关于实现VB与matlab混合编程的方法

相关图片如下：VB与MATLAB混合编程探讨文章作者：朱志松郭晓丽朱小松文章类型：设计应用文章出处：电子技术应用--------------------------------------------------------------------------------摘要：介绍了ＶＢ与ＭＡＴＬＡＢ混合编程的方法，二者结合可以充分利用ＶＢ的方便快捷和ＭＡＴＬＡＢ软件工具箱的强大功能。关键词：ＶＢＶＣ＋＋ＭＡＴＬＡＢＤＬＬ编译ＭＡＴＬＡＢＡｄｄ－ｉｎＭＡＴＬＡＢ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的科学计算环境，具有强大的计算绘图能力，提供大量的函数库、工具箱，几乎涵盖了所有的工程计算领域，被誉为“演算纸”式的工程计算工具。但是ＭＡＴＬＡＢ语言是一种解释执行的脚本语言，运算速度较慢是一个比较突出的问题。ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ作为一门易学易用的编程语言，受到很多工程技术人员的青睐，其执行速度相对较快，界面友好。因此实现ＶＢ与ＭＡＴＬＡＢ混合编程，可以为科研工作和工程应用提供有力的技术支持。１基本思路及实现方法ＭＡＴＬＡＢ提供了与Ｃ＋＋、Ｆｏｒｔｒａｎ的程序接口，并没有提供直接与ＶＢ的接口。目前ＶＢ与ＭＡＴＬＡＢ混合编程方面主要使用以下一些方法：（１）在ＶＢ中通过调用ＭＡＴＬＡＢ的引擎（Ｅｎｇｉｎｅ）接口，使用Ｗｉｎｄｏｗｓ的ＯＬＥ或ＡｃｔｉｖｅＸ通道与ＭＡＴＬＡＢ通信。通过Ｏｂｊｅｃｔ．Ｅｘｅｃｕｔｅ序中直接使用ＭＡＴＬＡＢ提供的函数库和图形库。这种方法可以较快地编写出程序；但在调用引擎时，会在后台启动一个ＭＡＴＬＡＢ进程，影响程序运行速度，占用内存。（２）通过使用嵌入ＶＢ的矩阵函数库ＭａｔｒｉｘＶＢ的方法。ＭａｔｒｉｘＶＢ是由原ＭａｔｈＴｏｏｌｓ公司开发的第三方插件，利用与ＭＡＴＬＡＢ相似的函数、语法嵌入到ＶＢ中，可以象使用ＶＢ的函数、命令一样使用ＭＡＴＬＡＢ函数。这种方法语法和函数使用比较简单，编程效率很高，几乎完全融入ＶＢ语言，特别对图形的处理非常方便，弥补了其他方法在图形处理上的弱点。安装后，只需在打开的工程中添加ＭａｔｒｉｘＶＢ库即可（在工程－＞引用对话框中选中ＭＭａｔｒｉｘ）。但由于其仍然采用解释执行，执行效率较低，实时运算难以实现。（３）借助ＶｉｓｕａｌＣ＋＋与ＭＡＴＬＡＢ的接口，将ＭＡＴＬＡＢ的程序文件（．Ｍ）编译为动态链接库（．ＤＬＬ），ＶＢ在代码中调用生成的．ＤＬＬ中的函数，实现算法，便于用户脱离ＭＡＴＬＡＢ环境使用。由于算法部分采用Ｃ＋＋语句，运行速度较快，可应用于实时运算。这种方法对开发者在设置和编程上有一定要求，本文将详细阐述具体实现步骤。其基本思路如图１所示。第一步，编写Ｍ文件。在ＭＡＴＬＡＢ中打开Ｅｄｉｔｏｒ，按照ＭＡＴＬＡＢ程序格式输入代码，实现算法，调试成功。注意：Ｍ文件必须以Ｆｕｎｃｔｉｏｎ开始，避免在ＶＣ＋＋中出现转换错误。第二步，使用ＭＡＴＬＡＢ６．