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创建使用多个 MATLAB 函数的 Java 应用程序

R2026a

此示例说明如何创建一个使用多个 Java® 函数来分析信号然后绘制结果图形的 MATLAB® 应用程序。

在此示例中，您执行以下步骤：

  1. 使用 MATLAB Compiler SDK™ 创建一个包，其中包含具有自动封装的私有方法的类。

  2. 在 MATLAB 应用程序中访问 Java 函数，包括使用 MWArray 类层次结构来表示数据。

  3. 构建并运行应用程序。

spectralanalysis 应用程序

spectralanalysis 应用程序分析信号并绘制结果图形。fourier 类对输入数据数组执行快速傅里叶变换 (FFT)。此类的方法 computefft 将该 FFT 的结果作为两个输出数组返回 - 频率点数数组和功率谱密度。

第二种方法 plotfft 绘制返回的数据图形。这两个方法 computefft 和 plotfft 封装了 MATLAB 函数。

文件

MATLAB 函数computefft.m
plotfft.m
MATLAB 函数位置matlabroot\toolbox\javabuilder\Examples\SpectraExample\SpectraDemoComp
Java 代码位置matlabroot\toolbox\javabuilder\Examples\SpectraExample\SpectraDemoJavaApp\powerspect.java

过程

  1. 将 MATLAB 附带的 SpectraExample 文件夹复制到您的工作文件夹：

    copyfile(fullfile(matlabroot,'toolbox','javabuilder','Examples','SpectraExample'),'SpectraExample')

    在 MATLAB 命令提示符下，导航到工作文件夹中的新 SpectraExample\SpectraDemoComp 子文件夹。

  2. 检查 MATLAB 函数 computefft.m 和 plotfft.m。

    function [fftdata, freq, powerspect] = computefft(data, interval)
if (isempty(data))
   fftdata = [];
   freq = [];
   powerspect = [];
   return;
end

if (interval <= 0)
   error('BuilderJA:Examples:samplingInterval','Sampling interval must be greater then zero');
   return;
end

fftdata = fft(data);
freq = (0:length(fftdata)-1)/(length(fftdata)*interval);
powerspect = abs(fftdata)/(sqrt(length(fftdata)));
    function [fftdata, freq, powerspect] = plotfft(data, interval)
[fftdata, freq, powerspect] = computefft(data, interval);
len = length(fftdata);
if (len <= 0)
   return;
end

t = 0:interval:(len-1)*interval;
subplot(2,1,1), plot(t, data)
xlabel('Time'), grid on
title('Time domain signal')
subplot(2,1,2), plot(freq(1:len/2), powerspect(1:len/2))
xlabel('Frequency (Hz)'), grid on
title('Power spectral density')

  3. 使用 Java 包编译器或 compiler.build.javaPackage 构建 Java 包。

    将以下信息用于您的工程：

    工程名称spectralanalysis
    类名fourier
    要编译的文件plotfft.m

    注意

    在这个示例中，使用 fourier 类的应用程序不会直接调用 computefft。只有 computefft 方法才需要 plotfft 方法。您不需要手动将 computefft 函数添加到包中，因为编译器会在依赖关系分析期间自动将其包含进去。

    例如，如果您使用的是 compiler.build.javaPackage，请输入：

    buildResults = compiler.build.javaPackage('plotfft.m', ...
'PackageName','spectralanalysis', ...
'ClassName','fourier');

    有关详细信息，请参阅生成 Java 包并编译 Java 应用程序中的说明。

  4. 为访问 MATLAB 函数的 Java 应用程序编写源代码。

    此示例的示例应用程序位于 SpectraExample\SpectraDemoJavaApp\powerspect.java 中。

    /* Necessary package imports */
import com.mathworks.toolbox.javabuilder.*;
import spectralanalysis.*;

/*
 * powerspect class computes and plots the power
 * spectral density of an input signal.
 */
class powerspect
{
   public static void main(String[] args)
   {
      double interval = 0.01;     /* Sampling interval */
      int nSamples = 1001;        /* Number of samples */
      MWNumericArray data = null; /* Stores input data */
      Object[] result = null;     /* Stores result */
      fourier theFourier = null;  /* Fourier class instance */

      try
      {
         /*
          * Construct input data as sin(2*PI*15*t) + 
          * sin(2*PI*40*t) plus a random signal.
          *    Duration = 10
          *    Sampling interval = 0.01
          */
         int[] dims = {1, nSamples};
         data = MWNumericArray.newInstance(dims, MWClassID.DOUBLE,
                                              MWComplexity.REAL);
         for (int i = 1; i <= nSamples; i++)
         {
            double t = (i-1)*interval;
            double x = Math.sin(2.0*Math.PI*15.0*t) +
               Math.sin(2.0*Math.PI*40.0*t) + 
               Math.random();
            data.set(i, x);
         }

         /* Create new fourier object */
         theFourier = new fourier();          

         /* Compute power spectral density and plot result */
         result = theFourier.plotfft(3, data, 
            Double.valueOf(interval));
         theFourier.waitForFigures(); 
      }

      catch (Exception e)
      {
         System.out.println("Exception: " + e.toString());
      }

      finally
      {
         /* Free native resources */
         MWArray.disposeArray(data);
         MWArray.disposeArray(result);
         if (theFourier != null)
            theFourier.dispose();
      }
   }
}

    程序执行以下操作：

    • 构造一个输入数组，其值表示一个随机信号，其中包含两个频率分别为 15 Hz 和 40 Hz 的正弦波

    • 创建包含数据的 MWNumericArray 数组

      data = MWNumericArray.newInstance(dims, MWClassID.DOUBLE, MWComplexity.REAL);

    • 实例化 fourier 对象

    • 调用 plotfft 方法，该方法调用 computeftt 并绘制数据

    • 使用 try-catch 代码块处理异常

    • 使用 MWArray 方法释放本机资源

  5. 在 MATLAB 中，导航到 SpectraDemoJavaApp 文件夹。

  6. 将生成的 spectralanalysis.jar 包复制到此文件夹中。例如，如果您使用了 compiler.build.javaPackage，请输入：

    copyfile(fullfile('..','SpectraDemoComp','spectralanalysisjavaPackage','spectralanalysis.jar'))

  7. 打开命令提示符窗口并导航到 SpectraDemoJavaApp 文件夹。

  8. 使用 powerspect.java 编译 javac 应用程序。

    • 在 Windows® 上，执行以下命令：

      javac -classpath "<matlabroot>\toolbox\javabuilder\jar\javabuilder.jar";.\spectralanalysis.jar powerspect.java

    • 在 UNIX® 上，执行以下命令：

      javac -classpath "<matlabroot>/toolbox/javabuilder/jar/javabuilder.jar":./spectralanalysis.jar powerspect.java

    将 matlabroot 替换为 MATLAB 或 MATLAB Runtime 安装文件夹的路径。例如，对于 Windows，路径可能是 C:\Program Files\MATLAB\R2026a。

  9. 运行 powerspect 应用程序。

    • 在 Windows 上，执行以下命令：

      java -classpath .;"matlabroot\toolbox\javabuilder\jar\javabuilder.jar";.\spectralanalysis.jar powerspect

    • 在 UNIX 上，执行以下命令：

      java -classpath .:"matlabroot/toolbox/javabuilder/jar/javabuilder.jar":./spectralanalysis.jar powerspect

    注意

    如果您在 Mac 64 位平台上运行该应用程序，则必须在 Java 命令中添加 -d64 标志。

    powerspect 程序显示以下输出：

    Time domain signal plotted above the power spectral density plot that reveals signals at 16 and 40 Hz

另请参阅

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