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第22章       DSP矩阵运算-放缩&＃xff0c;乘法和转置矩阵

本期教程主要讲解矩阵运算中的放缩&＃xff0c;乘法和转置。

目录

第22章       DSP矩阵运算-放缩&＃xff0c;乘法和转置矩阵

22.1 初学者重要提示

22.2 DSP基础运算指令

22.3 矩阵放缩&＃xff08;MatScale&＃xff09;

22.3.1 函数arm_mat_scale_f32

22.3.2 函数arm_mat_scale_q31

22.3.3 函数arm_mat_scale_q15  

22.3.4 使用举例&＃xff08;含matlab实现&＃xff09;

22.4 矩阵乘法&＃xff08;MatMult&＃xff09;

22.4.1 函数arm_mat_mult_f32

22.4.2 函数arm_mat_mult_q31

22.4.3 函数arm_mat_mult_q15

22.4.4 函数arm_mat_mult_fast_q31

22.4.5 函数arm_mat_mult_fast_q15

22.4.6 使用举例&＃xff08;含matlab实现&＃xff09;

22.5 转置矩阵 MatTrans

22.5.1 函数arm_mat_trans_f32

22.5.2 函数arm_mat_trans_q31

22.5.3 函数arm_mat_trans_q15

22.5.4 使用举例&＃xff08;含matlab实现&＃xff09;

22.6 实验例程说明&＃xff08;MDK&＃xff09;

22.7 实验例程说明&＃xff08;IAR&＃xff09;

22.8 总结

 

22.1 初学者重要提示

1.   ARM提供的DSP库逆矩阵求法有局限性&＃xff0c;通过Matlab验证是可以求逆矩阵的&＃xff0c;而DSP库却不能正确求解。
2.   注意定点数的矩阵乘法运算中溢出问题。

22.2 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。

22.3 矩阵放缩&＃xff08;MatScale&＃xff09;

以3*3矩阵为例&＃xff0c;矩阵放缩的实现公式如下&＃xff1a;

22.3.1 函数arm_mat_scale_f32

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_scale_f32(

  const arm_matrix_instance_f32 * pSrc,

        float32_t                 scale,

        arm_matrix_instance_f32 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于浮点格式的矩阵数据的放缩。

函数参数&＃xff1a;

•   第1个参数是源矩阵地址。
•   第2个参数是放缩系数。
•   第3个参数是放缩后的目的数据地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示源矩阵和目标矩阵行列不一致&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功。

注意事项&＃xff1a;

矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。

22.3.2 函数arm_mat_scale_q31

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_scale_q31(

  const arm_matrix_instance_q31 * pSrc,

        q31_t                     scaleFract,

        int32_t                   shift,

        arm_matrix_instance_q31 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点Q31格式的矩阵数据的放缩。

函数参数&＃xff1a;

•   第1个参数是源矩阵地址。
•   第2个参数是放缩系数。
•   第3个参数是移位的bit数。
•   第4个参数是放缩后的目的数据地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示源矩阵和目标矩阵行列不一致&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功。

注意事项&＃xff1a;

1. 两个1.31格式的数据相乘产生2.62格式的数据&＃xff0c;最终结果要做偏移和饱和运算产生1.31格式数。
2. 定点数的最终放缩比例计算是&＃xff1a;scale &＃61; scaleFract * 2^shift。
3. 矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。

22.3.3 函数arm_mat_scale_q15  

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_scale_q15(

  const arm_matrix_instance_q15 * pSrc,

        q15_t                     scaleFract,

        int32_t                   shift,

        arm_matrix_instance_q15 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点Q15格式的矩阵数据的放缩。

函数参数&＃xff1a;

•   第1个参数是源矩阵地址。
•   第2个参数是放缩系数。
•   第3个参数是移位的bit数。
•   第4个参数是放缩后的目的数据地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示源矩阵和目标矩阵行列不一致&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功。

注意事项&＃xff1a;

1. 两个1.15格式的数据相乘产生2.30格式的数据&＃xff0c;最终结果要做偏移和饱和运算产生1.15格式数据。
2. 定点数的最终放缩比例计算是&＃xff1a;scale &＃61; scaleFract * 2^shift。
3. 矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。

22.3.4 使用举例&＃xff08;含matlab实现&＃xff09;

程序设计&＃xff1a;

