MATLAB——知识点备忘 如何用matlab计算二进制加法

最近在攻略ADC建模相关方面，由好多零碎的知识点，这里写个备忘录。

Matlab 判断一个数是否为整数

1. isinteger 函数

MATLAB中，可以使用 isinteger 函数来判断一个数是否为整数，例如：要判断x是否为整数可以采用以下代码

if isinteger(x)
    disp('x是整数')
else
    disp('x不是整数')
end

2. fix 或者 round 函数

 通过对变量x取整，然后再和原值对比，判断取整后的结果，如果等于原值，则为整数。

if x==fix(x)
    disp('x为整数')
end

if x==round(x)
    disp('x为整数')
end

3. rem 函数

用求余函数 rem(x, 1) 来求，返回值0就是整数，返回值非0就是非整数

if rem(x, 1)==0
    disp('x为整数')
end

Matlab 判断一个数的数据类型

        在Matlab中，可以使用 class 函数来判断变量的数据类型。该函数返回变量的数据类型名称。例如，class(var) 可以给出变量var的数据类型。另外，还可以使用 isa 函数来判断一个变量是否属于某个特定的类别。该函数返回一个逻辑值，如果变量属于指定的类别，则返回1表示"真”，否则返回0表示“假”。在代码中，可以使用 class函数 和 isa函数 来进行数据类型的判断和比较。

如何用matlab计算二进制加法

方法一：

Q:  比如两个二进制数，0010+1100=？
      如何matlab实现？
A:  二进制也好十进制也好都是一种表现形式，数据实际的值是不会因为你使用二进制还是十进制变化的。
        其实正如上面的问答所说，进制不过是相互转换，加减法是与进制无关的。我们只需要知道加法、减法和乘2这类运算对于硬件来说比较简单就行了。在matlab仿真如果还需要先转化为二进制再计算，就绕远路了。
        例如要计算0010 + 1100，可以直接在matlab计算 2 + 12，再把结果14转化为二进制数即可。

方法二：

Matlab Case 语句

      单个的就如同C语言中的一样，不过在和switch使用的时候case后不用接 “：”

n = input('Enter a number: ');
 
switch n
    case -1
        disp('negative one')
    case 0
        disp('zero')
    case 1
        disp('positive one')
    otherwise
        disp('other value')
end

Matlab 通过整除判断倍数

      可通过 fix 截尾取整进行判断，示例：判断一个数是否为5 的倍数

m=12;
if fix(m/5)==m/5
% 如果是5 的倍数，则输出为1
end

Matlab 计算倍数

        在Matlab中，可以通过使用趋于运算符（mod）来计算一个数是否是另一个数的倍数。如果一个数a是另一个数b的倍数，则 mod(b,a)==0 。
        例如，要判断一个数×是否是3的倍数，可以使用以下代码：

X=15; % 要判断的数
multiple=3; % 倍数

if mod(x,multiple) == 0
    disp('x是multiple的倍数');
else
    disp('x不是multiple的倍数');
end

Matlab 中计算最小公倍数

        Matlab中计算最小公倍数的函数是 lcm ，使用方法如下：

lcm(x,y)；

% 示例代码
lcm(6,8) % 输出结果为 6和8的最小公倍数 24

        其中，x 和 y 是要计算最小公倍数的两个数。

Matlab 在工作区显示函数内的变量

        在通常情况下，matlab的工作区中不会显示函数内的变量。

方法一：以函数输出的形式定义希望输出的变量：
        这里的A、B、C 可以定义为结构体，好更方便的输出更多的变量。

function [A, B, C] = fucntion_name(D, E, F)
% 这里的A B C 可以定义为结构体，好更方便的输出更多的变量

方法二：使用 save  load 函数，具体方法为：
        这里会将 变量 保存在 文件名.mat 文件里，可省略 变量名 ，这样可以将当前所有变量存在 文件名.mat 文件里，load 时也可以省略 文件名。

save 变量名 文件名 

load('文件名.mat', 变量名)

