锐视开源测控平台技术指南

需求描述

客户已经在MATLAB中编辑好了算法，现在想利用C#强大的图形界面功能进行显示，同时做成安装包进行发布应该如何操作？MATLAB中有大量的算法工具，比如说DSP等算法工具，是否可以将该工具包进行封装成类进行调用，这样就不需要每次大量混合编程工作了？

关键词

MATLAB,C#,混合编程,DSP

软件版本：MATLAB 2013a(64bits)，Visual Studio 2015(bits)，.NET 4.0

应用详述    

第一步：编写M函数，并测试可以使用：  

做一个简单的MATLAB算法的封装，只先将MATLAB的FFT进行封装。首先在MATLAB中创建一个.m的文件，源码如下，如图1所示：

function Y = FFT(X,N)

y=fft(X,N);   %对信号进行快速Fourier变换

Y=abs(y);   %取Fourier变换的振幅

图1

注意，混编必须是m函数function的形式才能被调用。上述函数简单测试一下，没有问题（复杂的函数一定要多测试，否则后续调试非常困难）。继续下一步。

第二步：在Matlab中使用deploytool建立混编项目

在Matlab工作区输入命令：deploytool,然后得到下面界面，输入混编项目的名称，选择存储位置，关键的是类型那里一定要选择".NET Assembly"。如下图2所示：

图2

选择“OK”之后，下一步MATLAB界面右侧会出现项目解决方案，需要添加类名称和M文件。这个类名称，就是编译完成之后C#项目中的类对象名称，然后添加我们刚才上一步编写的“FFT.m”,然后编译即可，如下图3所示：

图3

到此为止，一个常规 简单的Matlab.NET混编已经完成了60%了。编译完成之后，打开“Package”选项卡，即可看到生成的dll文件，然后点击右键，打开文件夹即可，如下图所示：

图4

第三步：C#中添加matlab的dll引用

打开VS2015创建一个窗体的应用程序，主要需要完成的是DLL的引用添加，将matlab工程(matPrj)src文件夹下的FFTDemo.dll

和D:\ProgramFiles\MATLAB\R2013a\toolbox\dotnetbuilder\bin\win64\v2.0(前边为matlab的安装路径)文件夹下的MWArray.dll添加到项目引用中去，如图5所示。其中MWArray主要的作用是做将MATLAB与C#中的数据进行转换交接。主要的原因是，MATLAB本身来说是一种比较松散的语言，在整个算法编程过程中并没有定义出来类似于C#中的多种数据类型，如double，float或者int等数据类型，所以在混个编程数据交接过程中需要有一个dll进行数据类型的转换的。

图5

同时需要添加以下的命名空间在系统中：

//用户自行添加的命名空间

using FFTDemo;//这是我们自己定义的

using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays;//在MWArray.dll中，最常用的

using MathWorks.MATLAB.NET.Utility;//在MWArray.dll中，最常用的

   在使用过程总，我们可以这样理解，我们之前编译好的dll就是一个类，我们首先需要将这个类进行实例化，然后每一个我们编写好的.m文件都是一个方法。所以首先要做的就是将类进行实例化，整体的代码如下所示，利用SeeSharp所生成波形，利用MATLAB中的dll算法继续FFT分析同时进行显示，其中单机Button2时候的部分就是混合编程调用FFT的部分：

namespace FFTMATLABdemo

{

   publicpartialclassForm1 : Form

   {

       public Form1()

       {

           InitializeComponent();

       }

       FFTdemo fft = newFFTdemo();

       Stopwatch sw = newStopwatch();

       Stopwatch sw1 = newStopwatch();

       privatedouble[] wave = newdouble[100000];

       privatedouble[] nosie = newdouble[100000];

       privatevoid button1_Click(object sender, EventArgs e)

       {

           label3.Text = (trackBar1.Value * 100).ToString() + "Hz";

           Generation.SineWave(ref wave, 5, 0, trackBar1.Value * 100, 10000);

           Generation.UniformWhiteNoise(ref nosie);

           ArrayCalculation.Add(wave, nosie, ref wave);

           easyChart1.Plot(wave);

       }

       privatevoid button2_Click(object sender, EventArgs e)

       {

           button2.Enabled = false;

           MWNumericArray MatlabWave = wave;

           MWArray x = 10000;

           sw.Start();

           var k = fft.FFT(MatlabWave, x);

           sw.Stop();

           easyChart2.Plot((double[,])k.ToArray());            

           label1.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString();

           sw.Reset();

           button2.Enabled = true;

       }

   }

}

测试结果，如图所示，混合编程的结果与MATLAB中的测试结果一定是一致的，而且整体来说做100K个点FFT变换效率也不错，大概在0~1ms左右的范围内。

图6

1. 混合编程虽然可以脱离MATLAB环境，但是必须安装MATLAB运行时—MCR，并且开发版本和运行版本的MCR要对应，否则会出错误，我们将在程序中进行说明。其中MCR安装是不需要版权的。

2．本来说做混合编程并不是一个比较复杂的事情，唯一的难点其实是在C#与MATLAB中数据转化的内容，其实这一部分在MATLAB自带的帮助文档是有写的。所以我们只需按照帮助文档的提示去操作就可以了。

3．混合编程过程中，有很多的问题都可以通过通用的搜索引擎中搜索答案，同时如果用MATLAB所生成的3D图形可以在C#中调用并且显示。

4．在相关链接中有一套非常好的C#与MATLAB混编的教学视频，非常推荐。

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