矩阵运算中的初始化/加法/逆矩阵和减法，看完你就懂了

本期教程主要讲解矩阵运算中的初始化，加法，逆矩阵和减法。


21.1 初学者重要提示
  复数运算比较重要，后面FFT章节要用到，如果印象不深的话，需要温习下高数知识了。
  ARM提供的DSP库逆矩阵求法有局限性，通过Matlab验证是可以求逆矩阵的，而DSP库却不能正确求解。
21.2 DSP基础运算指令
本章用到的DSP指令在前面章节都已经讲解过。


21.3 矩阵初始化（MatInit）
主要用于矩阵结构体成员的初始化，浮点格式矩阵结构体定义如下：


typedef struct
{
uint16_t numRows;     // 矩阵行数.
uint16_t numCols;     // 矩阵列数
float32_t *pData;     // 矩阵地址
} arm_matrix_instance_f32



定点数Q31格式矩阵结构体定义如下：


typedef struct
{
  uint16_t numRows;     //矩阵行数
  uint16_t numCols;     //矩阵列数
  q31_t *pData;         //矩阵地址
} arm_matrix_instance_q31;



定点数Q15格式矩阵结构体定义如下：


typedef struct
{
  uint16_t numRows;     //矩阵行数
  uint16_t numCols;     //矩阵列数
  q15_t *pData;         //矩阵地址
} arm_matrix_instance_q15;



21.3.1 函数arm_mat_init_f32
函数原型：


void arm_mat_init_f32(


  arm_matrix_instance_f32 * S,


  uint16_t nRows,


  uint16_t nColumns,


  float32_t * pData)


函数描述：


这个函数用于浮点格式的矩阵数据初始化。


函数参数：


  第1个参数是arm_matrix_instance_f32类型矩阵结构体指针变量。
  第2个参数是矩阵行数。
  第3个参数是矩阵列数。
  第4个参数是矩阵数据地址。



21.3.2 函数arm_mat_init_q31
函数原型：


void arm_mat_init_f32(


  arm_matrix_instance_f32 * S,


  uint16_t nRows,


  uint16_t nColumns,


  float32_t * pData)


函数描述：


这个函数用于定点数Q31格式的矩阵数据初始化。


函数参数：


  第1个参数是arm_matrix_instance_q31类型矩阵结构体指针变量。
  第2个参数是矩阵行数。
  第3个参数是矩阵列数。
  第4个参数是矩阵数据地址。



21.3.3 函数arm_mat_init_q15
函数原型：


void arm_mat_init_f32(


  arm_matrix_instance_f32 * S,


  uint16_t nRows,


  uint16_t nColumns,


  float32_t * pData)


函数描述：


这个函数用于定点数Q15格式的矩阵数据初始化。


函数参数：


  第1个参数是arm_matrix_instance_q15类型矩阵结构体指针变量。
  第2个参数是矩阵行数。
  第3个参数是矩阵列数。
  第4个参数是矩阵数据地址。
21.3.4 使用举例
程序设计：


/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_MatInit
*    功能说明: 矩阵数据初始化
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatInit(void)
{
    uint8_t i;
   
    /****浮点数数组******************************************************************/
    float32_t pDataA[9] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};
   
    arm_matrix_instance_f32 pSrcA; //3行3列数据
   
    /****定点数Q31数组******************************************************************/
    q31_t pDataA1[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
   
    arm_matrix_instance_q31 pSrcA1; //3行3列数据
   
    /****定点数Q15数组******************************************************************/
    q15_t pDataA2[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
   
    arm_matrix_instance_q15 pSrcA2; //3行3列数据
   
    /****浮点数***********************************************************************/   
    printf("****浮点数******************************************rn");
    arm_mat_init_f32(&pSrcA, 3,3, pDataA);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataA[%d] = %frn", i, pDataA);
    }
   
    /****定点数Q31***********************************************************************/
    printf("****浮点数******************************************rn");
    arm_mat_init_q31(&pSrcA1, 3,3, pDataA1);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataA1[%d] = %drn", i, pDataA1);
    }
   