方法三：使用断点：

        可以在子程序内部设置断点，然后开始运行，当停在子程序时workspace即显示子程序变量。按F10即可进行单步调试。        

Matlab 控制数值精度（保留有效数字，小数点后几位）

方法一：vpa 函数 
        控制有效数数字位数：

digits(5); %定义精度
a=vpa(sqrt(2)); %a=1.4142

% 或者单独使用 vpa
a=vpa(sqrt(2),5); %a=1.4142

方法二：roundn 函数
        可以用来控制小数点前后多少位，负数表示小数点后，正数表示小数点前。
        注意与 round 的区别。round 表示把小数往最接近的整数取整

a=roundn(sqrt(2),-4); %a=1.4142

Matlab 结构体的创建和使用

        对于有C语言基础的使用者，结构体这个词你可能很熟悉。
        与元胞（cell）类型一样，结构体也可以存储任意类型的数据。当然，它们也存在许多不同点。最大的不同点是，结构体是以不同名字的字段作为存储容器，每个字段都可以存储任意类型的数据。此外，若要构建结构体数组，则要求每个结构体的字段数目和字段名字必须相同。下面将讲述结构体数组，单个结构体也视为1x1的结构体数组。
1. 结构体的创建
       接直接定义字段，对 结构体变量名.字段名 赋值（字段的命名规则和变量一样），并且像使用一般 Matlab 变量一样，不需要事先声明，支持动态扩充。

% 单个结构体
Student.name = 'wangx';
Student.sex = 'Male';
Student.height = '170';

% 多个结构体
Student(2).name = 'zhangsan';
Student(2).sex = 'Male';
Student(2).height = 172;

        或者使用函数 struct() 创建。调用格式struct（name1,data1,name2,data2....），注意这里的数据要用大括号括起来
        node = struct('name', {'xiezhh', 'heping'}, 'age',{31, 22})
        node(1).name

% 1x1的结构体数组
s1 = struct;            % 不含字段
s2 = struct('name', '李四', 'gender', 'male');
 
% 1x2的结构体数组
s3 = struct('name', {'张三', '李四'}, 'gender', 'male');    % 通过元胞数组，来创建多结构体的结构体数组
s3
s3_1 = s3(1)
s3_2 = s3(2)

代码运行结果如下。注：函数的字段参数不能重复。因此，若要创建多结构体的结构体数组，必须使用元胞数组。

2. 结构体数组的访问
        结构体数组的访问很简单。这里不展示代码，以文字叙述。

• 访问结构体数组中某个结构体的某个字段：先对结构体数组进行索引，得到待访问的结构体。再通过待访问的结构体.字段名获取该结构体的该字段的数据。此外，如果该字段的数据是一个数组，还可以对该数组进一步索引。
• 访问结构体数组中所有结构体的某个字段：直接通过 结构体数组.字段名，结果相当于一个逗号间隔的式子：结构体1.字段名, 结构体2.字段名, 结构体3.字段名 ...

3. 结构体数组的拼接

结构体数组的拼接也很简单，和其它类型的拼接是一样的，这里不展示代码，只叙述它要遵循的纬度规则。

• 水平拼接：待拼接的结构体数组的行数相等。
• 垂直拼接：待拼接的结构体数组的列数相等。

4. 结构体数组的操作函数

有很多函数可以作用于结构体数组，下面举几个常用函数的简单用法。

• isfield()，判断输入的字段是否为输入结构体数组的字段。
• rmfield()，删除结构体中的字段。

% 1x3的结构体数组
s = struct('name', {'张三', '李四', '王二麻子'}, 'gender', 'male', 'age', {18, 20, 'unknown'});
 
% 函数isfield()
fieldStatus = isfield(s, {'name', 'gender'})
 
