锐视开源测控平台技术指南
供稿：上海简仪科技有限公司
- 关键词：MATLAB,C,,混合编程,DSP,软件版本：MATLAB,2013a(64bits),Visual,Studio,2015(bits),.NET,4.0
- 摘要：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。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。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。
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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