０新提供的编译插件ＭＡＴＬＡＢＡｄｄ－ｉｎ在ＶＣ＋＋中转换为Ｃ文件。在转换前做好ＭＡＴＬＡＢ与ＶＣ＋＋的接口连接。步骤如下：·在ＭＡＴＬＡＢ中运行“ｍｅｘ－ｓｅｔｕｐ”，选择ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＣ／Ｃ＋＋ｖｅｒｓｉｏｎ６．０选项，安装ＭＡＴＬＡＢＡｄｄ－ｉｎ文件到ＶＣ＋＋目录，确认；接着运行“ｍｂｕｉｌｄ－ｓｅｔｕｐ”，选择ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＣ／Ｃ＋＋ｖｅｒｓｉｏｎ６．０作为本地默认编译器；然后在ＭＡＴＬＡＢ下运行“ｃｄｔｈ”命令，ＭＡＴＬＡＢＡｄｄ－ｉｎ可以脱离ＭＡＴＬＡＢ环境找到ＭＡＴＬＡＢ路径。·在ＶＣ＋＋中选择“工具ｄ－ｉｎｓａｎｄＭａｃｒｏＦｉｌｅｓＡｄｄ－ｉｎ”。这样，在ＶＣ＋＋工具栏出现ＭＡＴＬＡＢＡｄｄ－ｉｎ图标，在ＶＣ＋＋新建工程对话框中会出现“ＭＡＴＬＡＢＰｒｏｊｅｃｔＷｉｚａｒｄ”。至此连接工作完成。·打开ＶＣ＋＋，在新建工程中选择“ＭＡＴＬＡＢＰｒｏｊｅｃｔＷｉｚａｒｄ”，按照提示，选择“ＳｈａｌｌｅｄＭ－ｄｌｌ”，输入Ｍ文件位置，ＶＣ＋＋开始转换。如果Ｍ文件没有错误，在工程文件夹中会生成一系列．Ｃ文件。其中与Ｍ文件同名的．Ｃ文件即为转换的Ｃ代码。第三步，编译ＤＬＬ文件（强烈建议不要对刚刚生成的Ｃ代码作任何修改）。选择“编译”菜单，构建．ＤＬＬ文件，在文件夹中会生成与工程名相同的ＤＬＬ文件。第四步，在ＶＢ中调用ＤＬＬ文件。在第二步生成的Ｃ代码中找到所要的接口函数，注意大小写，记下函数名。在ＶＢ中使用Ｄｅｃｌａｒｅ语句声明这个函数。在窗体的“通用－声明”输入如下语法：ＤｅｃｌａｒｅＦｕｎｃｔｉｏｎ／Ｓｕｂ＜函数名＞Ｌｉｂ“＜ｄｌｌ文件名＞”Ａｌｉａｓ“＜函数名＞”ａｓ＜ｔｙｐｅ＞（具体语法可参看ＶＢ使用手册）。在程序代码中直接调用声明的函数即可。需要注意的是函数调用过程中的参数传递问题。由于ＶＢ和Ｃ的数据类型以及参数传递形式不太一样，传递不当，可能会造成调试困难。特别是ＭＡＴＬＡＢ中用到的大量矩阵（数组）参数，调用需十分当心。本文在下面例子中采用文件方式传递参数，利用ＶＢ和ＭＡＴＬＡＢ的文件读写功能传递数组参数，对于实时性要求不高的应用，可以方便稳妥地实现数据传递。２应用举例在ＶＢ中利用随机数生成１６个１０以内的整数，作为一个信号序列，利用ＭＡＴＬＡＢ的快速傅立叶变换函数（ＦＦＴ（））对序列进行变换，再将变换结果传递回ＶＢ，并显示在窗体上。在ＭＡＴＬＡＢ中编辑好Ｍ文件（ｔｅｓｔ．ｍ），实现读取序列文件及ＦＦＴ并写回序列文件，调试成功。代码如下：ｆｕｎｃｔｉｏｎｔｆｉｄ＝ｆｏｐｅｎ％以读写文本方式打开文件％文件以整数格式读入矩阵ａｍ＝ｆｆｔ％ＦＦＴ运算ｆｒｅｗｉｎｄ％文件指针指向文件头ｆｐｒｉｎｔｆ％向文件写入矩阵ｍｆｃｌｏｓｅ按照前述步骤在ＶＣ＋＋中转换为ｔｅｓｔ．ｃ文件，找到接口函数，本例为ｍｌｆＴｅｓｔ（）。