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: DSP_MatScale
* 功能说明: 矩阵放缩
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatScale(void)
{uint8_t i;/****浮点数数组******************************************************************/float32_t pDataA[9] &＃61; {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};float32_t scale &＃61; 1.1f;float32_t pDataDst[9];arm_matrix_instance_f32 pSrcA; //3行3列数据arm_matrix_instance_f32 pDst;/****定点数Q31数组******************************************************************/q31_t pDataA1[9] &＃61; {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};q31_t scaleFract &＃61; 10;int32_t shift &＃61; 0;q31_t pDataDst1[9];arm_matrix_instance_q31 pSrcA1; //3行3列数据arm_matrix_instance_q31 pDst1;/****定点数Q15数组******************************************************************/q15_t pDataA2[9] &＃61; {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};q15_t scaleFract1 &＃61; 10;int32_t shift1 &＃61; 0;q15_t pDataDst2[9];arm_matrix_instance_q15 pSrcA2; //3行3列数据arm_matrix_instance_q15 pDst2;/****浮点数***********************************************************************/pSrcA.numCols &＃61; 3;pSrcA.numRows &＃61; 3;pSrcA.pData &＃61; pDataA;pDst.numCols &＃61; 3;pDst.numRows &＃61; 3;pDst.pData &＃61; pDataDst;printf("****浮点数******************************************\r\n");arm_mat_scale_f32(&pSrcA, scale, &pDst);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst[%d] &＃61; %f\r\n", i, pDataDst[i]);}/****定点数Q31***********************************************************************/pSrcA1.numCols &＃61; 3;pSrcA1.numRows &＃61; 3;pSrcA1.pData &＃61; pDataA1;pDst1.numCols &＃61; 3;pDst1.numRows &＃61; 3;pDst1.pData &＃61; pDataDst1;printf("****定点数Q31******************************************\r\n");arm_mat_scale_q31(&pSrcA1, scaleFract, shift, &pDst1);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst1[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst1[i]);}/****定点数Q15***********************************************************************/pSrcA2.numCols &＃61; 3;pSrcA2.numRows &＃61; 3;pSrcA2.pData &＃61; pDataA2;pDst2.numCols &＃61; 3;pDst2.numRows &＃61; 3;pDst2.pData &＃61; pDataDst2;printf("****定点数Q15******************************************\r\n");arm_mat_scale_q15(&pSrcA2, scaleFract1, shift1, &pDst2);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst2[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst2[i]);}
}

 

实验现象&＃xff08;按下K1按键后串口打印&＃xff09;&＃xff1a;

下面通过matlab来实现矩阵的放缩&＃xff1a;

22.4 矩阵乘法&＃xff08;MatMult&＃xff09;

以3*3矩阵为例&＃xff0c;矩阵乘法的实现公式如下&＃xff1a;

 

22.4.1 函数arm_mat_mult_f32

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_mult_f32(

  const arm_matrix_instance_f32 * pSrcA,

  const arm_matrix_instance_f32 * pSrcB,

        arm_matrix_instance_f32 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于浮点数的矩阵乘法。

函数参数&＃xff1a;

•   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乘以矩阵B计算结果存储的地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

1. 两个矩阵M x N和N x P相乘的结果是M x P&＃xff08;必须保证一个矩形的列数等于另一个矩阵的行数&＃xff09;。
2. 矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。

22.4.2 函数arm_mat_mult_q31

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_mult_q31(

  const arm_matrix_instance_q31 * pSrcA,

  const arm_matrix_instance_q31 * pSrcB,

        arm_matrix_instance_q31 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点数Q31的矩阵乘法。

函数参数&＃xff1a;

•   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乘以矩阵B计算结果存储的地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

1. 两个1.31格式的数据相乘产生2.62格式的数据&＃xff0c;函数的内部使用了64位的累加器&＃xff0c;最终结果要做偏移和饱和运算产生1.31格式数据。
2. 两个矩阵M x N和N x P相乘的结果是M x P.&＃xff08;必须保证一个矩形的列数等于另一个矩阵的行数&＃xff09;。
3. 矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。

22.4.3 函数arm_mat_mult_q15

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_mult_q15(

  const arm_matrix_instance_q15 * pSrcA,

  const arm_matrix_instance_q15 * pSrcB,

        arm_matrix_instance_q15 * pDst,

        q15_t                   * pState)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点数Q15的矩阵乘法。

函数参数&＃xff1a;

•   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乘以矩阵B计算结果存储的地址。
•   第4个参数用于存储内部计算结果。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