% 函数rmfield()
s_new = rmfield(s, {'name', 'gender'})
s

代码运行结果如下。

Matlab 多个10进制数转成指定位宽的2进制矩阵

        可以使用以下方法将Dec中的十进制数，转换为二进制数组

Dec = 4
Bar = dec2bin(Dec, Nbit)  % Bar='100'
for i = 1:length(Bar)
    D(i) = str2num(Bar);  % D = [1 0 0]
end

Matlab 实现二进制运算

        在MATLAB中进行二进制运算，可以使用位运算符，包括按位与(&)、按位或()、按位异或()、按位取反(~)以及左移(<<)和右移(>>)。
        例如，对两个二进制数进行按位与运算，可以使用以下代码：

a = bin2dec('1010')；%将二进制数转换为十进制
b = bin2dec('1100');
result=bitand(a,b); % 按拉与运算
dec2bin(result) %为将十进制结果转换为二进制

        输出结果为：

result = 8；ans = 1000

        其中，bin2dec 函数将二进制转换为十进制数，bitand 函数执行按位与运算，dec2bin 函数将十进制转换为二进制数。

        Matlab可以进行二进制运算，可以使用bitand、bitor、bitxor、bitcmp等函数进行按位与、按位或、按位异或和按位取反等操作。此外，还可以使用dec2bin和bin2dec函数进行十进制和二进制之间的转换。如果需要产生伪随机二进制序列，可以使用randn函数和逻辑运算符进行操作。如果需要进行二进制加法，可以使用类似于全加器的方法进行多位二进制加法器的设计。

Matlab 有符号十进制转二进制 matlab

        matlab 调用 dec2bin（) 函数，传入负数就报错，做个笔记吧——新版Matlab已解决

% 当数字a大于0的时候，直接调用函数
bin = dec2bin( a, 8 );  		% 8 是指变成8位的二进制数，例如 a = 3 ，则 bin 就是 0000_0011

% 当数字a小于0的时候
bin = dec2bin( a + 2^8 , 8 ); 	% 8 还是8位的意思，比如 a = -3 ,则 bin 就是 1111_1101 

% 操作一个一维数组的时候就可以这样来
% =====  array 是一个一维数组  ===== %
for i = 1 :length(array )
    if(array (i) <0)
        array (i) = array (i) + 2^8;
    end
end

ans = dec2bin(array , 8 ); 		%这个函数 可以直接把数组作为参数输入

% 例子里面的 8 是指位数，如果需要转化成16位的，就把 所有的 8 换成 16 ！

        dec2bin() 函数会把大于0的整数转换成指定位数的二进制字符串，比如把十进制的 3 转化成 8位的二进制就是：0000_0011 ；
        小于0的数转化成二进制，应该是转化成对应正整数的补码（ 按位取反 再 + 1），比如3的8位的按位取反就是：1111_1100 ; 为什么要 + 1呢？如果不 + 1，那么 0000_0011 + 1111_1100 就会得到 1111_1111 ,给他加个 1 就变成了 1_0000_0000 ，如果指定了 8 位 ，那么就会直接抛弃第一个1 ，结果就是 0000_0000 ，所以这样 按位取反 再 +1 的操作就是为了对应 3 + （-3） = = 0 这样的计算结果。
        有了上面的基础，就可以着手准备利用好dec2bin（）函数了；思路就是 把负数 a 的补码（ 绝对值的按位取反 再 + 1），对应的 十进制 的 整数 b 找到，完了dec2bin（b , 8）；有点绕啊，还是举例子，-3 的 补码是 1111_1101，这个字符串对应的十进制就是 253 ; 而 -3 + 2^ 8 == 253;

 power(2,0) + power(2,2)++ power(2,3)+ power(2,4)+ power(2,5)+ power(2,6)+ power(2,7) == 253

