利用C 图形界面展示MATLAB算法的高效混合编程实践

利用C#的图形界面功能展示在MATLAB中开发的算法，并进一步制作安装包进行分发。考虑到MATLAB中包含众多算法工具，例如DSP等，客户询问是否可能将这些工具包封装为类，从而简化混合编程的工作量？

当前软件版本为MATLAB 2013a（64位）、Visual Studio 2015（32位）以及.NET 4.0。

► 混合编程步骤

首先要用MATLAB创建封装算法的m文件，这里以FFT为例。源码如下：

```matlab

function Y = FFT(X,N)

复制代码

y = fft(X,N); % 对信号执行快速Fourier变换

Y = abs(y); % 获取Fourier变换结果的振幅

```

请注意，上述代码仅为示例，实际封装时可能需要根据具体需求进行适当调整。

02在MATLAB中使用deploytool创建混合编程项目

在MATLAB命令窗口中输入"deploytool"命令，将打开deploytool界面。在此界面中，输入您的混合编程项目的名称，并选择适当的存储位置。关键的是，在类型选择中务必指定为".NET Assembly"。

选择"OK"后，MATLAB界面右侧将呈现项目解决方案，其中包含添加类名称和M文件的选项。所选择的类名称，将在编译完成后成为C#项目中的类对象名称。

将我们之前编写的"FFT.m"文件添加进去，并开始编译。

至此，我们已完成MATLAB与.NET混合编程的60%。编译完成后，进入"Package"选项卡，会看到已生成的dll文件。右键点击dll文件，选择"Open Folder"即可查看该文件所在位置。

► C#中的dll引用

接下来，我们需要在C#环境中引入MATLAB生成的dll文件。打开Visual Studio 2015，创建一个窗体应用程序，并确保将matlab工程(matPrj)src文件夹下的FFTDemo.dll，以及MATLAB安装路径D:\ProgramFiles\MATLAB\R2013a\toolbox\dotnetbuilder\bin\win64\v2.0下的MWArray.dll添加到项目引用中。

► 引用dll和命名空间

在C#中，需引用MATLAB生成的dll文件和MWArray.dll。同时，我们需要在系统中添加以下命名空间：

```csharp

using FFTDemo; // 这是我们自己定义的命名空间，对应于FFTDemo.dll

using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays; // 这是MWArray.dll中常用的命名空间

using MathWorks.MATLAB.NET.Utility; // 同样在MWArray.dll中，提供实用功能

```

► C#示例代码

在C#中使用MATLAB生成的dll时，我们可以将dll视为一个类，并通过实例化该类来使用其中的方法。通过实例化FFTdemo类，编写按钮事件处理程序，用以调用FFT算法。

以下是一个示例代码片段，展示了如何在C#中利用SeeSharp生成的波形数据，通过MATLAB的dll算法进行FFT分析并显示结果。当单击Button2时，会触发混合编程调用FFT的部分。

```csharp

namespace FFTMATLABdemo

{

复制代码

public partial class Form1 : Form

{

public Form1()

{

InitializeComponent();

FFTdemo fft = new FFTdemo();

Stopwatch sw = new Stopwatch();

Stopwatch sw1 = new Stopwatch();

}

private void 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;

}

```

03测试结果与效率

经过测试，我们发现混合编程的结果与MATLAB中的测试结果完全一致。同时，对于100K个点的FFT变换，其效率也相当可观，变换时间大约在0~1ms的范围内。