    /****定点数Q15***********************************************************************/
    printf("****浮点数******************************************rn");
    arm_mat_init_q15(&pSrcA2, 3,3, pDataA2);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataA2[%d] = %drn", i, pDataA2);
    }
}



实验现象（按下K1按键后串口打印模平方）：


  

  

  21.4 矩阵加法（MatAdd）

  以3*3矩阵为例，矩阵加法的实现公式如下：
  
  

  

  21.4.1 函数arm_mat_add_f32

  函数原型：
  arm_status arm_mat_add_f32(
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcA,
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcB,
    arm_matrix_instance_f32 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于浮点数的矩阵加法。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵A的源地址。
  
•   第2个参数是矩阵B的源地址。
  
•   第3个参数是矩阵A + 矩阵B计算结果存储的地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。
  
  

注意事项：
  

• pSrcA，pSrcB，pDst的行数和列数必须是相同的，否则没有办法使用加法运算。
  
• 矩阵在数组中的存储是从左到右，再从上到下。
  
  

21.4.2 函数arm_mat_add_q31

  函数原型：
  arm_status arm_mat_add_f32(
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcA,
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcB,
    arm_matrix_instance_f32 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于定点数Q31的矩阵加法。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵A的源地址。
  
•   第2个参数是矩阵B的源地址。
  
•   第3个参数是矩阵A + 矩阵B计算结果存储的地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。
  
  

注意事项：
  

• 使用了饱和运算，输出结果范围[0x80000000 0x7FFFFFFF]。
  
• pSrcA，pSrcB，pDst的行数和列数必须是相同的，否则没有办法使用加法运算。
  
• 矩阵在数组中的存储是从左到右，再从上到下。
  
  

  21.4.3 函数arm_mat_add_q15

  函数原型：
  arm_status arm_mat_add_f32(
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcA,
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcB,
    arm_matrix_instance_f32 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于定点数Q15的矩阵加法。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵A的源地址。
  
•   第2个参数是矩阵B的源地址。
  
•   第3个参数是矩阵A + 矩阵B计算结果存储的地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。
  
  

注意事项：
  

• 使用了饱和运算，输出结果范围[0x8000 0x7FFF]。
  
• pSrcA，pSrcB，pDst的行数和列数必须是相同的，否则没有办法使用加法运算。
  
• 矩阵在数组中的存储是从左到右，再从上到。
  
  

21.4.4 用举例（含Matlab实现）

  程序设计：
  /* ********************************************************************************************************* *    函 数 名: DSP_MatAdd *    功能说明: 矩阵求和 *    形    参：无 *    返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void DSP_MatAdd(void) {     uint8_t i;      /****浮点数数组******************************************************************/     float32_t pDataA[9] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};     float32_t pDataB[9] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};     float32_t pDataDst[9];          arm_matrix_instance_f32 pSrcA; //3行3列数据     arm_matrix_instance_f32 pSrcB; //3行3列数据     arm_matrix_instance_f32 pDst;          /****定点数Q31数组******************************************************************/     q31_t pDataA1[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};     q31_t pDataB1[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};     q31_t pDataDst1[9];          arm_matrix_instance_q31 pSrcA1; //3行3列数据     arm_matrix_instance_q31 pSrcB1; //3行3列数据     arm_matrix_instance_q31 pDst1;          /****定点数Q15数组******************************************************************/     q15_t pDataA2[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};     q15_t pDataB2[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};     q15_t pDataDst2[9];          arm_matrix_instance_q15 pSrcA2; //3行3列数据     arm_matrix_instance_q15 pSrcB2; //3行3列数据     arm_matrix_instance_q15 pDst2;          /****浮点数***********************************************************************/     pSrcA.numCols = 3;     pSrcA.numRows = 3;     pSrcA.pData = pDataA;          pSrcB.numCols = 3;     pSrcB.numRows = 3;     pSrcB.pData = pDataB;          pDst.numCols = 3;     pDst.numRows = 3;     pDst.pData = pDataDst;          printf("****浮点数******************************************rn");     arm_mat_add_f32(&pSrcA, &pSrcB, &pDst);     for(i = 0; i < 9; i++)     {         printf("pDataDst[%d] = %frn", i, pDataDst);     }               /****定点数Q31***********************************************************************/     pSrcA1.numCols = 3;     pSrcA1.numRows = 3;     pSrcA1.pData = pDataA1;          pSrcB1.numCols = 3;     pSrcB1.numRows = 3;     pSrcB1.pData = pDataB1;          pDst1.numCols = 3;     pDst1.numRows = 3;     pDst1.pData = pDataDst1;          printf("****定点数Q31******************************************rn");     arm_mat_add_q31(&pSrcA1, &pSrcB1, &pDst1);     for(i = 0; i < 9; i++)     {         printf("pDataDst1[%d] = %drn", i, pDataDst1);     }          /****定点数Q15***********************************************************************/     pSrcA2.numCols = 3;     pSrcA2.numRows = 3;     pSrcA2.pData = pDataA2;          pSrcB2.numCols = 3;     pSrcB2.numRows = 3;     pSrcB2.pData = pDataB2;          pDst2.numCols = 3;     pDst2.numRows = 3;     pDst2.pData = pDataDst2;          printf("****定点数Q15******************************************rn");     arm_mat_add_q15(&pSrcA2, &pSrcB2, &pDst2);     for(i = 0; i < 9; i++)     {         printf("pDataDst2[%d] = %drn", i, pDataDst2);     } }   
  实验现象（按下K2按键后串口打印矩阵加法）：
  
