工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到復雜的數(shù)據(jù)信息處理問題，需要大運算量的矩陣計算及對分析結(jié)果進行實時、直觀的圖形化顯示。Matlab是集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體的高性能數(shù)學軟件，將其強大的計算功能與VB在圖形用戶界面開發(fā)方面的優(yōu)勢結(jié)合起來，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的無縫集成，對于有效縮短開發(fā)周期、優(yōu)化系統(tǒng)性能是十分有意義的。下面將分別討論Matlab與VB集成的四種方法。

一、借助 ActiveX部件

Microsoft把所有以COM為基礎(chǔ)的技術(shù)統(tǒng)稱為ActiveX技術(shù)。自動化是大多數(shù)ActiveX技術(shù)的基礎(chǔ)，它可使解釋性的宏語言(如VB)能夠在不了解應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)細節(jié)的情況下控制自動化對象。Matlab實現(xiàn)了ActiveX自動化服務(wù)支持，在VB下通過ActiveX自動化接口可將Matlab作為Visual Basic語言的一個ActiveX部件調(diào)用。

Matlab ActiveX自動化服務(wù)的功能主要包括在Matlab工作空間執(zhí)行Matlab命令，以及直接從工作空間存取矩陣等，下面列出了Matlab自動化服務(wù)支持的幾個主要方法，其參數(shù)和返回值的類型采用ActiveX自動化協(xié)議所定義的與語言無關(guān)的類型描述:

● BSTR Execute([in] BSTR Command);

BSTR表示寬字符串類型，它與VB存儲字符串所采用的數(shù)據(jù)格式相同。該方法接收字符串命令并在Matlab中執(zhí)行，將結(jié)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);

該方法從指定的工作空間檢索一個完整的一維或二維的實型或虛mxArray，其實部和虛部被分別存放到兩個單獨的Double型數(shù)組中。

● void PutFullMatrix([in] BSTR Name，[in] BSTR Workspace，[in] SAFEARRAY(double) pr，[in] SAFEARRAY(double) pi);

該方法將一個mxArray放入指定的工作空間。各參數(shù)的含義及調(diào)用方法與GetFullMatrix方法類似。

示例代碼如下：

Dim Matlab As Object ’聲明對象

Dim MReal1(5，5) As Double

’聲明存放實部的Double型數(shù)組

Dim MImag() As Double

’聲明存放虛部的Double型數(shù)組

Set Matlab=CreateObject(“Matlab.Application”) ’初始化對象

Matlab.Execute(“a=hilb(5)”)

’執(zhí)行Matlab命令

Call Matlab.GetFullMatrix(“a”,“base”，MReal1，MImag)

’將結(jié)果分別存入實部、虛部數(shù)組

二、借助DDE技術(shù)

DDE(Dynamic Data Exchange)允許Microsoft Windows應(yīng)用程序通過交換數(shù)據(jù)實現(xiàn)彼此間的通信。應(yīng)用程序間彼此通信要先建立一個DDE會話，對會話進行初始化的應(yīng)用程序稱為客戶端(Client)，對Client端作出響應(yīng)的應(yīng)用程序稱為服務(wù)器(Server)。圖1描述了Matlab作為服務(wù)器時與其他應(yīng)用程序的通信機制。

圖1 借助DDE時應(yīng)用程序通信機制

圖1 借助DDE時應(yīng)用程序通信機制

其中，DDE功能函數(shù)既可以由應(yīng)用程序提供，也可以由Matlab引擎庫提供。

初始化會話時，客戶端應(yīng)用程序必須指定兩個參數(shù)service name(服務(wù)器應(yīng)用程序的名稱)和topic(會話主題)。

下面的示例說明了VB與Matlab建立并完成DDE會話的全過程：

說明: TextInput是輸入文本框，TextOutput是輸出文本框。在TextInput中輸入Matlab命令回車后，由Matlab在后臺執(zhí)行并將結(jié)果返回給TextOutput顯示。

Sub TextInput_KeyPress(KeyAscii As Integer)

If KeyAscii = vbKeyReturn then

’初始化TextInput與Matlab間的DDE會話

TextInput.LinkMode = vbLinkNone

TextInput.LinkTopic = “MATLAB|Engine”

TextInput.LinkItem =“EngEvalString”

TextInput.LinkMode = vbLinkManual

szCommand = TextInput.Text

’執(zhí)行Matlab命令

TextInput.LinkExecute szCommand

TextInput.LinkMode = vbLinkNone

’初始化TextOutput與Matlab間的DDE會話

TextOutput.LinkMode = vbLinkNone

TextOutput.LinkTopic = “MATLAB|Engine”