ｖｏｉｄｍｌｆＴｅｓｔ（ｖｏｉｄ）{ｍｌｆＥｎｔｅｒＮｅｗＣｏｎｔｅｘｔ(０,０);Ｍｔｅｓｔ();ｍｌｆＲｅｓｔｏｒｅＰｒｅｖｉｏｕｓＣｏｎｔｅｘｔ(０,０);}编译生成ｔｅｓｔ．ｄｌｌ文件。在ＶＢ中生成随机序列并写入文件：ＰｒｉｖａｔｅＳｕｂＣｏｍｍａｎｄ１＿Ｃｌｉｃｋ()ＲａｎｄｏｍｉｚｅＤｉｍｉＡｓＩｎｔｅｇｅｒＤｉｍａＡｓＩｎｔｅｇｅｒＤｉｍｂＡｓＳｔｒｉｎｇＴｅｘｔ１．Ｔｅｘｔ＝″″ＯｐｅｎＡｐｐ．Ｐａｔｈ＆″＼ｔ．ｔｘｔ″ＦｏｒＯｕｔｐｕｔＡｓ＃１Ｆｏｒｉ＝１Ｔｏ１６ａ＝Ｉｎｔ(１０*Ｒｎｄ)Ｐｒｉｎｔ＃１,ＬＴｒｉｍ(ａ)ｂ＝ｂ＆Ｓｔｒ(ａ)＆Ｃｈｒ(１３)＆Ｃｈｒ(１０)ＮｅｘｔｉＴｅｘｔ１．Ｔｅｘｔ＝ｂＣｌｏｓｅ＃１ＥｎｄＳｕｂ声明ｍｌｆＴｅｓｔ（）函数：ＰｒｉｖａｔｅＤｅｃｌａｒｅＳｕｂｍｌｆＴｅｓｔＬｉｂ″Ｇｌｌ＼ｄｌｌ．ｄｌｌ″调用该函数的事件代码：ＰｒｉｖａｔｅＳｕｂＣｏｍｍａｎｄ２＿Ｃｌｉｃｋ()ＭｌｆＴｅｓｔ＇调用函数ＥｎｄＳｕｂ本例中未向函数传递参数，也无需函数返回运算结果，故采用调用子程序过程（Ｓｕｂ）方式直接调用。结果由ＶＢ读取文件获得：ＰｒｉｖａｔｅＳｕｂＣｏｍｍａｎｄ３＿Ｃｌｉｃｋ()Ｄｉｍｓｔｒ１ＡｓＳｔｒｉｎｇＤｉｍｓｔｒ２ＡｓＳｔｒｉｎｇＴｅｘｔ２．Ｔｅｘｔ＝″″ＯｐｅｎＡｐｐ．Ｐａｔｈ＆″＼ｔ．ｔｘｔ″ＦｏｒＩｎｐｕｔＡｓ＃１ＤｏＷｈｉｌｅＮｏｔＥＯＦＬｉｎｅＩｎｐｕｔ＃１ｓｔｒ１ｓｔｒ２＝ｓｔｒ２＆ｓｔｒ１＆Ｃｈｒ(１３)＆Ｃｈｒ(１０)ＬｏｏｐＴｅｘｔ２．Ｔｅｘｔ＝ｓｔｒ２Ｃｌｏｓｅ＃１ＥｎｄＳｕｂ本例在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、ＶＢ６．０、ＶＣ＋＋６．０、ＭＡＴＬＡＢ６．５下调试通过。ＶＢ与ＭＡＴＬＡＢ的混合编程，可以脱离ＭＡＴＬＡＢ环境运行，有利于程序发布及使用。通过二者结合，减少了设计算法的时间，降低了编程难度，同时兼顾了代码安全和界面友好。程序界面如图２（见回复）所示。工业生产中经常遇到复杂的数据信息处理问题，需要大运算量的矩阵计算及对分析结果进行实时、直观的图形化显示。Matlab是集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体的高性能数学软件，将其强大的计算功能与VB在图形用户界面开发方面的优势结合起来，实现应用系统的无缝集成，对于有效缩短开发周期、优化系统性能是十分有意义的。下面将分别讨论Matlab与VB集成的四种方法。一、借助ActiveX部件Microsoft把所有以COM为基础的技术统称为ActiveX技术。自动化是大多数ActiveX技术的基础，它可使解释性的宏语言（如VB）能够在不了解应用程序实现细节的情况下控制自动化对象。Matlab实现了ActiveX自动化服务支持，在VB下通过ActiveX自动化接口可将Matlab作为VisualBasic语言的一个ActiveX部件调用。