  

  

  下面通过Matlab来求解矩阵和（在命令窗口输入）：
  
  

  

  21.5 矩阵减法（MatSub）

  以3*3矩阵为例，矩阵减法的实现公式如下：
  
  

  

  21.5.1 函数arm_mat_sub_f32

  函数原型：
  arm_status arm_mat_sub_f32(
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcA,
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrcB,
    arm_matrix_instance_f32 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于浮点数的矩阵减法。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵A的源地址。
  
•   第2个参数是矩阵B的源地址。
  
•   第3个参数是矩阵A减去矩阵B计算结果存储的地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。
  
  

注意事项：
  

• pSrcA，pSrcB，pDst的行数和列数必须是相同的，否则没有办法使用加法运算。
  
• 矩阵在数组中的存储是从左到右，再从上到下。
  
  

21.5.2 函数arm_mat_sub_q31

  函数原型：
  arm_status arm_mat_sub_q31(
    const arm_matrix_instance_q31 * pSrcA,
    const arm_matrix_instance_q31 * pSrcB,
          arm_matrix_instance_q31 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于定点数Q31的矩阵减法。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵A的源地址。
  
•   第2个参数是矩阵B的源地址。
  
•   第3个参数是矩阵A减去矩阵B计算结果存储的地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。
  
  

注意事项：
  

• 使用了饱和运算，输出结果范围[0x80000000 0x7FFFFFFF]。
  
• pSrcA，pSrcB，pDst的行数和列数必须是相同的，否则没有办法使用加法运算。
  
• 矩阵在数组中的存储是从左到右，再从上到下。
  
  

21.5.3 函数arm_mat_sub_q15

  函数原型：
  arm_status arm_mat_sub_q15(
    const arm_matrix_instance_q15 * pSrcA,
    const arm_matrix_instance_q15 * pSrcB,
          arm_matrix_instance_q15 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于定点数Q15的矩阵减法。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵A的源地址。
  
•   第2个参数是矩阵B的源地址。
  
•   第3个参数是矩阵A减去矩阵B计算结果存储的地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。
  
  

注意事项：
  

• 使用了饱和运算，输出结果范围[0x8000 0x7FFF]。
  
• pSrcA，pSrcB，pDst的行数和列数必须是相同的，否则没有办法使用加法运算。
  
• 矩阵在数组中的存储是从左到右，再从上。
  
  

  21.5.4 使用举例（含Matlab实现）

  程序设计：

*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_MatAdd
*    功能说明: 矩阵求和
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatAdd(void)
{
    uint8_t i;


    /****浮点数数组******************************************************************/
    float32_t pDataA[9] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};
    float32_t pDataB[9] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};
    float32_t pDataDst[9];
   
    arm_matrix_instance_f32 pSrcA; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_f32 pSrcB; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_f32 pDst;
   
