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    《電子技術應用》
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    基于Mideva編譯器的MATLAB與VC++混合編程技術
    2016年微型機與應用第1期
    柴西林1,姜麗德2,馮凱1
    (1.西北師范大學知行學院,甘肅 蘭州730070; 2. 甘肅天鑒建設集團有限公司,甘肅 蘭州730000)
    摘要: 主要研究使用MATLAB編譯器實現MATLAB和VC++混合編程的方法。通過VC++直接運行Mideva編譯好的MATLAB可執行文件,或者調用Mideva編譯好的M文件動態鏈接庫,或者直接使用將M文件由Mideva轉換的C++代碼等三種方式之一,均可實現混合編程。將以上三種方法,通過一個基于MFC的對話框程序實例,較直觀地演示混合編程的實現過程。
    Abstract:
    Key words :

      摘要:主要研究使用MATLAB編譯器實現MATLAB和VC++混合編程的方法。通過VC++直接運行Mideva編譯好的MATLAB可執行文件,或者調用Mideva編譯好的M文件動態鏈接庫,或者直接使用將M文件由Mideva轉換的C++代碼等三種方式之一,均可實現混合編程。將以上三種方法,通過一個基于MFC的對話框程序實例,較直觀地演示混合編程的實現過程。

      關鍵詞: MATLAB;VC++;Mideva編譯器;混合編程

    0引言

      MATLAB是當前在國內外十分流行的工程設計和系統仿真軟件[1]。MATLAB具有很強的數值計算和分析能力,尤其是其功能龐大的工具箱可直接應用到很多工程領域[2]。它以函數的形式為用戶提供不同領域的計算,通過調用需要的函數并賦予實際參數,用戶就能解決實際問題[3]。而VC++在這方面的應用不太成熟,但是VC++具有高效、靈活等特點。在科學研究和工程實踐中,將MATLAB和VC++結合起來進行混合編程,具有非常重要的意義。但是,M語言是一種解釋性語言,其應用場合和執行速度都受到了限制;而VC++是一種高效率、能對硬件進行操作的高級語言。將兩者的優勢結合起來,無疑給編程者帶來了福音,使工作效率大大提高,開發周期明顯縮短。

      MATLAB與Visual C++的混合編程技術方法有很多,主要有使用MATLAB引擎、使用ActiveX控件、使用MAT文件共享數據、使用Mideva工具、使用CMEX技術和使用Matlab其他編譯器等多種技術實現混合編程。通常,根據兩款軟件的特點,在混合編程中核心程序的開發主要由Matlab完成,而VC++可用來開發交互式很好的GUI且易于與硬件接口。

    1Mideva集成調試編輯環境

      11Mideva簡介

      Mideva是一種具有比MATLAB更強大的編輯、調試功能的集成調試編輯環境[4],通過其內核Matcom 能夠將M文件轉化為C語言的代碼[5],并通過Visual C++將其編譯成可執行程序或動態鏈接庫[5]。近千個基本的MATLAB功能函數包含于Mideva中,在與C++的混合編程中只需做必要的設置即可,從而不再依賴MATLAB,實現了對MATLAB強大工具箱函數的調用。不足之處在于,Matcom對struct等類的支持不足,而且有些繪圖尤其是三維繪圖效果不是很好。因此,涉及三維繪圖以及M文件太大的情況下,不適合使用。

      12Mideva集成調試編輯環境的配置

      在MATLAB環境中可以由M文件生成exe文件,但此exe文件仍需要MCR才能運行,而利用Matcom則可以生成不再需要Matcom環境支持的exe文件[67]。其生成方法相當簡便,直接利用Matcom菜單“File/Compile to exe…”彈出如圖1所示的對話框,然后選擇所需的M文件,Matcom會自動生成相應的exe文件。Mideva的此項功能是僅針對Visual C++開發的,生成dll的方法與生成exe文件的方法類似,在此過程中會同時生成相應的cpp文件。因此,如果使用Visual C++開發程序,最好直接使用上述過程中編譯生成的cpp文件,而不要直接使用dll文件。編譯過后在Mideva下方的輸出欄,如圖1所示,顯示編譯完成。

    001.jpg

      值得說明的是,Mideva環境下繪制圖形,還可以設計GUI界面程序,與MATLAB的GUIDE相似[8]。Mideva還可以像VC++一樣對M文件進行調試。

    2Mideva集成調試編輯環境的使用

      Mideva安裝時會提示選取C/C++編輯器,還需要指定MATLAB,以便使編譯文件中的一些系統函數找到所需路徑。Mideva接口方便,通過菜單File→Compile to dll可直接實現M文件到可執行文件的轉換,同時會自動生成相應的C/CPP文件。為了將C/CPP代碼添加到VC++的工程中,必要的設置主要有以下幾步。

