Matlab与VB集成

所属类别：VB
文章作者：徐静
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发布日期：2006-12-12
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Visual Basic语言的一个ActiveX部件调用。
Matlab ActiveX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:
● BSTR Execute([in] BSTR Command);
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。
● void GetFullMatrix([in] BSTR Name，[in] BSTR Workspace，[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。
● void PutFullMatrix([in] BSTR Name，[in] BSTR Workspace，[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：
Dim Matlab As Object ’声明对象
Dim MReal1(5，5) As Double
’声明存放实部的Double型数组
Dim MImag() As Double
’声明存放虚部的Double型数组
Set Matlab=CreateObject(“Matlab.Application”) ’初始化对象
Matlab.Execute(“a=hilb(5)”)
’执行Matlab命令
Call Matlab.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(Dynamic Data Exchange)允许Microsoft Windows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service name(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。
Sub TextInput_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If KeyAscii = vbKeyReturn then
’初始化TextInput与Matlab间的DDE会话
TextInput.LinkMode = vbLinkNone
TextInput.LinkTopic = “MATLAB|Engine”
TextInput.LinkItem =“EngEvalString”
TextInput.LinkMode = vbLinkManual
szCommand = TextInput.Text
’执行Matlab命令
TextInput.LinkExecute szCommand
TextInput.LinkMode = vbLinkNone
’初始化TextOutput与Matlab间的DDE会话
TextOutput.LinkMode = vbLinkNone
TextOutput.LinkTopic = “MATLAB|Engine”
TextOutput.LinkItem =“EngStringResult”
TextOutput.LinkMode = vbLinkManual
’返回执行结果并显示
TextOutput.LinkRequest
TextOutput.LinkMode = vbLinkNone
End If
End Sub
三、通过M文件
Matlab产生的M文件不能直接在VB中调用,可利用mcc将M文件直接编译成.EXE文件，然后在VB中声明下面三个API函数，最后使用Shell命令即可实现VB与Matlab的无缝集成。
1. 用mcc生成独立的外部应用程序。可使用如下两种命令：
mcc -p file.m 或 mcc -m file.m
2. 在VB中声明调用的三个API函数:
● Declare Function WaitForSingleObject Lib “kernel32”(ByVal hHandle As Long, ByVal dwMilliseconds As Long) As Long
● Declare Function CloseHandle Lib “kernel32”(ByVal hObject As Long) As Long
● Declare Function OpenProcess Lib “kernel32”(ByVal dwDesiredAccess As Long, ByVal bInheritHandle As Long,ByVal dwProcessId As Long) As Long
3. 示例代码:
Dim lTask As Long, lret As Long, lHandle As Long
’执行file.exe文件
lTask = Shell(“file.exe”, vbNormalFocus)
lHandle = OpenProcess(SYNCHRONIZE, False, lTask)
’等待进程执行完毕
lret = WaitForSingleObject(lHandle, INFINITE)
lret = CloseHandle(lHandle)
’ file.exe文件执行完毕后，继续执行应用程序
……
通过以上编码，应用程序可以在执行过程中调用.EXE完成特定的计算或图形功能后，再继续其执行过程，从而实现与Matlab的集成。
四、引入MatrixVB
MatrixVB是MathWorks针对VB提供的一个Matlab库，它提供了600多个函数，包括基本的数学运算和功能强大的信号处理、线性代数、串运算及图形图像处理功能等，为VB提供了强大的功能扩展。在VB中使用该数学工具包可避免重复性劳动，从而减少开发人员实现算法和界面设计的困难。
MatrixVB是一个独立的产品（可以从www.mathworks.com得到），其使用十分方便。MatrixVB安装完成后，只需在VB工程中引用Mmatrix即可。
示例代码如下：
说明: 工业生产中经常需要对采集到的原始信号进行分析，并对分析结果进行实时的图形化显示，下面通过在VB中引用Mmatrix来实现这一功能。代码如下:
Dim ax as Variant ’声明坐标轴
Private Sub Form_Resize()
vbrefresh ax ’刷新坐标轴
End Sub
Private Sub Form_Load()
ax = vbaxes(Form1.hWnd)
’将坐标轴置于窗体
Call Form_Resize
End Sub
Private Sub Command1-Click()
Dim I，C As Matrix ’声明向量
Dim m As Integer
’从数据库中取原始信号存入一维向量I，取其对应的碳含量存入一维向量C
’m为向量I、C的元素个数
Call Icheck ( I , C , m )
’调用校正函数
End Sub
Private Sub Icheck (I As Variant, C As Variant, ByVal m As Integer)
Dim II，CC，Z As Matrix
Dim a0，a1，a2 As Double
II = zeros(m，1)
CC = zeros(m，1)
II(colon(1，m)) = I(colon(1，m))
CC(colon(1，m)) =C(colon(1，m))
’多项式拟和求解
Z = polyfit ( II, CC, 2 )
’2 说明用二项式拟和
a0= Z.r1(1) ’a0为二次项系数
a1= Z.r1(2) ’a1为一次项系数
a2= Z.r1(3) ’a2为0次项系数
Clear axes ’清除坐标轴
T = Sort ( II )
’对原始信号排序，以确定作图区间
J = Linspace (T(1).r1(1)，T(1).r(m)，20)
’横坐标向量
Cuv = plus (plus (times (a0，times (X，X) ),
times (a1，X) )，a2) ’纵坐标向量
Tmp = plot (J，Cuv) ’绘制曲线
Hold (“on”)
Tmp = plot (II, CC，“r.”) ’绘制点
Hold (“off”)
End Sub
执行以上代码，结果如图2所示：

总 结
以上几种方法对于Matlab与VB的集成都是行之有效的，但在实际应用中究竟采用哪一种方式应视具体情况而定。前两种方式比较适合Client/Server模式，后两种方式则应视应用系统的具体要求来做选择，相比较而言，借助M文件在执行效率上略高一筹，而引入MatrixVB在使用上更为方便。总而言之，Matlab与VB集成可大大提高开发效率，对于解决工程问题是十分有意义的。