    /****定点数Q31数组******************************************************************/
    q31_t pDataA1[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
    q31_t pDataB1[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
    q31_t pDataDst1[9];
   
    arm_matrix_instance_q31 pSrcA1; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q31 pSrcB1; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q31 pDst1;
   
    /****定点数Q15数组******************************************************************/
    q15_t pDataA2[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
    q15_t pDataB2[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
    q15_t pDataDst2[9];
   
    arm_matrix_instance_q15 pSrcA2; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q15 pSrcB2; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q15 pDst2;
   
    /****浮点数***********************************************************************/
    pSrcA.numCols = 3;
    pSrcA.numRows = 3;
    pSrcA.pData = pDataA;
   
    pSrcB.numCols = 3;
    pSrcB.numRows = 3;
    pSrcB.pData = pDataB;
   
    pDst.numCols = 3;
    pDst.numRows = 3;
    pDst.pData = pDataDst;
   
    printf("****浮点数******************************************rn");
    arm_mat_add_f32(&pSrcA, &pSrcB, &pDst);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataDst[%d] = %frn", i, pDataDst);
    }
   
   
    /****定点数Q31***********************************************************************/
    pSrcA1.numCols = 3;
    pSrcA1.numRows = 3;
    pSrcA1.pData = pDataA1;
   
    pSrcB1.numCols = 3;
    pSrcB1.numRows = 3;
    pSrcB1.pData = pDataB1;
   
    pDst1.numCols = 3;
    pDst1.numRows = 3;
    pDst1.pData = pDataDst1;
   
    printf("****定点数Q31******************************************rn");
    arm_mat_add_q31(&pSrcA1, &pSrcB1, &pDst1);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataDst1[%d] = %drn", i, pDataDst1);
    }
   
    /****定点数Q15***********************************************************************/
    pSrcA2.numCols = 3;
    pSrcA2.numRows = 3;
    pSrcA2.pData = pDataA2;
   
    pSrcB2.numCols = 3;
    pSrcB2.numRows = 3;
    pSrcB2.pData = pDataB2;
   
    pDst2.numCols = 3;
    pDst2.numRows = 3;
    pDst2.pData = pDataDst2;
   
    printf("****定点数Q15******************************************rn");
    arm_mat_add_q15(&pSrcA2, &pSrcB2, &pDst2);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataDst2[%d] = %drn", i, pDataDst2);
    }
}


  实验现象（按下OK按键后串口打印矩阵减法）：
  
  

  

  下面通过Matlab来求解矩阵减法（在命令窗口输入）。
  
  

  

  21.6 逆矩阵（MatInverse）

  以3*3矩阵为例，逆矩阵的实现公式如下（Gauss-Jordan法求逆矩阵）：
  
  

  

  21.6.1 函数arm_mat_inverse_f64

  函数原型：
  arm_status arm_mat_inverse_f64(
    const arm_matrix_instance_f64 * pSrc,
          arm_matrix_instance_f64 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于64bit浮点数的逆矩阵求解。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵源地址。
  
•   第2个参数是求逆后的矩阵地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。ARM_MATH_SINGULAR表示矩阵不可逆。
  
  

注意事项：
  

• pSrc必须得是方阵（行数和列数相同）。
  
• pSrc和pDst必须是相同的方阵。
  
• 输入的矩阵可逆，函数会返回ARM_MATH_SUCCESS，如果不可逆，返回ARM_MATH_SINGULAR。
  
• ARM官方库只提供了浮点数矩阵求逆矩阵。
  
  

21.6.2 函数arm_mat_inverse_f32

  函数原型：
  arm_status arm_mat_inverse_f32(
    const arm_matrix_instance_f32 * pSrc,
    arm_matrix_instance_f32 * pDst)
  函数描述：
  这个函数用于32bit浮点数的逆矩阵求解。
  函数参数：
  

•   第1个参数是矩阵源地址。
  
•   第2个参数是求逆后的矩阵地址。
  
•   返回值，ARM_MATH_SUCCESS表示成功，ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。ARM_MATH_SINGULAR表示矩阵不可逆。
  
  