MatlabActiveX自动化服务的功能主要包括在Matlab工作空间执行Matlab命令，以及直接从工作空间存取矩阵等，下面列出了Matlab自动化服务支持的几个主要方法，其参数和返回值的类型采用ActiveX自动化协议所定义的与语言无关的类型描述:●BSTRExecute([in]BSTRCommand);BSTR表示宽字符串类型，它与VB存储字符串所采用的数据格式相同。该方法接收字符串命令并在Matlab中执行，将结果以字符串形式返回。●voidGetFullMatrix([in]BSTRName，[in]BSTRWorkspace，[in,out]SAFEARRAY(double)*pr，[in,out]SAFEARRAY(double)*pi);该方法从指定的工作空间检索一个完整的一维或二维的实型或虚mxArray，其实部和虚部被分别存放到两个单独的Double型数组中。●voidPutFullMatrix([in]BSTRName，[in]BSTRWorkspace，[in]SAFEARRAY(double)pr，[in]SAFEARRAY(double)pi);该方法将一个mxArray放入指定的工作空间。各参数的含义及调用方法与GetFullMatrix方法类似。示例代码如下：DimMatlabAsObject’声明对象DimMReal1(5，5)AsDouble’声明存放实部的Double型数组DimMImag()AsDouble’声明存放虚部的Double型数组SetMatlab=CreateObject(“Matlab.Application”)’初始化对象Matlab.Execute(“a=hilb(5)”)’执行Matlab命令CallMatlab.GetFullMatrix(“a”,“base”，MReal1，MImag)’将结果分别存入实部、虚部数组二、借助DDE技术DDE(DynamicDataExchange)允许MicrosoftWindows应用程序通过交换数据实现彼此间的通信。应用程序间彼此通信要先建立一个DDE会话，对会话进行初始化的应用程序称为客户端（Client），对Client端作出响应的应用程序称为服务器（Server）。图1描述了Matlab作为服务器时与其他应用程序的通信机制。图1借助DDE时应用程序通信机制图1借助DDE时应用程序通信机制其中，DDE功能函数既可以由应用程序提供，也可以由Matlab引擎库提供。初始化会话时，客户端应用程序必须指定两个参数servicename(服务器应用程序的名称)和topic（会话主题）。下面的示例说明了VB与Matlab建立并完成DDE会话的全过程：说明:TextInput是输入文本框，TextOutput是输出文本框。在TextInput中输入Matlab命令回车后，由Matlab在后台执行并将结果返回给TextOutput显示。SubTextInput_KeyPress(KeyAsciiAsInteger)IfKeyAscii=vbKeyReturnthen’初始化TextInput与Matlab间的DDE会话TextInput.LinkMode=vbLinkNoneTextInput.LinkTopic=“MATLAB|Engine”