一种基于VC与MATLAB接口技术数据处理系统
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4. 数据类型mxArray的操作在上节的Matlab引擎函数中,所有与变量有关的数据类型都是mxArray类型。
数据结构mxArray以及大量的mx开头的函数,广泛用于Matlab 引擎程序和Matlab C数学库中。
mxArray是一种很复杂的数据结构,与Matlab中的array相对应,我们只需熟悉Matlab的array类型和几个常用的mxArray函数即可。
在VC中,所有和Matlab的数据交互都是通过mxArray来实现的,在使用mxArray 类型的程序中,应包含头文件matrix.h,不过在引擎程序中,一般会包含头文件engine.h,该文件里面已经包含了matrix.h,因此无需重复包含。
4.1 创建和清除mxArray型数据Matlab有很多种变量类型,对应于每种类型,基本上都有一个函数用于创建,但它们都有相同的数据结构,就是mxArray。
数组的建立采用mxCreatexxx形式的函数,例如新建一个double类型数组,可用函数mxCreateDoubleMatrix,函数形式如下:mxArray *mxCreateDoubleMatrix(int m, int n, mxComplexity ComplexFlag);参数m和n为矩阵的函数和列数。
ComplexFlag为常数,用来区分矩阵中元素是实数还是复数,取值分别为mxREAL和mxCOMPLEX。
例如,创建一个3行5列的二维实数数组,可用如下语句:mxArray *T = mxCreateDoubleMatrix(3, 5, mxREAL);对应的,要删除一个数组mxDestroyArray,该函数声明如下:void mxDestroyArray(mxArray *array_ptr);参数array_ptr为要删除的数组指针。
例如,要删除上面创建的数组T,可用如下语句:mxDestroyArray(T);类似的创建函数还有:mxArray *mxCreateString(const char *str);创建一个字符串类型并初始化为str字符串。
VC与Matlab混合编程本⽂主要介绍VC与Matlab混合编程的两种⽅法,并详细介绍了VC向Matlab传递复杂数据:结构体的⽅法,有详细代码说明。
Matlab 主要⾯对科学计算、可视化以及交互式程序设计的⾼科技计算环境,但由于Matlab开发平台上开发的程序不能脱离Matlab运⾏环境,因⽽在处理⼀些实际应⽤问题时显得灵活性不⾜,⽽VC++则在⼀定程度上能够弥补这⼀漏洞,因此,将⼆者结合共⽤,各献其长,可以为科研⼯作和⼯程开发提供更为强⼤的技术⽀持。
Matlab作为控制系统设计的⼀种通⽤⼯具,它可以很⽅便的和VC进⾏连接。
⼀般⽽⾔,Matlab与VC混合编程的实现⽅法有很多种,这⾥主要介绍以下两种:1. VC调⽤Matlab Engine的⽅式:Matlab Engine是⼀组Matlab提供的接⼝函数,⽀持C/C++语⾔,Matlab Engine采⽤C/S(客户机/服务器)模式,Matlab作为后台服务器,⽽C/C++程序作为前台客户机,向Matlab Engine传递执⾏命令和数据信息,从Matlab Engine接收执⾏结果。
⽤户可以在前台应⽤程序中调⽤这些接⼝函数,实现对Matlab Engine的控制。
采⽤这种⽅法⼏乎能利⽤Matlab全部功能,但是需要在机器上安装Matlab软件,缺点是执⾏效率较低。
下⾯简单介绍下这种⽅式的实现步骤:1.1 API接⼝介绍先来介绍⼀组Matlab提供的引擎API接⼝:(仅作简单功能介绍,详细参数说明请参考Matlab帮助)Engine* engOpen(const char* startcmd)启动Matlab引擎int engClose(Engine* ep) 关闭Matlab引擎int engEvalString(Engine* ep, const char* string)执⾏Matlab表达式mxArray* engGetArray(Engine* ep, const char* name)获取⼀个变量数组的值int engPutArray(engine* ep, const mxArray* mp)设置⼀个变量数组的值int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *pm)同上mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name)获取⼀个变量int engOutputBuffer(Engine* eP,char* p,int n)获取输出字符串1.2 VC环境配置要想在VC集成环境下调⽤Matlab引擎实现VC和Matlab的混合编程,⼀般需要经过以下⼏个必要的步骤:(以下以Matlab2008a和VS2005版本为例)(1)添加include路径:将“\extern\include”(在Matlab的安装路径下)路劲添加到VC编译器的include下(2)添加lib路径:将“\extern \lib\win32\microsoft” (在Matlab的安装路径下) 路径添加到VC编译器的lib下(3)加载lib:需要加载⾄少libmx.lib、libmat.lib、libeng.lib三个库(4)include头⽂件:在要使⽤ engine 函数的地⽅包含engine.h头⽂件1.3 引擎调⽤接下来就可以在VC中调⽤Matlab引擎了,简单的⽰例代码如下:#include "engine.h"#pragma comment(lib, "libeng.lib")#pragma comment(lib, "libmx.lib")#pragma comment(lib, "libmat.lib")void TestDeno(){Engine* pEng = NULL;if (!