1. 两个1.15格式数据相乘是2.30格式&＃xff0c;函数的内部使用了64位的累加器&＃xff0c;34.30格式&＃xff0c;最终结果将低15位截取掉并做饱和处理为1.15格式。
2. 两个矩阵M x N和N x P相乘的结果是M x P.&＃xff08;必须保证一个矩形的列数等于另一个矩阵的行数&＃xff09;。
3. 矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。

22.4.4 函数arm_mat_mult_fast_q31

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_mult_fast_q31(

  const arm_matrix_instance_q31 * pSrcA,

  const arm_matrix_instance_q31 * pSrcB,

        arm_matrix_instance_q31 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点数Q31的矩阵乘法。

函数参数&＃xff1a;

•   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乘以矩阵B计算结果存储的地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

1. 两个1.31格式的数据相乘产生2.62格式的数据&＃xff0c;函数的内部使用了64位的累加器&＃xff0c;最终结果要做偏移和饱和运算产生1.31格式数据。
2. 两个矩阵M x N和N x P相乘的结果是M x P.&＃xff08;必须保证一个矩形的列数等于另一个矩阵的行数&＃xff09;。
3. 矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。
4. 函数arm_mat_mult_fast_q31是arm_mat_mult_q31的快速算法。

22.4.5 函数arm_mat_mult_fast_q15

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_mult_q15(

  const arm_matrix_instance_q15 * pSrcA,

  const arm_matrix_instance_q15 * pSrcB,

        arm_matrix_instance_q15 * pDst,

        q15_t                   * pState)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点数Q15的矩阵乘法。

函数参数&＃xff1a;

•   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乘以矩阵B计算结果存储的地址。
•   第4个参数用于存储内部计算结果。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

1. 两个1.15格式数据相乘是2.30格式&＃xff0c;函数的内部使用了64位的累加器&＃xff0c;34.30格式&＃xff0c;最终结果将低15位截取掉并做饱和处理为1.15格式。
2. 两个矩阵M x N和N x P相乘的结果是M x P.&＃xff08;必须保证一个矩形的列数等于另一个矩阵的行数&＃xff09;。
3. 矩阵在数组中的存储是从左到右&＃xff0c;再从上到下。

22.4.6 使用举例&＃xff08;含matlab实现&＃xff09;

程序设计&＃xff1a;

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: DSP_MatMult
* 功能说明: 矩阵乘法
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatMult(void)
{uint8_t i;/****浮点数数组******************************************************************/float32_t pDataA[9] &＃61; {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};float32_t pDataB[9] &＃61; {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] &＃61; {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};q31_t pDataB1[9] &＃61; {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] &＃61; {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};q15_t pDataB2[9] &＃61; {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;q15_t pState[9];/****浮点数***********************************************************************/pSrcA.numCols &＃61; 3;pSrcA.numRows &＃61; 3;pSrcA.pData &＃61; pDataA;pSrcB.numCols &＃61; 3;pSrcB.numRows &＃61; 3;pSrcB.pData &＃61; pDataB;pDst.numCols &＃61; 3;pDst.numRows &＃61; 3;pDst.pData &＃61; pDataDst;printf("****浮点数******************************************\r\n");arm_mat_mult_f32(&pSrcA, &pSrcB, &pDst);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst[%d] &＃61; %f\r\n", i, pDataDst[i]);}/****定点数Q31***********************************************************************/pSrcA1.numCols &＃61; 3;pSrcA1.numRows &＃61; 3;pSrcA1.pData &＃61; pDataA1;pSrcB1.numCols &＃61; 3;pSrcB1.numRows &＃61; 3;pSrcB1.pData &＃61; pDataB1;pDst1.numCols &＃61; 3;pDst1.numRows &＃61; 3;pDst1.pData &＃61; pDataDst1;printf("****定点数Q31******************************************\r\n");arm_mat_mult_q31(&pSrcA1, &pSrcB1, &pDst1);arm_mat_mult_fast_q31(&pSrcA1, &pSrcB1, &pDst1);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst1[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst1[i]);}/****定点数Q15***********************************************************************/pSrcA2.numCols &＃61; 3;pSrcA2.numRows &＃61; 3;pSrcA2.pData &＃61; pDataA2;pSrcB2.numCols &＃61; 3;pSrcB2.numRows &＃61; 3;pSrcB2.pData &＃61; pDataB2;pDst2.numCols &＃61; 3;pDst2.numRows &＃61; 3;pDst2.pData &＃61; pDataDst2;printf("****定点数Q15******************************************\r\n");arm_mat_mult_q15(&pSrcA2, &pSrcB2, &pDst2, pState);arm_mat_mult_fast_q15(&pSrcA2, &pSrcB2, &pDst2, pState);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst2[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst2[i]);}
}