注意事项：
  

• pSrc必须得是方阵（行数和列数相同）。
  
• pSrc和pDst必须是相同的方阵。
  
• 输入的矩阵可逆，函数会返回ARM_MATH_SUCCESS，如果不可逆，返回ARM_MATH_SINGULAR。
  
• ARM官方库只提供了浮点数矩阵求逆矩阵。   
  
  

21.6.3 使用举例（含Matlab实现）

  程序设计：
  
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DSP_MatSub
*    功能说明: 矩阵减法
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatSub(void)
{
    uint8_t i;
   
    /****浮点数数组******************************************************************/
    float32_t pDataA[9] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};
    float32_t pDataB[9] = {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};
    float32_t pDataDst[9];
   
    arm_matrix_instance_f32 pSrcA; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_f32 pSrcB; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_f32 pDst;
   
    /****定点数Q31数组******************************************************************/
    q31_t pDataA1[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
    q31_t pDataB1[9] = {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2};
    q31_t pDataDst1[9];
   
    arm_matrix_instance_q31 pSrcA1; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q31 pSrcB1; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q31 pDst1;
   
    /****定点数Q15数组******************************************************************/
    q15_t pDataA2[9] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};
    q15_t pDataB2[9] = {2, 2, 2, 2, 23, 2, 2, 2, 2};
    q15_t pDataDst2[9];
   
    arm_matrix_instance_q15 pSrcA2; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q15 pSrcB2; //3行3列数据
    arm_matrix_instance_q15 pDst2;
   
    /****浮点数***********************************************************************/
    pSrcA.numCols = 3;
    pSrcA.numRows = 3;
    pSrcA.pData = pDataA;
   
    pSrcB.numCols = 3;
    pSrcB.numRows = 3;
    pSrcB.pData = pDataB;
   
    pDst.numCols = 3;
    pDst.numRows = 3;
    pDst.pData = pDataDst;
   
    printf("****浮点数******************************************rn");
    arm_mat_sub_f32(&pSrcA, &pSrcB, &pDst);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataDst[%d] = %frn", i, pDataDst);
    }
   
    /****定点数Q31***********************************************************************/
    pSrcA1.numCols = 3;
    pSrcA1.numRows = 3;
    pSrcA1.pData = pDataA1;
   
    pSrcB1.numCols = 3;
    pSrcB1.numRows = 3;
    pSrcB1.pData = pDataB1;
   
    pDst1.numCols = 3;
    pDst1.numRows = 3;
    pDst1.pData = pDataDst1;
   
    printf("****定点数Q31******************************************rn");
    arm_mat_sub_q31(&pSrcA1, &pSrcB1, &pDst1);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataDst1[%d] = %drn", i, pDataDst1);
    }
   
   
    /****定点数Q15***********************************************************************/
    pSrcA2.numCols = 3;
    pSrcA2.numRows = 3;
    pSrcA2.pData = pDataA2;
   
    pSrcB2.numCols = 3;
    pSrcB2.numRows = 3;
    pSrcB2.pData = pDataB2;
   
    pDst2.numCols = 3;
    pDst2.numRows = 3;
    pDst2.pData = pDataDst2;
   
    printf("****定点数Q15******************************************rn");
    arm_mat_sub_q15(&pSrcA2, &pSrcB2, &pDst2);
    for(i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("pDataDst2[%d] = %drn", i, pDataDst2);
    }
}


  实验现象（按下K3按键后串口打印逆矩阵）：
  
  

  

  下面我们通过Matlab来实现求逆矩阵（在命令窗口输入）：
  
  

  

  21.7 实验例程说明（MDK）

  配套例子：
  V6-216_DSP矩阵运算（加法，减法和逆矩阵）
  实验目的：
  

• 学习DSP复数运算（加法，减法和逆矩阵）
  
  

实验内容：
  

• 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  
• 按下按键K1，串口打函数DSP_MatInit的输出数据。
  
• 按下按键K2，串口打函数DSP_MatAdd的输出数据。
  
• 按下按键K3，串口打函数DSP_MatInverse的输出数据。
  
• 按下摇杆OK键，串口打函数DSP_MatSub的输出数据。
  
  