结论：

正数：直接 dec2bin（）；
负数：先给负数 加一个 2^n ，然后再用 dec2bin（）；

Matlab 满足条件后不再向下执行的语句

        在编写Matlab程序过程中，有时会遇到当程序运行到不满足if条件时让程序跳出，停止运行的情况，在MATLAB中，使用 return 语句实现程序跳出。

a = 1;                  % 定义一个变量a
flag = 1;              % 定义一个标准量 
if 1
    if flag == a       %判断a与flag是否相等 
        disp('0');    %如果相等，命令行打印0
        return;       %不再向下执行 
        disp('1');    %return 后的语句不执行
    else 
        disp('2');    %如果不相等，命令行打印2
    end
else
    disp('3');        %外层if对应的else，命令行打印3，
end
disp('4');            %命令行打印4

        程序运行后，命令行窗口打印0，可以证明在程序执行return后，以后的程序都不运行。
        只将以上程序中变量a的值变为0，程序运行后，命令行窗口打印2,4。
        只将以上程序中第一个if后的1变为0，程序运行后，命令行窗口打印3,4。
        以上程序则可以清楚的验证，执行了return语句后，程序不再运行下去。

Matlab 中的continue、break、return和 error 语句

Continue：
        经常用在for和while语句中，continue一旦被执行，就会终止当前循环，进行下一次循环。

% eg, 在for 循环中：
clc
clear all
close all

i = 1;
COND  = 1;

for i = 1:20
    if mod(i,2)==0
        continue
    else
    
    fprintf('the array is %d\n',i)
    end
end

% 结果是：
the array is 1
the array is 3
the array is 5
the array is 7
the array is 9
the array is 11
the array is 13
the array is 15
the array is 17
the array is 19

% 我们跳过了能够被2整除的数字，找出了剩下的数字
% eg:在while循环中

clc
clear all
close all

i = 1;
COND  = 1;

while COND ==1
    
   if mod(i,2)==0
       i = i+1;
        continue;
   else
    fprintf('the array is %d\n',i)
   end
   
   if i>=19
       COND = 2;
   end
    i = i+1;
end

% 这里可以看到，我们在符合while条件下的循环中，如果被2整除了，
% 那么就会跳过这个循环，直接进到下一个while循环下，从头开始执行。
% 再一次进入if 判断新的i是否满足整除要求。
% 结果如下：
the array is 1
the array is 3
the array is 5
the array is 7
the array is 9
the array is 11
the array is 13
the array is 15
the array is 17
the array is 19

break：
        break和continue用法相似，区别在于，一旦执行了break, 就会推出循环，而不是进入下一个循环。在for循环中：我们在1:10中，到一个被3整除的，一旦找到了第一个，整个for循环就不会再执行了。但是要注意，只是不执行break所在的循环，其他的循环还是要执行的。

return:
        return 跳出函数，返回调用函数处。无论是while还是for,直接跳出函数，返回到调用函数之前。

%%
clc
clear all
close all

i = 1;
COND  = 1;

for i = 1:20
    if mod(i,2)==0
        return
    else
    
    fprintf('the array is %d\n',i)
    end
end
%%
clc
clear all
close all

i = 1;
COND  = 1;

while COND ==1
    
   if mod(i,2)==0
       i = i+1;
       return;
   else
    fprintf('the array is %d\n',i)
   end
   
   if i>=19
       COND = 2;
   end
    i = i+1;
end

% 执行这两段函数都是一个结果：
the array is 1
>> 

% 当i = 2时，函数就跳出了

        用一个更简单的例子说明，我们有一个很多层的if else 判断语句，这个时候用return 就很好，如果符合条件就可以直接跳出多层if else语句，而不需要把所有的if else 全部执行一遍再跳出。

clc
clear all
close all
flag = 20 ;
if flag <-10
      fprintf('y<-10\n')
      return
elseif flag >20
    fprintf('y>20\n')
    return
elseif flag >=-10 && flag <20
     fprintf('-10<=y<20\n')
     return
else fprintf('y=20\n')
     return
end

