摘 要：在信號采集和處理過程中，Visual C＋＋存在數據處理和結果顯示方面的不足，Matlab存在可視化和數據采集方面的不足，本文在Visual C＋＋環境下調用Matlab Engine函數，有效地解決了這兩方面的問題；采用多線程編程技術，同時采集和顯示信號，有效地防止了采樣過程中的掉點。利用本方法對UA302型采集卡采集到的信號進行處理，得到了滿意的結果。

0引言

Visual C＋＋自誕生以來，一直是Windows環境下最主要的應用開發系統，利用Visual C++開發系統可以完成各種應用程序的開發，從底層軟件直到上層直接面向用戶的軟件都可以用Visual C＋＋來開發，而且Visual C＋＋強大的調試功能也為大型復雜軟件的開發提供了有效的排錯手段^[1]，但是其數值計算能力和二、三維圖形顯示方面卻不理想。Matlab是由MathWorks公司于1984年推出的一套數值計算軟件，其功能十分強大，可以實現數值分析、優化、統計、偏微分方程數值解、自動控制、信號處理、圖像處理等若干個領域的計算和圖形顯示功能^[2]。但是，Matlab在實現人機對話、數據的傳輸方面卻不是很方便，將兩者結合起

來，取長補短，發揮兩種語言的優勢，是開發人員研究的一個方向。

1 VC與Matlab混合編程的方法：

Visual C＋＋和Matlab混合編程有多種方法^[3-7]，其中最主要的有以下三種方法：

1.1 在VC＋＋中利用Matlab Engine函數

Matlab Engine函數庫是MathWorks公司提供的一組函數庫，它提供了一種在用戶程序進程中與獨立的Matlab進程通訊的方法，它包括了和Matlab進行交互所必需的全部功能，用戶不用去關心Matlab Engine是如何實現的，只需利用這些函數，開發者就可以方便的操縱Matlab完成所需的功能。具體應用中往往在Visual C＋＋中設計程序框架，以編譯的程序作為前端客戶機，通過調用Matlab Engine在后臺與Matlab服務器建立連接，實現動態通訊。

1.2 利用Matlab豐富的數學函數庫

Matlab中包含內容豐富的數學庫函數，同時它還提供了C語言和C＋＋語言的數學函數接口，從Matab5.1版本開始，MathWorks公司推出了一系列的Matlab自帶編譯器來解決Matlab與C＋＋接口問題，LCC編譯器可以將Matlab的C/C++數學庫編譯成VC＋＋能識別的代碼嵌入VC＋＋環境，用戶可以方便的在VC＋＋的IDE（集成開發環境）中調用這些代碼。

1.3 利用Matcom

Matcom是MathTools公司推出的一個能將M文件轉化成相同功能C＋＋代碼的工具，是為Matlab中的M文件進行高效解釋和調試的集成開發環境，Matcom編譯M文件，先將M文件按照與Matcom的cpp庫的對應關系，翻譯為cpp源代碼，然后用對應版本的C編譯器將.cpp文件編譯成相應的.exe文件。

本文采用的是第一種方法，利用VC++強大的可視化功能編輯應用程序對話框，方便對采集卡的控制，采集數據，在VC＋＋環境中調用Matlab Engine函數，對采集到的數據進行處理，并顯示處理后的圖形。

2 本文所用采集卡簡介^[8]：

本文采用UA302型USB采集卡，這種采集卡具有16bit的分辨率，滿量程時精度優于0.02％，最高采樣頻率可達100KHz，輸入通道為16或32模入通道，可以采用定時器觸發和軟件觸發兩種觸發方式。UA302采集卡可以使用各種Windows編程工具編程，專用的動態鏈接庫UA300.DLL提供了簡潔高效的采集和控制函數，支持UA302采集卡的各種功能，用戶可簡單方便的調用這些函數完成各種采集工作。本文要用到的采集卡函數：

