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MATLAB语言及其应用

于 2020-12-07 发布
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MATLAB入门教程，适合初学者。MATLAB语言主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。课程的作用在欧美各高等学校, Matlab成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具,成为本科生、硕士生和博士生的必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门, Matlab已被广泛地用于研究和解决各种具体的工程问题。可以预见,Mab将在我国科学研究和工程应用中发挥越来越大的作用2015/9/14Application of Matlab Language3课程的目的(0 bjectives of This Course)讲授 MATLAB语言基础入门知识,介绍 MATLAB产品的体系、 MATLAB桌面工具的使用方法,重点介绍 MATLAB的数据可视化、数值计算的基本步骤以及如何使用 MATLAB语言编写整洁、高效、规范的程序。并涉及到一些具体的专业应用工具箱(如:信号处理工具箱、图像处理工具箱等)通过本课程的学习,了解、熟悉、掌握 MATLAB的基本编程方法,并具有初步的利用计算机处理、解决实际问题的能力,为进一步学习后续的专业课程做好准备本课程的特点( Features of This course)交叉性课程,是计算机技术、数学理论知识以及诸多工程理论知识的综合。实践性课程内容多,课时少,要求同学上课认真听讲,要充分利用上机实践消化、理解、掌握课上讲解内容。2015/9/14Application of Matlab Language4课程安排课堂教学:共24学时;(1-12周)上机试验:共24学时(2-13周,周二7-8节,九实401、402、403)口学习成绩1)上机实验成绩占30%2)考勤10%3)考试60%(随堂考试)。主要参考书《精通 MaTLAB6.5》张志涌等编著,北航出版,2003年《高等应用数学问题的 Matlab求解》薛定宇等著,清华大学出版社,2004年《 Matlab程序设计与应用》刘卫国主编,高等教育出版社2015/9/14Application of Matlab Language授课宗旨讲授 MATLAB的通用功能。寓教于例,由浅入深。关于科学计算,着重强调理论概念、算法和实际计算三者之间的关系。2015/9/14Application of Matlab Language第一讲 Matlab概述前言Matlab软件概述Matlab的桌面环境及入门知识2015/9/14Application of Matlab Language1 Matlab概述内容Matlab发展历史Matlab产品家族 Matlab family of product体系Matlab语言的特点。目的全面了解 Matlab软件包激发对Maab软件的学习兴趣2015/9/14Application of Matlab Language81.1 MATLAB的历史及影响70年代中期, Cleve moler博土及其同事在美国国家基金会的帮助下,开发了 LINPACK和EⅠ SPACK的 FORTRAN语言子程序库,这两个程序库代表了当时矩阵运算的最高水平。到了70年代后期,身为美国新墨西哥州大学计算机系系主任的 Cleve moler,在给学生上线性代数课时,为了让学生能使用这两个子程序库,同时又不用在编程上花费过多的时间,开始着手用 FORTRAN语言为学生编写使用Cleve molerLINPACK和 EISPACK的接口程序,他将这个程序取名为MATLAB,其名称是由 MATrix和 LABoratory(矩阵实验室)两个单词的前三个字母所合成。在1978年, Malab就面世了。这个程序获得了很大的成功,受到了学生的广泛欢迎。在以后的几年里, Matlab在多所大学里作为教学辅助软件使用,并作为面向大众的免费软件广为流传。2015/9/14Application of Matlab Language将 MATLAB商品化的不是 Cleve moler,而是一个名叫 Jack little的人。当免费的 MATLAB软件到 Stanford大学, Jack little正在该校主修控制,便接触到了当时 MATLAB,直觉告诉他,这是一个具有巨大发展潜力的软件。因此他在毕业沒多久,就开始用C语言重新编写了 MATLAB的核心。在 Moler的协助下,于1984年成立 MathWorks公司,首次推出 MATLAB商用版。在其商用版推出的初期, MATLAB就以其优秀的品质(高效的数据计算能力和开Jack little放的体系结构)占据了大部分数学计算软件的市场,原来应用于控制领域里的一些封闭式数学计算软件包(如英国的UMST、瑞典的LUND和SⅠMNON、德国的 KEDDC)就纷纷被淘汰或在MATLAB上重建。2015/9/14Application of Matlab Language10

