《电子技术应用》

基于Mideva编译器的MATLAB与VC++混合编程技术

2016年微型机与应用第1期 作者:柴西林1,姜丽德2,冯凯1
2016/2/29 18:28:00

  摘要:主要研究使用MATLAB编译器实现MATLAB和VC++混合编程的方法。通过VC++直接运行Mideva编译好的MATLAB可执行文件,或者调用Mideva编译好的M文件动态链接库,或者直接使用将M文件由Mideva转换的C++代码等三种方式之一,均可实现混合编程。将以上三种方法,通过一个基于MFC的对话框程序实例,较直观地演示混合编程的实现过程。

  关键词: MATLAB;VC++;Mideva编译器;混合编程

0引言

  MATLAB是当前在国内外十分流行的工程设计和系统仿真软件[1]。MATLAB具有很强的数值计算和分析能力,尤其是其功能庞大的工具箱可直接应用到很多工程领域[2]。它以函数的形式为用户提供不同领域的计算,通过调用需要的函数并赋予实际参数,用户就能解决实际问题[3]。而VC++在这方面的应用不太成熟,但是VC++具有高效、灵活等特点。在科学研究和工程实践中,将MATLAB和VC++结合起来进行混合编程,具有非常重要的意义。但是,M语言是一种解释性语言,其应用场合和执行速度都受到了限制;而VC++是一种高效率、能对硬件进行操作的高级语言。将两者的优势结合起来,无疑给编程者带来了福音,使工作效率大大提高,开发周期明显缩短。

  MATLAB与Visual C++的混合编程技术方法有很多,主要有使用MATLAB引擎、使用ActiveX控件、使用MAT文件共享数据、使用Mideva工具、使用CMEX技术和使用Matlab其他编译器等多种技术实现混合编程。通常,根据两款软件的特点,在混合编程中核心程序的开发主要由Matlab完成,而VC++可用来开发交互式很好的GUI且易于与硬件接口。

1Mideva集成调试编辑环境

  11Mideva简介

  Mideva是一种具有比MATLAB更强大的编辑、调试功能的集成调试编辑环境[4],通过其内核Matcom 能够将M文件转化为C语言的代码[5],并通过Visual C++将其编译成可执行程序或动态链接库[5]。近千个基本的MATLAB功能函数包含于Mideva中,在与C++的混合编程中只需做必要的设置即可,从而不再依赖MATLAB,实现了对MATLAB强大工具箱函数的调用。不足之处在于,Matcom对struct等类的支持不足,而且有些绘图尤其是三维绘图效果不是很好。因此,涉及三维绘图以及M文件太大的情况下,不适合使用。

  12Mideva集成调试编辑环境的配置

  在MATLAB环境中可以由M文件生成exe文件,但此exe文件仍需要MCR才能运行,而利用Matcom则可以生成不再需要Matcom环境支持的exe文件[67]。其生成方法相当简便,直接利用Matcom菜单“File/Compile to exe…”弹出如图1所示的对话框,然后选择所需的M文件,Matcom会自动生成相应的exe文件。Mideva的此项功能是仅针对Visual C++开发的,生成dll的方法与生成exe文件的方法类似,在此过程中会同时生成相应的cpp文件。因此,如果使用Visual C++开发程序,最好直接使用上述过程中编译生成的cpp文件,而不要直接使用dll文件。编译过后在Mideva下方的输出栏,如图1所示,显示编译完成。

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  值得说明的是,Mideva环境下绘制图形,还可以设计GUI界面程序,与MATLAB的GUIDE相似[8]。Mideva还可以像VC++一样对M文件进行调试。

2Mideva集成调试编辑环境的使用

  Mideva安装时会提示选取C/C++编辑器,还需要指定MATLAB,以便使编译文件中的一些系统函数找到所需路径。Mideva接口方便,通过菜单File→Compile to dll可直接实现M文件到可执行文件的转换,同时会自动生成相应的C/CPP文件。为了将C/CPP代码添加到VC++的工程中,必要的设置主要有以下几步。

  (1)添加头文件

  在“matcom45\\lib”目录下,可以找到Mideva提供的函数头文件Matlib.h。具体方法是:在菜单“Tools/Options…”中,选择“Directories”选项卡,然后在“Show Directories for”中选取“Include files”,然后添加目录“matcom45\\lib”。如图2所示。

