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第21章 DSP矩阵运算-加法，减法和逆矩阵

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

21.2 DSP基础运算指令

21.3 矩阵初始化（MatInit）

21.3.1 函数arm_mat_init_f32

21.3.2 函数arm_mat_init_q31

21.3.3 函数arm_mat_init_q15

21.3.4 使用举例

21.4 矩阵加法（MatAdd）

21.4.1 函数arm_mat_add_f32

21.4.2 函数arm_mat_add_q31

21.4.3 函数arm_mat_add_q15

21.4.4 用举例（含Matlab实现）

21.5 矩阵减法（MatSub）

21.5.1 函数arm_mat_sub_f32

21.5.2 函数arm_mat_sub_q31

21.5.3 函数arm_mat_sub_q15

21.5.4 使用举例（含Matlab实现）

21.6 逆矩阵（MatInverse）

21.6.1 函数arm_mat_inverse_f64

21.6.2 函数arm_mat_inverse_f32

21.6.3 使用举例（含Matlab实现）

21.7 实验例程说明（MDK）

21.8 实验例程说明（IAR）

21.9 总结

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******************************************\r\n");arm_mat_init_f32(&pSrcA, 3,3, pDataA);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataA[%d] = %f\r\n", i, pDataA[i]);}/****定点数Q31***********************************************************************/printf("****浮点数******************************************\r\n");arm_mat_init_q31(&pSrcA1, 3,3, pDataA1);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataA1[%d] = %d\r\n", i, pDataA1[i]);}/****定点数Q15***********************************************************************/printf("****浮点数******************************************\r\n");arm_mat_init_q15(&pSrcA2, 3,3, pDataA2);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataA2[%d] = %d\r\n", i, pDataA2[i]);}
}

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******************************************\r\n");arm_mat_add_f32(&pSrcA, &pSrcB, &pDst);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataDst[%d] = %f\r\n", i, pDataDst[i]);}/****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******************************************\r\n");arm_mat_add_q31(&pSrcA1, &pSrcB1, &pDst1);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataDst1[%d] = %d\r\n", i, pDataDst1[i]);}/****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******************************************\r\n");arm_mat_add_q15(&pSrcA2, &pSrcB2, &pDst2);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataDst2[%d] = %d\r\n", i, pDataDst2[i]);}
}

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_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******************************************\r\n");arm_mat_sub_f32(&pSrcA, &pSrcB, &pDst);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataDst[%d] = %f\r\n", i, pDataDst[i]);}/****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******************************************\r\n");arm_mat_sub_q31(&pSrcA1, &pSrcB1, &pDst1);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataDst1[%d] = %d\r\n", i, pDataDst1[i]);}/****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******************************************\r\n");arm_mat_sub_q15(&pSrcA2, &pSrcB2, &pDst2);for(i = 0; i < 9; i++){printf("pDataDst2[%d] = %d\r\n", i, pDataDst2[i]);}
}

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_MatInverse
*    功能说明: 求逆矩阵
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void DSP_MatInverse(void)
{uint8_t i;arm_status sta;/****浮点数数组******************************************************************/float32_t pDataB[36];float32_t pDataA[36] = {1.0f,   0.0f,   0.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f,0.0f,   1.0f,   0.0f,  0.0f,  1.0f,  0.0f,0.0f,   0.0f,   2.0f,  0.0f,  0.0f,  0.0f,0.0f,   0.0f,   0.0f,  2.0f,  0.0f,  1.0f,0.0f,   0.0f,   0.0f,  0.0f,  3.0f,  0.0f,0.0f,   0.0f,   0.0f,  0.0f,  0.0f,  4.0f};arm_matrix_instance_f32 pSrcA; //6行6列数据arm_matrix_instance_f32 pSrcB; //6行6列数据;/****浮点数***********************************************************************/pSrcA.numCols = 6;pSrcA.numRows = 6;pSrcA.pData = pDataA;pSrcB.numCols = 6;pSrcB.numRows = 6;pSrcB.pData = pDataB;sta = arm_mat_inverse_f32(&pSrcA, &pSrcB);/*sta = ARM_MATH_SUCCESS, 即返回0，表示求逆矩阵成功。sta = ARM_MATH_SINGULAR, 即返回-5，表示求逆矩阵失败，也表示不可逆。注意，ARM提供的DSP库逆矩阵求发有局限性，通过Matlab验证是可以求逆矩阵的，而DSP库却不能正确求解。*/printf("----sta %d\r\n", sta);for(i = 0; i < 36; i++){printf("pDataB[%d] = %f\r\n", i, pDataB[i]);}
}

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();
#endifbsp_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();
#endifbsp_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。

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【STM32F429的DSP教程】第21章 DSP矩阵运算-加法，减法和逆矩阵

第21章 DSP矩阵运算-加法，减法和逆矩阵

21.1 初学者重要提示

21.2 DSP基础运算指令

21.3 矩阵初始化（MatInit）

21.3.1 函数arm_mat_init_f32

21.3.2 函数arm_mat_init_q31

21.3.3 函数arm_mat_init_q15

21.3.4 使用举例

21.4 矩阵加法（MatAdd）

21.4.1 函数arm_mat_add_f32

21.4.2 函数arm_mat_add_q31

21.4.3 函数arm_mat_add_q15

21.4.4 用举例（含Matlab实现）

21.5 矩阵减法（MatSub）

21.5.1 函数arm_mat_sub_f32

21.5.2 函数arm_mat_sub_q31

21.5.3 函数arm_mat_sub_q15

21.5.4 使用举例（含Matlab实现）

21.6 逆矩阵（MatInverse）

21.6.1 函数arm_mat_inverse_f64

21.6.2 函数arm_mat_inverse_f32

21.6.3 使用举例（含Matlab实现）

21.7 实验例程说明（MDK）

21.8 实验例程说明（IAR）

21.9 总结

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