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CR)85444CRC奇存器映射855电源控制器PWR).865.1电源,,,,,865.1.1独立AD转换器电源和参考电压5.1.2电池备份域翻着潘875.1.3调压器89文档ID018909第4版3/1284目录RM009052电源监控器1■■90521上电复位(POR/掉电复位(PDR)90522压复位(BOR05.23可编程电压检测器(PVD)9153低功耗模式925.3.1降低系统时钟速度93532外设时钟门控,935.3.3睡眠模式.,,,,945.34停止模式翻D95535待机模式翻965.3.6对RTC复用功能进行编程以从停止模式和待机模式唤醒器件985.4电源搾制寄存器..,,,100541用于STM32F405XX/07XX和STM32F415X×/17XX的PWR电源搾制寄存器(PWR_CR).100542用于STM32F42xX和STM32F43XXX的PWR电源控制寄存器(PWR_CR).101543PWR电源控制/状态寄存器(PWR_CSR).,,.10355PWR寄存器映射104复位和时钟控制(Rcc)1056.1复位056.1.1系统复位1056.1.2电源复位1056.13备份域复位10662时钟10662.1HSE时钟108622HS|时钟,,.109623PLL配置110624LSE时钟11062.5LS|时钟111626系统时钟( SYSCLK)选择11627时钟安全系统(CSS)111628RTC/AWU时钟629看门狗时钟11262.10时钟输出功能11262.11某于TM5TM11的内部/外部时钟测量,,,,.,,.,1134/1284文档I018909第4版RM0090目录63RCC寄有器114631RCC时钟控制寄存器( RCC CR)114632 RCC PLL配置寄存器(RCC_ PLLCFGR),.,,,,116633RCC时钟配置寄存器( RCC CFGR)118634Rcc时钟中断寄存器(RCC_C|R),,,,,,120635 RCC AHB1外设复位寄存器( RCC AHB1RSTR.123636 RCC AHB2外设复位寄存器( RCC AHB2RSTR)...125637 RCC AHB3外设复位寄存器(RGC_AHB3RSTR)125638用于STM32F405X×/07XX和STM32F415X×/17XX的RCC APB1外设复位寄存器( RCC APB1RSTR126639用于STM32F42XXX和STM32F43XXXRCC APB1外设复位寄存器( RCC APB1RSTR).12963.10用于STM32F405XX/07XX和STM32F415X×/17Xx的RCC APB2外设复位寄存器(RcG_APB2RSTR...13263.11用于STM32F42XXX和STM32F43XXxRCC APB2外设复位寄存器(RCC_APB2RSTR)..1336312 RCC AHB1外设时钟使能寄存器( RCC AHB1ENR)13563.13 RCC AHB2外设时钟使能寄存器(RCC_AHB2ENR)..1376314 RCC AHB3外设时钟使能寄存器(RCC_AHB3ENR),,.13863.15用于STM32F405XX/07xX和STM32F415X×/17xx的RCC APB1外设时钟使能寄存器( RCC APB1ENR)1363.16用于STM32F42XXX和STM32F43XXx的RCC APB1外设时钟使能寄存器( RCC APB1ENR),.,,14163.17用于STM32F405XX/07XX和STM32F415X/17XX的RCC APB:2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR).1446318用于STM32F42Xx和STM32F43Xxx的RCC APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)1466.3.19用于STM32F405XX/07xX和STM32F415X×/17xx的低功耗模式寄存器中的 RCC AHB1外设时钟使能(RCC_AHB1 LPENR)14863.20用于STM32F42XXX和STM32F43XxX的低功耗模式寄存器中的RCC AHB1外设时钟使能(RCC_ AHB1LPENR)..,,.1516.321用于低功耗模式寄存器中的 RCC AHB2外设时钟使能(RCC_ AHB2LPENR)1546.322低功耗模式寄存器中的 RCC AHB3外设时钟使能(RCC_ AHB3LPENR).15563.23用于STM32F405X/07XX和STM32F415X×/17xx的低功耗模式寄存器中的 RCC APB1外设时钟使能(RcC_APB1 LPENR).1556324用于STM32F42XX和STM32F43XXX的低功耗模式寄存器中的RCC