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  (2)添加库文件

  在“Show Directories for”中选取“Library files”,然后添加目录“matcom45\\lib”。如图3所示。需要注意的是,不同版本的Mideva文件名可能略有差异,可以修改matlibh中Matcom_VERSION宏定义。

 

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  以VC60为例,Mideva同时提供可供使用的插件,单击VC60菜单“Tools/Customize...”,将会弹出如图4所示对话框,然后选择“Addins and Macro Files”选项卡,单击浏览按钮,选择“matcom45/bin/mvcidedll”,单击关闭,则在VC60集成环境中出现Visual Matcom图标,此时表明MATLAB的编译工具已与VisualC ++连接,如图5所示。  

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3使用Mideva实现混合编程

  31混合编程实现过程流程图

  运用Visual C++调用MATLAB实现混合编程,通过以下三种方式均可实现:(1)Mideva将M文件编译为可执行文件,VC通过编程执行可执行文件实现混合编程。(2)Mideva将M文件编译为动态链接库,VC在运行时调用。(3)Mideva将文件转换为C++代码,VC直接使用转换后的代码进行混合编程。将以上三种方法通过一个基于MFC的对话框程序实例,演示混合编程的实现过程,如图6所示。

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  32基于 MFC的对话框实例程序实现混合编程的步骤

  (1)创建名称为MidevaDemo1m的M文件。在MATLAB环境下创建M文件,内容为一个简单的正弦函数。并将M文件保存在新建的工程目录下。

  (2)在Mideva环境下将MidevaDemo1m分别编译为动态链接库和可执行文件,在工程目录下产生相关的代码。由于动态链接库和可执行文件产生的“g_MidevaDemo1cpp”不同,所以分别新建两个工程目录“DLLWORK”和“EXEWORK”。其他两个文件“MidevaDemo1h”和“MidevaDemo1cpp”在两个工程中内容相同。

  (3)创建MFC对话框的工程,工程名称为MCCDemo。设计对话框界面如图7所示。

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  (4)在文件“MccDemo1Dlgcpp”中包含头文件:

  include<matlib.h>

  (5)向工程添加文件V4501lib,如图8所示。

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  (6)在图7所示的MFC实例混合编程运行结果总界面中,单击“执行EXE程序”按钮,则弹出如图9所示界面;单击“调用DLL代码”则弹出如图10所示界面;单击“执行源代码”则弹出如图11所示界面。

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4结论

  从上述运行结果可以看出,不同的运行方式得到的图形绘制结果一致。运用VC++通过编程执行exe文件实现的混合编程,这种方式易于维护,但应用程序耦合比较松散,界面不统一。VC ++调用MATLAB数学库和经过编译的动态链接库,具有内存需求小、执行速度快、可以发布给没有MATLAB的用户使用等显著的优点。但也有几个缺点:用户不能够在基于MATLAB数学库和图形库的应用程序中使用MATLAB的 eval()和input()函数,不能调用图形句柄系统的函数,不能调用MATLAB工具箱的函数。本文仅在可行性(feasibility)层面上进行了论证,对于实质性的应用还需进一步研究和实践。

参考文献

  [1] 柴西林,邵照勇.基于MatlabGUI的数字滤波器设计及其应用[J].微型机与应用,2012,31(14):3-6.

  [2] 张亮,王继阳.MATLAB与C/C++混合编程[M].北京:人民邮电出版社,2008.

  [3] 柴西林,朱国平,邵照勇.基于不同算法实现的数字图像水印技术及其抗攻击性比较[J].数字技术与应用,2012(3):97-98.

  [4] IDEVA1 M.Matcom &Visual Matcom user’s guide V 45 Release [M] .MathToo1s Ltd.,1999.[5] 苏金明,黄国.MATLAB与外部程序接口[M].北京:电子工业出版社,2008.

  [6] 杨文臣,张轮,何兆成,等.Matlab 与VC++混合编程及其在交通信号两级模糊控制中的应用[J].公路交通科技,2012,29(9):123-128.

  [7] 易驰,文小玲,邹艳华,等.基于VC++60的读表软件设计[J].微型机与应用,2014,33(5):16-19.

  [8] 肖永韧,解习农,刘晓峰.VC 与MATLAB 混合编程之DL L实现方法[J].计算机工程与应用, 2001(13):174- 176.


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