NO.13 利用Matlab对MSP432采集到的数据进行处理

Posted 2020-12-09 derekchen517

　　我们已经讲过MSP432开发板串口的应用。对于我们来说，我们很需要通过一些数据采集模块将采集到的数据发送到电脑内进行可视化操作。比如说我们的ADC模块，MPU6轴模块或者MAX30102心率采集模块，很多时候我们都需在开发的过程中可视化采集的结果，甚至于对数据进行滤波平滑等处理。这时候我们的Matlab就要出马了。Matlab在学校里讲了很多，无论是数学实验还是电磁场电磁波有些时候都是利用Matlab进行数据处理的。

　　在Matlab中可以方便的进行数据处理、绘图等操作。那么我们该如何使用好这一强大的数学软件来加速我们MSP432单片机的开发呢？假设我们需要利用Max30102进行心率采集，我们仅仅通过观察数据单元的值，是很难观察到数据规律或者数据可能存在的问题的。这时候，我们可以利用MSP432的串口功能，将数据发送到电脑中。在Matlab软件中，调用相关函数，打开Serial，以串口数据的形式接收到我们心率采集的信号，并且绘图，这样可以观察心率信号。为我们之后的测量做准备。

　　利用Matlab进行单片机开发的资料网上很少，所以我查询了很多很杂的资料才彻底搞清楚Matlab进行串口数据采集的方法。

　　下面说下Matlab串口接收单片机数据的难点：

　　首先，在串口中数据传输都是ASCII码的形式进行传输的。所以必须要进行一个字符转换数据的工作。

　　其次，对于不同的数据，其字长是不同的。比如说我们发送3位数300和四位数4000二者字长是不同的，所以要建立一套通用的转换机制。

　　好在我们每次发送串口结束符都是回车0x0d换行0x0a，所以我们可以判断每次接收到的数据是以上一次回车换行为开头，以下一次回车换行为结束，两个夹着的就是我们要接收的数据。

　　话不多说，我们直接上代码：

%这个程序的功能是从串口中读取数据并在Matlab显示出来
%Auther:DerekChen
clear;
ASCII=[];
N=200;%数据点个数
delete(instrfindall);%关闭所有串口，非常重要
s=serial(‘com5‘); %选择串口号  
set(s,‘BaudRate‘,115200,‘StopBits‘,1,‘Parity‘,‘none‘);%设置波特率  停止位  校验位  
fopen(s);%打开串口
for i=1:N
  %八个八个字符读入ASCII码格式
  [out,count]=fread(s,8,‘uint8‘);%读取 数据个数 与 类型
  ASCII=[ASCII;out];
end
fclose(s);%关闭串口
delete(s);%退出串口，解除串口占用

%下面是数据处理
mark=find(ASCII==10);%找到换行符
ALLDATA=0;%建立第一个数据
for j=1:mark(1,1)-2
    ALLDATA=ALLDATA*10+ASCII(j,1)-48;
end

for i=1:length(mark)-1
    data=0;
    for j=mark(i,1)+2:mark(i+1,1)-2
        data=data*10+ASCII(j,1)-48;%将ASCII码转换为整数形式
    end
    ALLDATA=[ALLDATA;data];
end
%ALLDATA数组中存放的是所有转换出来的数据
%得到原始数据格式
% plot(ALLDATA,‘b.‘,‘LineWidth‘,1.0);
% title("串口接收原始数据");
% xlabel("取样点");
% ylabel("数值");
% legend("data");
% grid on

　　比如说，我们使用MSP432向电脑发送心率模块MAX30102这些数据心率数据，在Matlab中会显示如下：

　　在20Hz采样率下运行结果：（我加了点数据平滑，并不是接收到的原始数据）

 

在100Hz采样率下运行结果：（完全的原始数据）

　　在Matlab中，我们可以清楚的看到数据的样式，非常直观有趣。

　　这一部分的内容全是干货，希望大家能够跟我一起学习，一起进步。

　　我为什么要做这个Matlab可视化呢？主要是2018年模拟TI杯里出现了一道控制水位这道题，如果我们提前做好此类准备，能够将数据可视化。就能够大大减少我们PID调试的困难。

　　本次分享到此结束，这个Matlab程序适用性还是非常广的，只要是以串口发送的数据都是能够接收处理的。