(pEng = engOpen(NULL))){printf("Open matlab enging fail!");return;}//call Engine plot A*sin(t)+B A=2 B=1mxArray *A = NULL;double init = 2;A = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);memcpy((void*) mxGetPr(A), (void*)&init, sizeof (double));engPutVariable(pEng, "A", A);init = 1;memcpy((void*) mxGetPr(A), (void*)&init, sizeof (double));engPutVariable(pEng, "B", A);mxDestroyArray(A);Sleep(3*60*1000);engEvalString(pEng, "t=0:0.2:7;plot(t,A*sin(t)+B);");if(NULL != pEng){engClose(pEng);}}⽰例代码通过VC调⽤Matlab引擎,绘制正弦曲线,相对简单,就不再详细解释,效图如下:2. VC调⽤Matlab DLL的⽅式DLL是⼀个可执⾏的⼆进制⽂件。
引言小波分析世纪80年代开始发展成熟起来的一个数学分支,其应用领域十分广泛,并逐步成为信号分析的又一有力工具。
MATLAB的小波工具箱为我们提供了小波多尺度分解函数,方便了我们对小波的使用。
但是用它所编写的软件不能脱离MATLAB编程环境在W indows平台下直接运行,代码执行效率低下,运行时占较多的系统资源,不能达到某些用户的需求。
VC++是由美国Microsoft 公司开发的可视化C/C++集成编程环境,是目前功能最强大的软件开发工具之一。
被广泛应用于Win32平台的基础应用程序的开发。
它具有强大的图形界面编程能力且代码执行效率高,可生成脱离VC++环境而独立运行的应用程序。
可是VC++在数值处理分析和算法工具等方面不如MATLAB。
本文结合VC++和MATLAB 的各自优点,以VC++图形界面作为前台框架,MAT LAB作为后台进行数值运算和数据可视化,利用组件对象模型(COM)技术作为媒介,实现了一维小波多尺度分解。
1、一维小波多尺度分解原理及其MATLAB实现1.1 一维小波多尺度分解原理以此类推,直到指定级数的多尺度小波分解为止,分解过程如图1示。
图中s为原始信号,cd1,ca1分别为分解后第1层的细节序列和近似序列,cd2,ca2分别为分解后第2层的细节序列和近似序列,以此类推。
因为这种算法分解的数据结构是塔式结构,所以这种算法也常被称为塔式算法(Pyramid Algorithm)。
1.2 一维小波多尺度分解及重构的MATLAB实现MATLAB 小波工具箱提供了以下几个实现一维小波分解和重构的函数[3]:[C,L] = WAVEDEC(X,N,’wname’),多尺度一维小波分解函数。
其中C为分解结构变量,L为个分解结构以及原始信号长度变量,X为原始信号,N为分解层度,’wna me’为小波类型。
X = WAVEREC(C,L,’wname’),多尺度一维小波重构函数。
其中C,L为多尺度一维小波分解函数WAVEDEC的计算结果。
MATLAB与VC混合编程相关配置的设置MATLAB与VC的混合编程中,需要对电脑的“环境变量”和VC的“环境配置”进行设置,然后才可以进行程序的调用。
(1)电脑中“环境变量”的设置:对于win10系统控制面板→系统→高级系统设置→环境变量→系统变量→path中添加D:\softwares\MATLAB\ bin\win64,该路径是MATLAB中dll文件的路径,在path 中添加该路径的目的是让VC在运营时能够读取dll文件。
否则VC在运行时可能会出现“计算机丢失**.dll文件”的情况。
对于win7系统的“环境变量”设置,同样是在path中进行的。
(2)VC的环境配置首先需要建立一个新项目,如MyAdd.cpp。
项目→MyAdd属性→VC++目录→包含目录→D:\softwares\MATLAB \extern\include;项目→MyAdd属性→VC++目录→库目录→D:\softwares\MATLAB\installation document\extern\lib\win64\microsoft。
C/C++→常规→附加包含目录→D:\softwares\MATLAB \extern\include;C/C++→常规→调试信息格式→程序数据库(/Zi);链接器→常规→启用增量链接→是(/INCREMENTAL);链接器→常规→附加库目录→D:\softwares\MATLAB\ extern\lib\win64\microsoft;链接器→输入→附加依赖项→libMyAdd.lib,mclmcrrt.lib,libmx.lib,libmat.lib,mclmcr.lib。
其中在输入时这些lib之间用回车换行。
上述步骤的工作界面如下所示:需要注意:在进行VC与MATLAB混合编程的过程中,用到的环境是32位还是64位,在这里需要是相同的编程环境才可以相互调用,如:上图中如果是x32,则需要点击“配置管理器”进行重新设置。