APB1外设时钟使能(RCC_ APB1LPENR)1586.3.25用于STM32F405X/07XX和STM32F415X×/17XX的低功耗模式寄存器中的 RCC APB2外设时钟使能(RcC_APB2 LPENR)16文档ID018909第4版5/1284目录RM00906.3.26用于STM32F42XXX和STM32F43xX的低功耗模式寄存器中的RCC APB2外设时钟(RcC_APB2 , LPENR),,,,,,,1636.327RCC备份域控制寄存器( RCC BDCP).1656328RCC时钟控制和状态寄存器(RcC_cSR.,.,1666.329RCC扩频时钟生成寄存器(RCC_ SSCGR),,,,.,,1686330 RCC PLL2S配置寄存器(RCC_PL凵|2 SCFGR).696331RCC专用时钟配置寄存器(RGC_ DCKCFGR)1706332RGC寄存器映射171通用Mo(GP|o)17571GP|O简介,,,1757.2GPO主要特性1757.3GPO功能描述1757.3.1通用MO(GP|O1777.32|O引脚复用器和映射..,1777.3.3WO端口控制寄存器181734MO端口数据寄存器18173.5MO数据位操作.1817.3.6GPO锁定机制7.3.7|O复用功能输入/输出182738外部中断线/唤醒线1827.3.9输入配置..,,...1827.3.10输岀配置.......1837.3.11复用功能配置:::1837.3.12模拟配置1847313将OSC32NOSC32_OUT引脚用作 GPIO PC14/PC15端凵引脚1857.3.14将OSC|N/OSC_OUT引脚用作 GPIO PHO/PH1端口引脚18573.15选择RTC_AF1和 RTC AF2复用功能18574GP|O寄存器,.18774.1GPO端口模式寄存器( GPIOX MODER)(x=A.D)187742GP|O端口输出癸型寄存器( GPIOX OTYPER)(x=A.D...187743GPO端口输出速度寄存器( G PIOX OSPEEDR)(x=A.J)188744GPo端口上拉/下拉寄存器(GP|Oⅹ_ PUPDR)(X=A.O.18874.5GP|o端口输入数据寄存器(GPOX|DR)(x=A.)1897.4.6GP|o端口输出薮据寄存器(GP| Ox ODR)(X=A.)..18974.7GPO端口置位/复位寄存器(GP| OX BSRR)(X=A.).,,.19074.8GPO端口酤置锁定寄存器(GP| Ox LCKF)(x=A.).,.1906/1284文档I018909第4版RM0090目录7.4.9GP|O复用功能低位寄存器(GP|OⅹAFRL)(x=A.)19174.10GPO复用功能高位寄存器(GP| Ox AFRH)(X=A.)1927.4.11GPO寄存器映射192系统配置控制器( SYSCFG)1948.11O补偿单元19482 SYSCFG寄存器.194821 SYSCFG存储器重映射寄存器( SYSCFG MEMRMP)194822用于STM32F405X×/07xx和STM32F415X×17xx的SYSCFG外设模式配置寄存器( SYSCFG_PMC)195823用于STM32F42XxX和STM32F43XXx的 SYSCFG外设模式配置寄存器( SYSCFG_PMC).....195824 SYSCFG外部中断配置寄存器1( SYSCFG_ EXTICR1)...1968.25 SYSCFG外部中断配置寄存器2( SYSCFG_ EXTICR2)...196826 SYSCFG外部巾断配置寄存器3( SYSCFG_ EXTICR3)...197827 SYSCFG外部中断配置寄存器4( SYSCFG_ EXTICR4)..198828补偿单元控制寄存器( SYSCFG_ CMPCR),,198829 SYSCFG寄存器映射199DMA控制器(DMA20191DMA简介..20192DMA主要特性,20193DMA功能说明..2029.3.1般说明202932DMA事务204933通道选择.205934仲裁器206935DMA数据流2069.3.6源、日标和传输模式.2069.3.7指针递增210938循环模式210939双缓冲区模式293.10可编程数据宽度、封装/解封、字节序21293.11单次传输和突发传输2139.3.12FFO,21493.13DMA传输完成21693.14DMA传输暂停217文档ID018909第4版7/1284目录RM00909.3.15流控制器9.3.16可能的DMA配置汇总..2189.3.17流置过程...21893.18错误管理21994DMA中断,,,,,,2209.5DMA寄存器22095.1DMA低中断状态寄存器(DMA_LSR.220952DMA高中断状态寄存器(DMAH|SR)221953DMA低屮断标志清零寄存器( DMA LIFCE).222954DMA高屮断标志清零寄存器( DMA HIFCE)223955DMA数据流ⅹ配置寄存器(DMA_SXCR)(X=0.7)....2239.5.6DMA数据流ⅹ数据项效寄存器( DMA SXNDTR)(X=0.7).,226957DMA数据流X外设地址寄存器( DMA SXPAR)(x=0.7)227958DMA数据沇存储器0地址寄存器( DMA SXM0AR)(x=0.7).