MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（4）

本章教程共分为7篇进行阐述：
MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（1）
MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（2）
MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（3）
MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（4）
MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（5）
MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（6）
MATLAB编程与应用系列-第16章外部接口技术（7）

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本系列教程目前基于MATLABR2006a，可能对于更高级版本的功能和函数有差异，教程中如有问题，请联系：156204968@qq.com

16.4 MATLAB引擎技术

MATLAB引擎技术主要在工作环境中安装了MATLAB应用程序的前提下实现其他语言调用MATLAB函数，这种技术一方面可以保持C，C++和FORTRAN语言的运算速度快的特点，同时可以在C，C++和FORTRAN语言中嵌入复杂的数学分析函数，比如信号处理函数，工程优化函数，FFT变换函数等，减少了C，C++和FORTRAN编程的困难。MATLAB引擎技术主要应用于以下几个方面：

在特定的应用场合下，需要采用C，C++或者FORTRAN语言进行快捷实时的运算，但是应用环境需要大量的数学分析和运算，此时，可以在C，C++和FORTRAN语言中嵌入MATLAB函数，调用MATLAB引擎。
对于一些信号分析系统，数据采集处理系统，前台需要丰富的人机接口界面，后台需要做大量的数据分析处理，那么此时可以很好地利用MATLAB引擎。前台可以使用C，C++和FORTRAN语言编写操作界面，而后台则使用MATLAB引擎，直接调用MATLAB数学函数库，一方面减少C，C++和FORTRAN语言编写相关数学算法的复杂度，保证了数学分析函数的可靠性，同时也极大缩短了应用程序开发周期。

16.4.1 Visual C++中调用MATLAB引擎配置

在Visual C++环境中调用MATLAB引擎，首先需要对Visual C++环境进行配置，按照以下步骤进行MATLAB引擎环境配置。
• 运行Microsoft Visual C++，在菜单栏【File】下选择新建一个工程文件，选择【New】，点击【Project】属性页，选择【Win32 Console Application】，给出工程文件名称，如图16.1所示。

图16.1.新建Win32 Console Application工程项目png

• 选择菜单栏【Tools】下的【Options】，在【Directories】属性页下，设置相关的Include文件路径，Libray文件路径和Executable文件路径。Inlcude文件路径设置为%matlabroot%\extern\include，其中%matlabroot%为读者计算机中MATLAB应用程序的安装根目录，Library文件路径设置为%matlabroot%\extern\lib\win32\microsoft， Executable文件路径设置为%matlabroot%\bin\win3，如图16.2所示。

图16.2.Visual C++中包含文件，库文件路径设置png

• 选择菜单栏【Project】下的【Setting】选项，在【Link】属性页中，添加libeng.lib，libmex.lib，libmx.lib，libmat.lib库文件，注意库文件之间使用空格而不使用逗号，否则编译会出错，如图16.3所示。

图16.3.Visual C++中Link选项设置png

16.4.2 主要的MATLAB引擎函数

MATLAB的应用程序接口(API)函数库的Engine函数库包含了许多引擎操作的函数，这些函数以Eng作为前缀，同MEX函数库和MX函数库相同，通过前缀来表明函数所在的API函数库。表16.5所示为常用的C语言Engine函数库函数功能描述。表16.6所示为常用的FORTRAN语言Engine函数库函数。

表16.5 常用的C语言Engine函数库函数

函数名	功能描述
`engOpen`	启动MATLAB引擎
`engClose`	关闭MATLAB引擎
`engGetVariable`	从MATLAB引擎中获取MATLAB变量
`engPutVariable`	将MATLAB变量传递给MATLAB引擎
`engEvalString`	执行MATLAB字符串命令
`engOutPutBuffer`	创建一个MATLAB缓冲区来存储MATLAB的文本输出
`engSetVisible`	设置显示或者隐藏MATLAB引擎

表16.6 常用的FORTRAN语言Engine函数库函数

函数名	功能描述
`engOpen`	启动MATLAB引擎
`engClose`	关闭MATLAB引擎
`engGetVariable`	从MATLAB引擎中获取MATLAB变量
`engPutVariable`	将MATLAB变量传递给MATLAB引擎
`engEvalString`	执行MATLAB字符串命令
`engOutPutBuffer`	创建一个MATLAB缓冲区来存储MATLAB的文本输出