使用AC6注意事项
  特别注意附件章节C的问题
  上电后串口打印的信息：
  波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。
  详见本章的3.4 ，4.4，5.4和6.3小节。
  程序设计：
    系统栈大小分配：
  
  

  

   硬件外设初始化
  硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
  
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /*
       STM32F407 HAL 库初始化，此时系统用的还是F407自带的16MHz，HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();


    /*
       配置系统时钟到168MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();


    /*
       Event Recorder：
       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章
    */   
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
   
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();   /* 初始化扩展IO */
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */        
}

主功能：


主程序实现如下操作：


  启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  按下按键K1，串口打函数DSP_MatInit的输出数据。
  按下按键K2，串口打函数DSP_MatAdd的输出数据。
  按下按键K3，串口打函数DSP_MatInverse的输出数据。
  按下摇杆OK键，串口打函数DSP_MatSub的输出数据。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
   


    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */


    PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
   


    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */


    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */


        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))   
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }
        
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* 按下按键K1，串口打函数DSP_MatInit的输出数据 */
                    DSP_MatInit();
                    break;
                    
                case KEY_DOWN_K2:            /* 按下按键K2，串口打函数DSP_MatAdd的输出数据 */
                    DSP_MatAdd();
                    break;


                case KEY_DOWN_K3:            /* 按下按键K3，串口打函数DSP_MatInverse的输出数据 */
                    DSP_MatInverse();
                    break;
               
                case JOY_DOWN_OK:          /* 按下摇杆OK键，串口打函数DSP_MatSub的输出数据 */
                    DSP_MatSub();
                    break;


                default:
                    /* 其他的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}



  21.8 实验例程说明（IAR）

  配套例子：
  V6-216_DSP矩阵运算（加法，减法和逆矩阵）
  实验目的：
  

• 学习DSP复数运算（加法，减法和逆矩阵）
  
  

实验内容：
  

• 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  
• 按下按键K1，串口打函数DSP_MatInit的输出数据。
  
• 按下按键K2，串口打函数DSP_MatAdd的输出数据。
  
• 按下按键K3，串口打函数DSP_MatInverse的输出数据。
  
• 按下摇杆OK键，串口打函数DSP_MatSub的输出数据。
  
  

使用AC6注意事项
  特别注意附件章节C的问题
  上电后串口打印的信息：
  波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。
  详见本章的3.4 ，4.4，5.4和6.3小节。
  程序设计：
    系统栈大小分配：
  
  

  

   
硬件外设初始化


硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：


/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /*
       STM32F407 HAL 库初始化，此时系统用的还是F407自带的16MHz，HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();


    /*
       配置系统时钟到168MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();


    /*
       Event Recorder：
       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V5开发板用户手册第8章
    */   
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
   
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();   /* 初始化扩展IO */
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */        
}



  主功能：


主程序实现如下操作：


  启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
  按下按键K1，串口打函数DSP_MatInit的输出数据。
  按下按键K2，串口打函数DSP_MatAdd的输出数据。
  按下按键K3，串口打函数DSP_MatInverse的输出数据。
  按下摇杆OK键，串口打函数DSP_MatSub的输出数据。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
   


    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    PrintfLogo();    /* 打印例程信息到串口1 */


    PrintfHelp();    /* 打印操作提示信息 */
   


    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */


    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */


        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))   
        {
            /* 每隔100ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }
        
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* 按下按键K1，串口打函数DSP_MatInit的输出数据 */
                    DSP_MatInit();
                    break;
                    
                case KEY_DOWN_K2:            /* 按下按键K2，串口打函数DSP_MatAdd的输出数据 */
                    DSP_MatAdd();
                    break;


                case KEY_DOWN_K3:            /* 按下按键K3，串口打函数DSP_MatInverse的输出数据 */
                    DSP_MatInverse();
                    break;
               
                case JOY_DOWN_OK:          /* 按下摇杆OK键，串口打函数DSP_MatSub的输出数据 */
                    DSP_MatSub();
                    break;


                default:
                    /* 其他的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}



  21.9 总结

  本期教程就跟大家讲这么多，有兴趣的可以深入研究下算法的具体实现。