 

实验现象&＃xff08;按下K2按键后串口打印&＃xff09;&＃xff1a;

下面通过matlab来实现矩阵的放缩&＃xff1a;

 

22.5 转置矩阵 MatTrans

以3*3矩阵为例&＃xff0c;转置矩阵的实现公式如下&＃xff1a;

22.5.1 函数arm_mat_trans_f32

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_trans_f32(

  const arm_matrix_instance_f32 * pSrc,

        arm_matrix_instance_f32 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于浮点数的转置矩阵求解。

函数参数&＃xff1a;

•   第1个参数是矩阵源地址。
•   第2个参数是转置后的矩阵地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

1. 矩阵M x N转置后是N x M。也就是说pSrc源地址存储的矩阵是M x N格式的话&＃xff0c;那么pDst地址必须是N x M格式。

22.5.2 函数arm_mat_trans_q31

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_trans_q31(

  const arm_matrix_instance_q31 * pSrc,

        arm_matrix_instance_q31 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点数Q31的转置矩阵求解。

函数参数&＃xff1a;

•   第1个参数是矩阵源地址。
•   第2个参数是转置后的矩阵地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

矩阵M x N转置后是N x M。也就是说pSrc源地址存储的矩阵是M x N格式的话&＃xff0c;那么pDst地址必须是N x M格式。

22.5.3 函数arm_mat_trans_q15

函数原型&＃xff1a;

arm_status arm_mat_trans_q15(

  const arm_matrix_instance_q15 * pSrc,

        arm_matrix_instance_q15 * pDst)

函数描述&＃xff1a;

这个函数用于定点数Q15的转置矩阵求解。

函数参数&＃xff1a;

•   第1个参数是矩阵源地址。
•   第2个参数是转置后的矩阵地址。
•   返回值&＃xff0c;ARM_MATH_SUCCESS表示成功&＃xff0c;ARM_MATH_SIZE_MISMATCH表示矩阵大小不一致。

注意事项&＃xff1a;

矩阵M x N转置后是N x M。也就是说pSrc源地址存储的矩阵是M x N格式的话&＃xff0c;那么pDst地址必须是N x M格式。

22.5.4 使用举例&＃xff08;含matlab实现&＃xff09;

程序设计&＃xff1a;