16.4.3 实例演示

在了解MATLAB引擎相关函数和Visual C++环境配置后，在本小节中将通过两个实例分别演示在MATLAB环境下使用MEX命令编译Engine函数和在Visual C++环境下编译运行Engine函数。

1. 使用MEX文件编译Engine函数
在MATLAB安装程序的路径下，提供了一些Engine函数的演示，读者可以打开文件查看Engine文件编写的基本结构和方法。首先拷贝C:\Prgoram Files\MATLAB\R2006a\extern\examples\eng_mat\engwindemo.c文件到当前MATLAB的工作窗口中，或者直接打开MATLAB，在MATLAB命令行窗口中输入以下命令：

demofile = [matlabroot '\extern\examples\eng_mat\engwindemo.c'];
copyfile(demofile, '.');

通过which命令可以看到engwindemo.c文件已经拷贝到当前路径下，然后选择编译属性文件，在MATLAB命令行窗口中输入以下命令：

optsfile = [matlabroot '/bin/engopts.sh'];
mex('-f', optsfile, 'engdemo.c');

或者直接使用以下的MATLAB命令行命令：

mex('-f', [matlabroot  '\bin\win32\mexopts\lccengmatopts.bat'], ‘engwindemo.c’);

编译成功后，可以看到在MATLAB的当前工作窗口中出现了一个engwindemo.exe可执行文件，在MATLAB命令行窗口中输入：

!engwindemo

通过!操作符，可以在MATLAB的命令行窗口中执行.exe文件，文件运行后的结果如图16.4所示。

图16.4.程序运行结果png

2. 在Visual C++中编译运行MATLAB Engine
按照16.4.1节中Visual C++调用MATLAB引擎的配置方法，对VC环境进行配置，配置成功后，建立工程项目文件，就可以编译运行MATLAB引擎。实例matlabEngDemo.c为一个简单的调用MATLAB应用实例。

/*
 *  matlabEngDemo.c
*/
#include <windows.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
//包含engine.h头文件或者精确列出文件所在，读者根据Matlab安装路径修改即可
//  #include <C:\Program Files\MATLAB\R2006a\extern\inlcude\engine.h>
#include "engine.h"
int main(void)
{
    Engine *ep;
    mxArray *temperatureValue;
    double tempValue[]={0,4,6,10,12,16,22,26,30};
    int length;
    
    //开启Matlab引擎 Engine
    if( !(ep = engOpen(NULL)) )
    {
        //MatlabEngDemo.c为保存的文件名
        MessageBox( (HWND)NULL, (LPSTR)"Can't start MATLAB engine",
                    (LPSTR)"matlabEngDemo.c", MB_OK);
        exit(-1);
    }
    
    //如果正常开启Matlab引擎，则调用引擎函数
    length = sizeof(tempValue)/sizeof(double);
    //初始化mxArray变量temperatureValue
    temperatureValue = mxCreateDoubleMatrix(1, length, mxREAL);
    //将tempValue的数值拷贝给temperatureValue
    memcpy( (void *)mxGetPr(temperatureValue), (void *) tempValue, length * sizeof(double));
    //将变量导入工作窗口Workspace中
    engPutVariable(ep, "Temperature", temperatureValue);
    //以下利用engEvalString函数调用Matlab命令
    engEvalString(ep, "Density = -0.256 * Temperature.^2 + 6.16 * Temperature - 33.9;");
    engEvalString(ep, "plot(Temperature, Density,'r-');");
    engEvalString(ep, "title('Density vs. Temperature curve');");
    engEvalString(ep, "xlabel('Temperature');");
    engEvalString(ep, "ylabel('Density');");
    engEvalString(ep, "grid on;");
    //释放内存空间
    mxDestroyArray(temperatureValue);
    return 0;
}

编译运行程序后，可以得到如图16.5所示的运行结果。

图16.5.程序运行结果png

在启动的MATLAB命令行窗口中。使用whos命令，查看当前工作窗口中的变量，结果如下所示：

>> whos
  Name              Size                    Bytes  Class
  Density           1x9                        72  double array
  Temperature       1x9                        72  double array
Grand total is 18 elements using 144 bytes

作者：德特数据
联系方式:156204968@qq.com

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16.4.1 Visual C++中调用MATLAB引擎配置

16.4.2 主要的MATLAB引擎函数

16.4.3 实例演示

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