高中信息技術(shù)教學(xué)論文 Vc 下如何利用Matlab工具箱進行數(shù)字信號處理

1、Vc+下如何利用Matlab工具箱進行數(shù)字信號處理  摘要：本文詳述了在Vc環(huán)境下如何利用Matlab工具箱進行數(shù)字信號處理，全文以Matlab工具箱中功率譜密度分析函數(shù)為例，介紹了通過Matlab自帶的引擎、Matlab自身的編譯器以及利用MathTools公司的Matcom進行對工具箱函數(shù)的調(diào)用。關(guān)鍵詞：Matlab M-文件 引擎 編譯器 Matcom Vc+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(shè)計等。在其它的環(huán)境如Vc下如

2、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(wù)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(yīng)用程序，在對話框中設(shè)置一個Button控件OnMatlabEngine.,在對話框 .cp

3、p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;j<1024;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*3.1415

4、926+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 Can't 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=m

5、xCreateDoubleMatrix(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

6、),(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

7、");/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,"

8、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:<自己的Matlab的安裝路徑,下同>e: Matlabexterninclude*.def /machine:ix86 /out:*.lib

9、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。2. 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

10、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(yīng)位置，作適當(dāng)?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(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

11、 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(shè)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(shè)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(yīng)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