% 总结来说：
break       跳出循环；
continue    继续循环，（不执行 循环体内continue 后面的语句，直接进行下一循环）
return      跳出函数，返回调用函数 处。

信号延迟仿真的 Matlab 源码实现

        信号的延迟是数字信号处理中的一个重要概念，将介绍如何使用Matlab实现信号的延迟仿真，并给出相应的源代码实现。
        首先，我们需要定义一个信号并进行时域分析。在Matlab中，我们可以使用 "t=linspace(0,1,fs)" 生成一个时间轴，其中fs表示采样率，然后根据需要定义一个正弦波信号，如"x=si(2*pi*f*t)"表示频率为f的正弦波信号。
        接着，我们可以通过对信号进行时间延迟来模拟信号的传输过程。在Matlab中，我们可以使用”y=[zeros(1,delay),(1:end-delay)]”将信号向右移动delay个单位。其中，y表示延迟后的信号，x表示原始信号，zeros(1,delay)表示在x前面填充delay个零元素，(1:end-delay)表示去除x后面的delay个元素。
        最后，我们可以将延迟后的信号与原信号进行比较，从而验证延迟是否成功。在Matlab中，我们可以使用"plot(t,X,t,y)”将两个信号绘制在同一张图上，从而直观地比较它们的差异。
        下面是完整的Matlab源代码实现：

%% 信号延迟仿真

% 定义信号
fs = 1000; % 采样率
f = 10; % 频率
t = linspace(0, 1, fs); % 时间轴
x = sin(2 * pi * f * t); % 正弦波信号

% 模拟信号延迟
delay = 0.5 * fs; % 延迟时间
y = [zeros(1, delay), x(1:end-delay)]; % 延迟后的信号

% 绘制信号图像
figure;
subplot(2,1,1);
plot(t, x);
xlabel('time');
ylabel('Amplitude');
title('Original Signal');

subplot(2,1,2);
plot(t, y);
xlabel('time');
ylabel('Amplitude');
title('Delayed Signal');

Verilog实现任意时钟周期延时的方法

方法一：非阻塞赋值延时打拍

        这个方法是最简单的实现延时的方法，缺点是如果延时的周期比较长的话，要写的东西也会变得很多，通过这种方式可以把信号延时n个周期。

always @ (posedge clk) begin
     d1 <= d;
     d2 <= d1;
     .......
     dout <= dn;
end

方法二：移位寄存器延时

        这个方法也比较简单，实现起来也很容易，缺点是消耗的资源比较大

//延时N个时钟周期
parameter N=4;
reg [N-1:0] temp;
 
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    temp <= 0;
        end
    else if(in1) begin
        temp[N-1:0] <= {temp[N-2:0],in1};
    end
    else begin
        temp[N-1:0] <= {temp[N-2:0],1'b0};
    end
end
assign out1 = temp[N-1];

方法三：计数器实现任意周期延时

        该方法较为节省资源，能实现任意周期的延时

parameter delay_per = 8'h4;//延时周期数
reg flag;
reg [7:0] delay_count;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
        flag <= 0;
        end
    else if(in1)begin
        flag <= 1;
        end
    else if(delay_count == delay_per)begin
        flag <= 0;
        end
end
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n)begin
        delay_count <= 0;
        out1 <= 0;
        end
    else if(delay_count == delay_per && flag == 1'b1)begin
        delay_count <= 0;
        out1 <= 1;
        end
    else if(flag == 1'b1)begin
        delay_count <= delay_count + 1'b1;
        out1 <= 0;
        end
    else begin
        delay_count <= 0;
        out1 <= 0;
    end
end

        介绍了三种实现信号周期延时的方法，但需要注意的是，在方法三中，如果信号间隔的周期数小于延时的周期，这种方法就不太合适了。此时推荐使用方法二，或者使用FIFO来实现信号延时。

% =========== 未完待续 ===========