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Vc++下如何利用Matlab工具箱进行数字信号处理

发布时间:2015-07-09 11:01

摘要  :本文详述了在Vc环境下如何利用Matlab工具箱进行数字信号处理,全文以Matlab工具箱中功率谱密度分析函数为例,介绍了通过Matlab自带的引擎、Matlab自身的编译器以及利用MathTools公司的Matcom进行对工具箱函数的调用。

关键词:Matlab M-文件 引擎 编译器 Matcom Vc++

Matlab的信号处理工具箱是信号算法文件的集合,它处理的基本对象是信号与系统,信号处理工具箱位于目录、Toolbox“Signal下,利用工具箱中的文件可以实现信号的变换、滤波、谱估计、滤波器设计等。在其它的环境如Vc下如果能调用Matlab工具箱中的文件,会大大地加快一些算法的实现,同时其可靠性也很高。

     

    Matlab的编译器可将Matlab的M文件转换为为C或C++的源代码以产生完全脱离Matlab运行环境的独立的运用程序,但Matlab本身的资料说明编译器如用来建立独立的运用程序,不能调用Matlab工具箱中的函数,这非常不利于搞一些特殊的算法。本人研究了一段时间发现,工具箱中的函数既然是M文件就一定可以用编译器来编译,以提供如Vc的调用函数,但是编译器只能编译一个独立的M文件,即这个 M文件不依赖于其他的M文件。如果M文件中又调用了其他的M文件,可将被调用的M文件拷贝到调用M文件的相应位置,作适当的改动就可以用于编译器编译。编译器不支持图形函数,所以M文件中如有图形函数需注释掉。

    当Matlab的编译器mcc加入适当的参数-e(mcc –e *.*)或-p(mcc –p *.*)就可生成将输入的M文件转换为适用于特定运用的C或C++源代码。这样如果要在Vc下编译通过,还需连入以下几个库libmmfile.dll, libmatlb.dll, libmcc.dll, libmat.dll. libmx.dll. mibut.dll 以及Matlab C MATH库,建议采用前述的方法将动态连接改为静态连接。对于C/C++编译环境的设置,在Matlab command窗口下运行mex –setup 然后依提示操作,而对于C/C++连接环境的设置,运行mbuild –setup依提示操作即可。

    下面给出利用编译器将Matlab工具箱中psd.m文件生成可供Vc调用的函数。

          mxArray* x_rhs_;//指向采集数据存放区

          Fs=23510;//数据采集的频率 nfft=1024;//1024点的fft

          double datax[1024]//采集的数据

          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++)

          {

          datap[j]=mccGetRealVectorElement(&Pxx, (j+1));//功率谱密度存于datap[]数组

          dataf[j]=mccGetRealVectorElement(&f, (j+1));//相应频率存于数组dataf[]中

          }

          mccFreeMatrix(&Pxx);

          ……………….

          SendMessageBox(WM_PAINT,0,0);//利用Vc下的图形函数画图

          Return;

          }

           

          如上生成的程序可读性不太好,而生成的c++代码则可读性较好,但千万注意只能用 Matlab的MATH库,不可用c++的MATH库,否则编译会出错,限于篇幅在此不述。

          3)利用Matcom调用工具箱中的函数

          Matcom编译M文件,先将M文件按照与Matcom的cpp库的对应关系翻译为cpp源代码,然后用对应版本的c编译器将cpp文件编译成相应的exe或dll文件,所以第一次运行要指定c编译器的路径,否则无法编译,指定好的编译信息就写在Matcom“bin“matcom.ini文件中,不过这一步按装matcom时,它自动寻找编译器并将其写入matcom.ini文件中,matcom4.5版中使用TeeChart3.0 OCX控件,因而它支持图形操作。

          我们依然用上述的testwin.m文件,不要将图形函数注释掉,利用Mideva来生成可被Vc调用的信号处理程序。

            library选项,加入e:“matcom45“lib

            4) project“add to project“files 文件类型选项选(.lib)将e:“matcom45“lib“v4501.lib加入工程中编译运行。相应代码

            void CtestmatcomDlg::OnpsdButton(){

            double datap[512],dataf[512];

            initM(MATCOM_VERSION);//初始化matcom库

            Mm Fs,nfft,noverlap;//创建矩阵

            Mm x=zeros(1,1024);

            Fs=1024;nfft=1024;noverlap=128;

            dMm(Pxx_o);dMm(f_o);//创建并命名矩阵

            datax[];//数据采集的数据存于此数组中

            for(int i=1;i=1024;i++)

            {

            x.r(1,i)=datax[i+1];//给x阵赋值

            }

            testwin(Fs,nfft,noverlap,x,i_o,Pxx,f_o);//matcom生成的函数

            for(i=0;i513;i++){//取出功率谱密度分析结果

            dataf[i]=f_o.r(i+1,1);

            datap[i]=Pxx_o.r(i+1,1);}

            exitM();

            return;

            }

            可见利用Matcom进行M文件转换非常的容易,生成的代码可读性很好,以上的转换同时生成了可供Vc调用的动态连接库,其使用和一般的动态库一样使用。同时需指明Matcom不仅可转换独立的不依赖于其它M文件的M文件,同时可转换调用其它M文件的M文件嵌套。条件是这此M文件在同一个目录下面,如前所述的psd.m可直接用上述方法转换,生成了多个重载形式的psd函数

            结论: 利用Mtlab引擎调用工具箱中的函数可节省大量的系统资源,应用程序整体性能较好,但不可脱离Matlab 的环境运行。用Matlab编译器进行工具箱函数的调用,须转换相应的M文件使其成为独立的M文件,且不支持图形函数,转换的代码可读性不太好。用Matcom 进行转换非常方便,生成的代码可读性很好,支持图形函数,且代码执行的速度比不转换平均要快1.5倍以上。以上程序在Vc++ 6.0,Matlab5.2,Matcom4.5中调试通过,以上方法在工程实践中已得到很好的运用。

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