摘? 要: 介紹了VB與MATLAB混合編程" title="混合編程">混合編程的方法,二者結(jié)合可以充分利用VB的方便快捷和MATLAB軟件工具箱的強(qiáng)大功能。
關(guān)鍵詞: VB? VC++" title="C++">C++? MATLAB? DLL 編譯? MATLAB Add-in
?
MATLAB是MathWorks公司開發(fā)的科學(xué)計算環(huán)境,具有強(qiáng)大的計算繪圖能力,提供大量的函數(shù)庫、工具箱,幾乎涵蓋了所有的工程計算領(lǐng)域,被譽(yù)為“演算紙”式的工程計算工具。但是MATLAB語言是一種解釋執(zhí)行的腳本語言,運(yùn)算速度較慢是一個比較突出的問題。
Visual Basic作為一門易學(xué)易用的編程語言,受到很多工程技術(shù)人員的青睞,其執(zhí)行速度相對較快,界面友好。因此實(shí)現(xiàn)VB與MATLAB混合編程,可以為科研工作和工程應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持。
1 基本思路及實(shí)現(xiàn)方法
MATLAB提供了與C++、Fortran的程序接口,并沒有提供直接與VB的接口。目前VB與MATLAB混合編程方面主要使用以下一些方法:
(1)在VB中通過調(diào)用MATLAB的引擎(Engine)接口,使用Windows的OLE或ActiveX通道與MATLAB通信。通過Object.Execute(MATLAB語句)在程序中直接使用MATLAB提供的函數(shù)庫和圖形庫。這種方法可以較快地編寫出程序;但在調(diào)用引擎時,會在后臺啟動一個MATLAB進(jìn)程,影響程序運(yùn)行速度,占用內(nèi)存。
(2)通過使用嵌入VB的矩陣函數(shù)庫MatrixVB的方法。MatrixVB是由原MathTools公司開發(fā)的第三方插件,利用與MATLAB相似的函數(shù)、語法嵌入到VB中,可以象使用VB的函數(shù)、命令一樣使用MATLAB函數(shù)。這種方法語法和函數(shù)使用比較簡單,編程效率很高,幾乎完全融入VB語言,特別對圖形的處理非常方便,彌補(bǔ)了其他方法在圖形處理上的弱點(diǎn)。安裝后,只需在打開的工程中添加MatrixVB庫即可(在工程->引用對話框" title="對話框">對話框中選中MMatrix)。但由于其仍然采用解釋執(zhí)行,執(zhí)行效率較低,實(shí)時運(yùn)算難以實(shí)現(xiàn)。
(3)借助Visual C++與MATLAB的接口,將MATLAB的程序文件(.M)編譯為動態(tài)鏈接庫(.DLL),VB在代碼中調(diào)用生成的.DLL中的函數(shù),實(shí)現(xiàn)算法,便于用戶脫離MATLAB環(huán)境使用。由于算法部分采用C++語句,運(yùn)行速度較快,可應(yīng)用于實(shí)時運(yùn)算。這種方法對開發(fā)者在設(shè)置和編程上有一定要求,本文將詳細(xì)闡述具體實(shí)現(xiàn)步驟。其基本思路如圖1所示。
?
第一步,編寫M文件。在MATLAB中打開Editor,按照MATLAB程序格式輸入代碼,實(shí)現(xiàn)算法,調(diào)試成功。注意:M文件必須以Function開始,避免在VC++中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤。
第二步,使用MATLAB6.0新提供的編譯插件MATLAB Add-in在VC++中轉(zhuǎn)換為C文件。在轉(zhuǎn)換前做好MATLAB與VC++的接口連接。步驟如下:
·在MATLAB中運(yùn)行“mex -setup”,選擇Microsoft Visual C/C++ version 6.0選項,安裝MATLAB Add-in文件到VC++目錄,確認(rèn);接著運(yùn)行“mbuild -setup”,選擇Microsoft Visual C/C++ version 6.0作為本地默認(rèn)編譯器;然后在MATLAB下運(yùn)行“cd(prefdir)”和“mccsavepath”命令,MATLAB Add-in可以脫離MATLAB環(huán)境找到MATLAB路徑。
·在VC++中選擇“工具(tools)->定制(customize)->附加項和宏文件(Add-ins and Macro Files)頁”,選中“MATLAB Add-in”。這樣,在VC++工具欄出現(xiàn)MATLAB Add-in圖標(biāo),在VC++新建工程對話框中會出現(xiàn)“MATLAB Project Wizard”。至此連接工作完成。
·打開VC++,在新建工程中選擇“MATLAB Project Wizard”,按照提示,選擇“Shalled M-dll”,輸入M文件位置,VC++開始轉(zhuǎn)換。如果M文件沒有錯誤,在工程文件夾中會生成一系列.C文件。其中與M文件同名的.C文件即為轉(zhuǎn)換的C代碼。
第三步,編譯DLL文件(強(qiáng)烈建議不要對剛剛生成的C代碼作任何修改)。選擇“編譯”菜單,構(gòu)建.DLL文件,在文件夾中會生成與工程名相同的DLL文件。
第四步,在VB中調(diào)用DLL文件。在第二步生成的C代碼中找到所要的接口函數(shù)" title="接口函數(shù)">接口函數(shù),注意大小寫,記下函數(shù)名。在VB中使用Declare語句聲明這個函數(shù)。在窗體的“通用-聲明”輸入如下語法:
Declare Function /Sub <函數(shù)名> Lib “
在程序代碼中直接調(diào)用聲明的函數(shù)即可。需要注意的是函數(shù)調(diào)用過程中的參數(shù)傳遞" title="參數(shù)傳遞">參數(shù)傳遞問題。由于VB和C的數(shù)據(jù)類型以及參數(shù)傳遞形式不太一樣,傳遞不當(dāng),可能會造成調(diào)試?yán)щy。特別是MATLAB中用到的大量矩陣(數(shù)組)參數(shù),調(diào)用需十分當(dāng)心。本文在下面例子中采用文件方式傳遞參數(shù),利用VB和MATLAB的文件讀寫功能傳遞數(shù)組參數(shù),對于實(shí)時性要求不高的應(yīng)用,可以方便穩(wěn)妥地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。
2 應(yīng)用舉例
在VB中利用隨機(jī)數(shù)生成16個10以內(nèi)的整數(shù),作為一個信號序列,利用MATLAB的快速傅立葉變換函數(shù)(FFT())對序列進(jìn)行變換,再將變換結(jié)果傳遞回VB,并顯示在窗體上。
在MATLAB中編輯好M文件(test.m),實(shí)現(xiàn)讀取序列文件及FFT并寫回序列文件,調(diào)試成功。代碼如下:
function t
fid=fopen(＇t.txt＇,＇rt+＇); ???? %以讀寫文本方式打開文件
[a,count]=fscanf(fid,＇%d＇); %文件以整數(shù)格式讀入矩陣a
????m=fft(a,count);? ??????????????? %FFT運(yùn)算
frewind(fid);? ??????????????????? %文件指針指向文件頭
fprintf(fid,＇%fn＇,m);???????????%向文件寫入矩陣m
fclose(fid);
按照前述步驟在VC++中轉(zhuǎn)換為test.c文件,找到接口函數(shù),本例為mlfTest()。
void mlfTest(void) {
??? mlfEnterNewContext(0, 0);
??? Mtest();
??? mlfRestorePreviousContext(0, 0);
}
編譯生成test.dll文件。
在VB中生成隨機(jī)序列并寫入文件:
Private Sub Command1_Click()
Randomize
Dim i As Integer
Dim a As Integer
Dim b As String
Text1.Text = ″″
Open App.Path & ″t.txt ″ For Output As #1
For i = 1 To 16
????a = Int(10 * Rnd)
???? Print #1, LTrim(a)
??????? b = b & Str(a) & Chr(13) & Chr(10)
Next i
Text1.Text = b
Close #1
End Sub
聲明mlfTest()函數(shù):
Private Declare Sub mlfTest Lib ″G:testdlldll.dll″ ()
調(diào)用該函數(shù)的事件代碼:
Private Sub Command2_Click()
MlfTest?? ＇調(diào)用函數(shù)
End Sub
本例中未向函數(shù)傳遞參數(shù),也無需函數(shù)返回運(yùn)算結(jié)果,故采用調(diào)用子程序過程(Sub)方式直接調(diào)用。結(jié)果由VB讀取文件獲得:
Private Sub Command3_Click()
Dim str1 As String
Dim str2 As String
Text2.Text = ″″
Open App.Path & ″t.txt″ For Input As #1
Do While Not EOF(1)
? Line Input #1, str1
??? str2 = str2 & str1 & Chr(13) & Chr(10)
Loop
Text2.Text = str2
Close #1
End Sub
本例在Windows XP、VB6.0、VC++6.0、MATLAB6.5下調(diào)試通過。VB與MATLAB的混合編程,可以脫離MATLAB環(huán)境運(yùn)行,有利于程序發(fā)布及使用。通過二者結(jié)合,減少了設(shè)計算法的時間,降低了編程難度,同時兼顧了代碼安全和界面友好。程序界面如圖2所示。
?
?
參考文獻(xiàn)
1 朱東海. Visual C++ 6使用詳解[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999
2 飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心.MATLAB6.5應(yīng)用接口編程[M].?北京:電子工業(yè)出版社,2003
3 林丕源,周 權(quán),祝勝林. VB應(yīng)用程序中基于MATLAB的數(shù)字處理解決方案[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件, 2003;(2):68～69