TextOutput.LinkItem =“EngStringResult”

TextOutput.LinkMode = vbLinkManual

’返回執(zhí)行結(jié)果并顯示

TextOutput.LinkRequest

TextOutput.LinkMode = vbLinkNone

End If

End Sub

三、通過M文件

Matlab產(chǎn)生的M文件不能直接在VB中調(diào)用,可利用mcc將M文件直接編譯成.EXE文件，然后在VB中聲明下面三個API函數(shù)，最后使用Shell命令即可實現(xiàn)VB與Matlab的無縫集成。

1. 用mcc生成獨立的外部應(yīng)用程序。可使用如下兩種命令：

mcc -p file.m 或 mcc -m file.m

2. 在VB中聲明調(diào)用的三個API函數(shù):

● 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. 示例代碼:

Dim lTask As Long, lret As Long, lHandle As Long

’執(zhí)行file.exe文件

lTask = Shell(“file.exe”, vbNormalFocus)

lHandle = OpenProcess(SYNCHRONIZE, False, lTask)

’等待進程執(zhí)行完畢

lret = WaitForSingleObject(lHandle, INFINITE)

lret = CloseHandle(lHandle)

’ file.exe文件執(zhí)行完畢后，繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用程序

……

通過以上編碼，應(yīng)用程序可以在執(zhí)行過程中調(diào)用.EXE完成特定的計算或圖形功能后，再繼續(xù)其執(zhí)行過程，從而實現(xiàn)與Matlab的集成。

四、引入MatrixVB

MatrixVB是MathWorks針對VB提供的一個Matlab庫，它提供了600多個函數(shù)，包括基本的數(shù)學運算和功能強大的信號處理、線性代數(shù)、串運算及圖形圖像處理功能等，為VB提供了強大的功能擴展。在VB中使用該數(shù)學工具包可避免重復性勞動，從而減少開發(fā)人員實現(xiàn)算法和界面設(shè)計的困難。

MatrixVB是一個獨立的產(chǎn)品(可以從www.mathworks.com得到)，其使用十分方便。MatrixVB安裝完成后，只需在VB工程中引用Mmatrix即可。

示例代碼如下：

說明: 工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要對采集到的原始信號進行分析，并對分析結(jié)果進行實時的圖形化顯示，下面通過在VB中引用Mmatrix來實現(xiàn)這一功能。代碼如下:

Dim ax as Variant ’聲明坐標軸

Private Sub Form_Resize()

vbrefresh ax ’刷新坐標軸

End Sub

Private Sub Form_Load()

ax = vbaxes(Form1.hWnd)

’將坐標軸置于窗體

Call Form_Resize

End Sub

Private Sub Command1-Click()

Dim I，C As Matrix ’聲明向量

Dim m As Integer

’從數(shù)據(jù)庫中取原始信號存入一維向量I，取其對應(yīng)的碳含量存入一維向量C

’m為向量I、C的元素個數(shù)

Call Icheck ( I , C , m )

’調(diào)用校正函數(shù)

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))

’多項式擬和求解

Z = polyfit ( II, CC, 2 )

’2 說明用二項式擬和

a0= Z.r1(1) ’a0為二次項系數(shù)

a1= Z.r1(2) ’a1為一次項系數(shù)

a2= Z.r1(3) ’a2為0次項系數(shù)

Clear axes ’清除坐標軸

T = Sort ( II )

’對原始信號排序，以確定作圖區(qū)間

J = Linspace (T(1).r1(1)，T(1).r(m)，20)

’橫坐標向量

Cuv = plus (plus (times (a0，times (X，X) ),

times (a1，X) )，a2) ’縱坐標向量

Tmp = plot (J，Cuv) ’繪制曲線

Hold (“on”)

Tmp = plot (II, CC，“r.”) ’繪制點

Hold (“off”)

End Sub

執(zhí)行以上代碼，結(jié)果如圖2所示：

總 結(jié)

以上幾種方法對于Matlab與VB的集成都是行之有效的，但在實際應(yīng)用中究竟采用哪一種方式應(yīng)視具體情況而定。前兩種方式比較適合Client/Server模式，后兩種方式則應(yīng)視應(yīng)用系統(tǒng)的具體要求來做選擇，相比較而言，借助M文件在執(zhí)行效率上略高一籌，而引入MatrixVB在使用上更為方便。總而言之，Matlab與VB集成可大大提高開發(fā)效率，對于解決工程問題是十分有意義的。

總結(jié)

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