運(yùn)行。相應(yīng)代碼如下：void CtestmatcomDlg:OnpsdButton()double datap512,dataf512;initM(MATCOM_VERSION);/初始化matcom庫(kù)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(jiàn)利用Matcom進(jìn)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(shí)生成了可供Vc調(diào)用的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，其使用和一般的動(dòng)態(tài)庫(kù)一樣使用。同時(shí)需指明Matcom不僅可轉(zhuǎn)換獨(dú)立的不依賴(lài)于其它M文件的M文件，同時(shí)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(gè)目錄下面