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: DSP_MatScale
* 功能说明: 矩阵放缩
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatScale(void)
{uint8_t i;/****浮点数数组******************************************************************/float32_t pDataA[9] &＃61; {1.1f, 1.1f, 2.1f, 2.1f, 3.1f, 3.1f, 4.1f, 4.1f, 5.1f};float32_t scale &＃61; 1.1f;float32_t pDataDst[9];arm_matrix_instance_f32 pSrcA; //3行3列数据arm_matrix_instance_f32 pDst;/****定点数Q31数组******************************************************************/q31_t pDataA1[9] &＃61; {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};q31_t scaleFract &＃61; 10;int32_t shift &＃61; 0;q31_t pDataDst1[9];arm_matrix_instance_q31 pSrcA1; //3行3列数据arm_matrix_instance_q31 pDst1;/****定点数Q15数组******************************************************************/q15_t pDataA2[9] &＃61; {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5};q15_t scaleFract1 &＃61; 10;int32_t shift1 &＃61; 0;q15_t pDataDst2[9];arm_matrix_instance_q15 pSrcA2; //3行3列数据arm_matrix_instance_q15 pDst2;/****浮点数***********************************************************************/pSrcA.numCols &＃61; 3;pSrcA.numRows &＃61; 3;pSrcA.pData &＃61; pDataA;pDst.numCols &＃61; 3;pDst.numRows &＃61; 3;pDst.pData &＃61; pDataDst;printf("****浮点数******************************************\r\n");arm_mat_scale_f32(&pSrcA, scale, &pDst);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst[%d] &＃61; %f\r\n", i, pDataDst[i]);}/****定点数Q31***********************************************************************/pSrcA1.numCols &＃61; 3;pSrcA1.numRows &＃61; 3;pSrcA1.pData &＃61; pDataA1;pDst1.numCols &＃61; 3;pDst1.numRows &＃61; 3;pDst1.pData &＃61; pDataDst1;printf("****定点数Q31******************************************\r\n");arm_mat_scale_q31(&pSrcA1, scaleFract, shift, &pDst1);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst1[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst1[i]);}/****定点数Q15***********************************************************************/pSrcA2.numCols &＃61; 3;pSrcA2.numRows &＃61; 3;pSrcA2.pData &＃61; pDataA2;pDst2.numCols &＃61; 3;pDst2.numRows &＃61; 3;pDst2.pData &＃61; pDataDst2;printf("****定点数Q15******************************************\r\n");arm_mat_scale_q15(&pSrcA2, scaleFract1, shift1, &pDst2);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst2[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst2[i]);}
}/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: DSP_MatTrans
* 功能说明: 矩阵数据初始化
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatTrans(void)
{uint8_t i;/****浮点数数组******************************************************************/float32_t pDataA[9] &＃61; {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 pDst;/****定点数Q31数组******************************************************************/q31_t pDataA1[9] &＃61; {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 pDst1;/****定点数Q15数组******************************************************************/q15_t pDataA2[9] &＃61; {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 pDst2;/****浮点数***********************************************************************/pSrcA.numCols &＃61; 3;pSrcA.numRows &＃61; 3;pSrcA.pData &＃61; pDataA;pDst.numCols &＃61; 3;pDst.numRows &＃61; 3;pDst.pData &＃61; pDataDst;printf("****浮点数******************************************\r\n");arm_mat_trans_f32(&pSrcA, &pDst);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst[%d] &＃61; %f\r\n", i, pDataDst[i]);}/****定点数Q31***********************************************************************/pSrcA1.numCols &＃61; 3;pSrcA1.numRows &＃61; 3;pSrcA1.pData &＃61; pDataA1;pDst1.numCols &＃61; 3;pDst1.numRows &＃61; 3;pDst1.pData &＃61; pDataDst1;printf("****定点数Q31******************************************\r\n");arm_mat_trans_q31(&pSrcA1, &pDst1);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst1[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst1[i]);}/****定点数Q15***********************************************************************/pSrcA2.numCols &＃61; 3;pSrcA2.numRows &＃61; 3;pSrcA2.pData &＃61; pDataA2;pDst2.numCols &＃61; 3;pDst2.numRows &＃61; 3;pDst2.pData &＃61; pDataDst2;printf("****定点数Q15******************************************\r\n");arm_mat_trans_q15(&pSrcA2, &pDst2);for(i &＃61; 0; i <9; i&＃43;&＃43;){printf("pDataDst2[%d] &＃61; %d\r\n", i, pDataDst2[i]);}
}

 

实验现象&＃xff08;按下K3按键后串口打印&＃xff09;&＃xff1a;

下面通过matlab来实现矩阵的放缩&＃xff1a;

22.6 实验例程说明&＃xff08;MDK&＃xff09;

配套例子&＃xff1a;

V7-217_DSP矩阵运算&＃xff08;放缩&＃xff0c;乘法和转置&＃xff09;

实验目的&＃xff1a;

1. 学习DSP复数运算&＃xff08;放缩&＃xff0c;乘法和转置&＃xff09;

实验内容&＃xff1a;

1. 启动一个自动重装软件定时器&＃xff0c;每100ms翻转一次LED2。
2. 按下按键K1&＃xff0c;串口打函数DSP_MatScale的输出数据。
3. 按下按键K2&＃xff0c;串口打函数DSP_MatMult的输出数据。
4. 按下按键K3&＃xff0c;串口打函数DSP_MatTrans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&＃xff1a;

波特率 115200&＃xff0c;数据位 8&＃xff0c;奇偶校验位无&＃xff0c;停止位 1。

详见本章的3.4 &＃xff0c;4.6和5.4小节。

程序设计&＃xff1a;

  系统栈大小分配&＃xff1a;

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现&＃xff1a;

/*
*********************************************************************************************************
* 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&＃xff1a;无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{/* STM32F407 HAL 库初始化&＃xff0c;此时系统用的还是F407自带的16MHz&＃xff0c;HSI时钟:- 调用函数HAL_InitTick&＃xff0c;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&＃xff0c;并重新配置HAL_InitTick。*/SystemClock_Config();/* Event Recorder&＃xff1a;- 可用于代码执行时间测量&＃xff0c;MDK5.25及其以上版本才支持&＃xff0c;IAR不支持。- 默认不开启&＃xff0c;如果要使能此选项&＃xff0c;务必看V5开发板用户手册第8章*/
#if Enable_EventRecorder &＃61;&＃61; 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);EventRecorderStart();
#endifbsp_InitKey(); /* 按键初始化&＃xff0c;要放在滴答定时器之前&＃xff0c;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&＃xff1a;