OpenUA300 打開UA302設備

CloseUA300 關閉UA302設備

minit 單或多通道多點采集初始化（第一種方式）

readdata 單或多通道多點采集（第一種方式）

3 混合編程實例：

3.1 用VC＋＋6.0編寫如圖1所示的基于對話框的應用程序界面

對話框上的Button控件用來控制采集卡采集信號并對其進行處理，以灰色顯示的按鈕在程序運行時不可用，Picture控件用來顯示采集到的信號。

圖1 應用程序界面

3.2本文用到的MatlabEngine函數：

engopen 打開Matlab引擎

engcolse關閉Matlab引擎

mxCreateDoubleMatrix創建雙精度數據類型的Matlab矩陣

engPutVariable向Matlab引擎傳輸一個矩陣

engOutputBuffer創建字符緩沖區以獲取Matlab的文本輸出

engEvalString執行Matlab命令

3.3程序的具體實現：

本程序使用了多線程編程技術，除了主線程外采用了兩個輔線程，一個用來采集信號數據，另一個用來顯示采集到的信號。

采集數據線程程序：

UINT AdoptDataThreadProc(LPVOID pParam)//采集數據線程函數，該線程不能停否則會有漏點

{

//初始化端口,用于單次采樣

minit(husb,0,1,1);

readdata(husb,singleaddata,6000000/SampFrequency,1024);

return 1;

}

繪制波形線程程序：

UINT DrawThreadProc(LPVOID pParam) //該線程負責繪制波形

{

do

{

CDC *pDC=pWnd->GetWindowDC();

CBitmap *m_pBitmap;

CDC *m_pdcmem;

m_pdcmem=new CDC;

m_pBitmap=new CBitmap;

m_pdcmem->CreateCompatibleDC(pDC);

m_pBitmap->CreateCompatibleBitmap(pDC,rect1.right,rect1.bottom);

CBitmap* poldbitmap=m_pdcmem->SelectObject(m_pBitmap);

NCCDraw(m_pdcmem,1);

Sleep(100);

pDC->BitBlt(0,0,rect1.Width(),rect1.Height(),m_pdcmem,0,0,SRCCOPY); m_pdcmem->SelectObject(poldbitmap);

Sleep(1);//可有可無

delete m_pBitmap;

delete m_pdcmem;

pWnd->ReleaseDC(pDC);

}while(1);

return 1;

}

這兩個線程在單擊“采集”按鈕時被啟用，程序如下：

void CVcMatlabDlg::OnBtnAdoptData() //首先打開斷端口，然后再開線程用來采集

{

husb=OpenUA300();

AdoptDataThread=AfxBeginThread(AdoptDataThreadProc,0,THREAD_PRIORITY_NORMAL); DrawThread=AfxBeginThread(DrawThreadProc,0,THREAD_PRIORITY_NORMAL);

GetDlgItem(IDC_BTN_ADOPT)->EnableWindow(FALSE);

GetDlgItem(IDC_BTN_STOP)->EnableWindow(TRUE);

}

用上面的程序采集頻率為1000Hz的正弦信號后的圖形如圖2：

采集到的數據在單擊“FFT”按鈕時被處理，Matlab Engine就是在這個函數里被調用的，程序如下：

圖2 采集到的正弦信號

void CVcMatlabDlg::OnBtnFft()

{

// TODO: Add your control notification handler code here

Engine *ep;

mxArray *X=NULL;

mxArray *Num=NULL;

mxArray *Frequency=NULL;

char buffer[1024];

if (!(ep=engOpen("\0")))

//打開Matlab引擎，建立與本地Matlab的連接

{

AfxMessageBox("Can't start MATLAB engine!");

exit(-1);

}

//參與matlab運算的參數都是矩陣形式，因而要將參數轉換為Matlab可接收的矩陣形式

X=mxCreateDoubleMatrix(1,1024,mxREAL);

Num=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);

Frequency=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);

double var1=(double)SampNum;//強制轉換SamNum和SampFrequency從short到double

double var2=(double)SampFrequency;

memcpy((double*)mxGetPr(Num),(double*)&var1,sizeof(double));

memcpy((double*)mxGetPr(Frequency),(double*)&var2,sizeof(double));

double var3[1024];

for (int i=0;i<1024;i++)

{

var3=(double)(singleaddata/1);

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