     ?。?)添加頭文件

      在“matcom45\\lib”目錄下,可以找到Mideva提供的函數頭文件Matlib.h。具體方法是:在菜單“Tools/Options…”中,選擇“Directories”選項卡,然后在“Show Directories for”中選取“Include files”,然后添加目錄“matcom45\\lib”。如圖2所示。

    002.jpg

     ?。?)添加庫文件

      在“Show Directories for”中選取“Library files”,然后添加目錄“matcom45\\lib”。如圖3所示。需要注意的是,不同版本的Mideva文件名可能略有差異,可以修改matlibh中Matcom_VERSION宏定義。

     

    003.jpg

      以VC60為例,Mideva同時提供可供使用的插件,單擊VC60菜單“Tools/Customize...”,將會彈出如圖4所示對話框,然后選擇“Addins and Macro Files”選項卡,單擊瀏覽按鈕,選擇“matcom45/bin/mvcidedll”,單擊關閉,則在VC60集成環境中出現Visual Matcom圖標,此時表明MATLAB的編譯工具已與VisualC ++連接,如圖5所示?! ?/p>

    004.jpg

    3使用Mideva實現混合編程

      31混合編程實現過程流程圖

      運用Visual C++調用MATLAB實現混合編程,通過以下三種方式均可實現:(1)Mideva將M文件編譯為可執行文件,VC通過編程執行可執行文件實現混合編程。(2)Mideva將M文件編譯為動態鏈接庫,VC在運行時調用。(3)Mideva將文件轉換為C++代碼,VC直接使用轉換后的代碼進行混合編程。將以上三種方法通過一個基于MFC的對話框程序實例,演示混合編程的實現過程,如圖6所示。

    005.jpg

      32基于 MFC的對話框實例程序實現混合編程的步驟

     ?。?)創建名稱為MidevaDemo1m的M文件。在MATLAB環境下創建M文件,內容為一個簡單的正弦函數。并將M文件保存在新建的工程目錄下。

     ?。?)在Mideva環境下將MidevaDemo1m分別編譯為動態鏈接庫和可執行文件,在工程目錄下產生相關的代碼。由于動態鏈接庫和可執行文件產生的“g_MidevaDemo1cpp”不同,所以分別新建兩個工程目錄“DLLWORK”和“EXEWORK”。其他兩個文件“MidevaDemo1h”和“MidevaDemo1cpp”在兩個工程中內容相同。

     ?。?)創建MFC對話框的工程,工程名稱為MCCDemo。設計對話框界面如圖7所示。

    006.jpg

     ?。?)在文件“MccDemo1Dlgcpp”中包含頭文件:

      include<matlib.h>

     ?。?)向工程添加文件V4501lib,如圖8所示。

    007.jpg

     ?。?)在圖7所示的MFC實例混合編程運行結果總界面中,單擊“執行EXE程序”按鈕,則彈出如圖9所示界面;單擊“調用DLL代碼”則彈出如圖10所示界面;單擊“執行源代碼”則彈出如圖11所示界面。

    008.jpg

    4結論

      從上述運行結果可以看出,不同的運行方式得到的圖形繪制結果一致。運用VC++通過編程執行exe文件實現的混合編程,這種方式易于維護,但應用程序耦合比較松散,界面不統一。VC ++調用MATLAB數學庫和經過編譯的動態鏈接庫,具有內存需求小、執行速度快、可以發布給沒有MATLAB的用戶使用等顯著的優點。但也有幾個缺點:用戶不能夠在基于MATLAB數學庫和圖形庫的應用程序中使用MATLAB的 eval()和input()函數,不能調用圖形句柄系統的函數,不能調用MATLAB工具箱的函數。本文僅在可行性(feasibility)層面上進行了論證,對于實質性的應用還需進一步研究和實踐。

    參考文獻

     ?。?] 柴西林,邵照勇.基于MatlabGUI的數字濾波器設計及其應用[J].微型機與應用,2012,31(14):3-6.

     ?。?] 張亮,王繼陽.MATLAB與C/C++混合編程[M].北京:人民郵電出版社,2008.

     ?。?] 柴西林,朱國平,邵照勇.基于不同算法實現的數字圖像水印技術及其抗攻擊性比較[J].數字技術與應用,2012(3):97-98.

     ?。?] IDEVA1 M.Matcom &Visual Matcom user’s guide V 45 Release [M] .MathToo1s Ltd.,1999.[5] 蘇金明,黃國.MATLAB與外部程序接口[M].北京:電子工業出版社,2008.

     ?。?] 楊文臣,張輪,何兆成,等.Matlab 與VC++混合編程及其在交通信號兩級模糊控制中的應用[J].公路交通科技,2012,29(9):123-128.

     ?。?] 易馳,文小玲,鄒艷華,等.基于VC++60的讀表軟件設計[J].微型機與應用,2014,33(5):16-19.

     ?。?] 肖永韌,解習農,劉曉峰.VC 與MATLAB 混合編程之DL L實現方法[J].計算機工程與應用, 2001(13):174- 176.


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