…2279.59DMA数据流ⅹ存储器1地址寄存器( DMA SXM1AR)(X=0.7)2289.5.10DMA数据流ⅹFIFO控制寄存器( DMA SXFCR)(x=0.7)22895.11DMA寄存器映射10中断和事件.23310.1联套向量中断控制器(NVC)..…...23310.1.1NV|C特性.23310.12 Sys Tick校准值寄存器23310.1.3中断和异常向量233102外部中断/事件控制器(EXTI233102.1EXT主要特性..24010.22EXT框图2410.2.3唤醒事件管理,,,,,24110.24功能说明24110.25外部中断/事件线映射243103EXT寄存器.D面重,24410.3.1中断屏蔽寄存器( EXTI IME)24410.32事件屏蔽寄存器( EXTI EMF)24410.33上升沿触发选择寄仔器( EXTI RTSR)245034下降沿触发选择寄存器( EXTI FTSE).24510.3.5软件中断事件寄存器( EXTI SWIER)24610.36起寄存器( EXTI PR)246037EXT寄存器映射2478/1284文档I018909第4版RM0090目录模数转换器(ADc)■■■24811.1ADC简介1面■■■口■■248112ADC主要特性.24811.3ADC功能说明,,,24811.3.1ADC开关控制...25011.32ADC时钟25011.3.3通道选择..25011.3.4单次转换模式.......25111.3.5连续转换模式.25111.36时序图.25211.37模拟看门狗11.38扫描模式25311.3.9注入通道管理25311.3.10不连续采样模式254114数据对齐...25511.5可独立设置各通道采样时间...,25611.6外部触发转换和触发极性..25611.7快速转换模式,,,,,,,25811.8数据管坦25811.8.1使用DMA.25811.82在不使用DMA的情况下管理转换序列25911.8.3在不使用DMA和溢出检测的情况下进行转换11.9多重ADC模式25911.9.1注入同时模式26211.92规则同时模式26311.9.3交替模式2641194交替触发模式266119.5混合型规则/注入同时模式26811.9.6规则同时+交替触发组合模式2681.10温度传感器26911.11电池充电监视.....27111.12ADC中断11.13ADC寄存器27111.131ADC状态寄存器( ADC SR)...27111132ADC控制寄存器1(ADC_cR1)272文档ID018909第4版9/1284目录RM009011.133ADC控制寄存器2(ADC_cR2)..27411.134ADC样时间寄存器1(ADC_SMPR1).,,,,,.27711.13.5ADC采样时间寄存器2(ADC_SMPR2)27711.136ADC注入通道数据偏移寄存器Ⅹ( ADC JOFRX)(X=1.4).2781113.7ADG看门狗高阈值寄存器(ADC_HTR)27811.138ADC看门狗低阈值寄存器(ADC_LTR)27911.139ADC规则序列寄存器1(ADC_SQR1)2791113.10ADC规则序列寄存器2(ADC_SQR2).....28011.1311ADC规则序列寄存器3(ADC_SQR3).11.1312ADC注入序列寄存器( ADC JSQR)11.1313ADC注入数据寄存器ⅹ( ADC DRX)(x=1.4)2811.13.14ADC规则数据寄存器(ADC_DR)..28211.1315ADC通用状态寄存器(ADC_CSR)2821113.16ADC通用控制寄存器(ADC_CCR).,28411.13.17适用于双重和三重模式的ADC通用规则数据寄存器(ADC_CDR).28511.13.18ADC寄存器映射....28612数模转换器(DAC)288121DAC简介288122DAC主要特性88123DAG功能说明..,29012.3.1DAC通道使能29012.3.2DAG输出缓冲器使能290123.3DAC数据格式2901234DAG转换2911235DAC输出电压29212.36DAC触发选择.,.2921237DMA请求.29212.38生成噪声.,,29312.3.9生成三角波29412.4DAC双通道转换,,,294124.1独立触发(不产生波形)2951242独立触发(生成单个LFsR)...295124.3独立触发(生成不同LFsR)295124.4独立触发(生成单个三角波)295124.5独立触发(生成不同三角波)2961246同步软件启动29610/1284文档I018909第4版
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