VB与MATLAB混合编程探讨

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： VB VC++ MATLAB DLL 编译 MATLAB Add-in MATLAB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。 Visual Basic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?MATLAB语句在程序中直接使用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Visual C++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MATLAB Add-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： %26;#183;在MATLAB中运行“mex -setup”，选择Microsoft Visual C/C++ version 6.0选项，安装MATLAB Add-in文件到VC++目录，确认;接着运行“mbuild -setup”，选择Microsoft Visual C/C++ version 6.0作为本地默认编译器;然后在MATLAB下运行“cd?prefdir”和“mccsavepath”命令，MATLAB Add-in可以脱离MATLAB环境找到MATLAB路径。

%26;#183;在VC++中选择“工具?tools->定制(customize)->附加项和宏文件?Add-ins and Macro Files页”，选中“MATLAB Add-in”。这样，在VC++工具栏出现MATLAB Add-in图标，在VC++新建工程对话框中会出现“MATLAB Project Wizard”。至此连接工作完成。 %26;#183;打开VC++，在新建工程中选择“MATLAB Project Wizard”，按照提示，选择“Shalled M-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： Declare Function /Sub <函数名> Lib “”Alias “<函数名>” ?<参数表> as (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： function t fid=fopen?‘t.txt‘?‘rt+‘? %以读写文本方式打开 文件 ?a?count?=fscanf?fid?‘%d‘? %文件以整数格式读入 矩阵a m=fft?a?count? %FFT运算 frewind?fid? %文件指针指向文件头 fprintf?fid?‘%fn‘?m? %向文件写入矩阵m fclose?fid? 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()。 void mlfTest(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： 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 声明mlfTest()函数： Private Declare Sub mlfTest Lib ″G?testdlldll.dll″ ? 调用该函数的事件代码： Private Sub Command2_Click() MlfTest ‘调用函数 End Sub 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： 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所示。