主程序实现如下操作&＃xff1a;

•   启动一个自动重装软件定时器&＃xff0c;每100ms翻转一次LED2。
•   按下按键K1&＃xff0c;串口打函数DSP_MatScale的输出数据。
•   按下按键K2&＃xff0c;串口打函数DSP_MatMult的输出数据。
•   按下按键K3&＃xff0c;串口打函数DSP_MatTrans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 &＃61; bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE &＃61; 0 */if (ucKeyCode !&＃61; KEY_NONE){switch (ucKeyCode){case KEY_DOWN_K1: /* 按下按键K1&＃xff0c;串口打函数DSP_MatScale的输出数据 */DSP_MatScale();break;case KEY_DOWN_K2: /* 按下按键K2&＃xff0c;串口打函数DSP_MatMult的输出数据 */DSP_MatMult();break;case KEY_DOWN_K3: /* 按下按键K3&＃xff0c;串口打函数DSP_MatTrans的输出数据 */DSP_MatTrans();break;default:/* 其他的键值不处理 */break;}}}
}

 

22.7 实验例程说明&＃xff08;IAR&＃xff09;

配套例子&＃xff1a;

V7-217_DSP矩阵运算&＃xff08;放缩&＃xff0c;乘法和转置&＃xff09;

实验目的&＃xff1a;

1. 学习DSP复数运算&＃xff08;放缩&＃xff0c;乘法和转置&＃xff09;

实验内容&＃xff1a;

1. 启动一个自动重装软件定时器&＃xff0c;每100ms翻转一次LED2。
2. 按下按键K1&＃xff0c;串口打函数DSP_MatScale的输出数据。
3. 按下按键K2&＃xff0c;串口打函数DSP_MatMult的输出数据。
4. 按下按键K3&＃xff0c;串口打函数DSP_MatTrans的输出数据。

上电后串口打印的信息&＃xff1a;

波特率 115200&＃xff0c;数据位 8&＃xff0c;奇偶校验位无&＃xff0c;停止位 1。

详见本章的3.4 &＃xff0c;4.6和5.4小节。

程序设计&＃xff1a;

  系统栈大小分配&＃xff1a;

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现&＃xff1a;

/*
*********************************************************************************************************
* 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&＃xff1a;无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{/* STM32F407 HAL 库初始化&＃xff0c;此时系统用的还是F407自带的16MHz&＃xff0c;HSI时钟:- 调用函数HAL_InitTick&＃xff0c;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&＃xff0c;并重新配置HAL_InitTick。*/SystemClock_Config();/* Event Recorder&＃xff1a;- 可用于代码执行时间测量&＃xff0c;MDK5.25及其以上版本才支持&＃xff0c;IAR不支持。- 默认不开启&＃xff0c;如果要使能此选项&＃xff0c;务必看V5开发板用户手册第8章*/
#if Enable_EventRecorder &＃61;&＃61; 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);EventRecorderStart();
#endifbsp_InitKey(); /* 按键初始化&＃xff0c;要放在滴答定时器之前&＃xff0c;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&＃xff1a;

主程序实现如下操作&＃xff1a;

•   启动一个自动重装软件定时器&＃xff0c;每100ms翻转一次LED2。
•   按下按键K1&＃xff0c;串口打函数DSP_MatScale的输出数据。
•   按下按键K2&＃xff0c;串口打函数DSP_MatMult的输出数据。
•   按下按键K3&＃xff0c;串口打函数DSP_MatTrans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 &＃61; bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE &＃61; 0 */if (ucKeyCode !&＃61; KEY_NONE){switch (ucKeyCode){case KEY_DOWN_K1: /* 按下按键K1&＃xff0c;串口打函数DSP_MatScale的输出数据 */DSP_MatScale();break;case KEY_DOWN_K2: /* 按下按键K2&＃xff0c;串口打函数DSP_MatMult的输出数据 */DSP_MatMult();break;case KEY_DOWN_K3: /* 按下按键K3&＃xff0c;串口打函数DSP_MatTrans的输出数据 */DSP_MatTrans();break;default:/* 其他的键值不处理 */break;}}}
}

 

22.8 总结

本期教程就跟大家讲这么多&＃xff0c;有兴趣的可以深入研究下算法的具体实现。