MATLAB是Mathworks公司推出的針對(duì)數(shù)值計(jì)算的交互式軟件,具有強(qiáng)大的數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示功能;MATLAB以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的工具箱使得他的編程極為簡(jiǎn)單,可大幅縮短應(yīng)用程序開發(fā)周期,提高編程效率。因而JAVA通過VC++實(shí)現(xiàn)MATLAB的圖形處理和顯示是提高效率的一種可行策略。最終實(shí)現(xiàn)JAVA、MATLAB通信必須解決兩方面的問題:一是JAVA與VC++的通信;二是VC++與MATLAB的通信。

本系統(tǒng)（是分布式網(wǎng)絡(luò)多代理系統(tǒng)中的一代理服務(wù)器——人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器）的功能實(shí)現(xiàn)是：從JBUILDER開發(fā)環(huán)境的JAVA程序通過調(diào)用包含MATLAB圖形處理和顯示功能DLL，實(shí)現(xiàn)圖像顯示。其中VC需要MATLAB的“title.m、xlabel.m、ylabel.m”三個(gè)文件和為實(shí)現(xiàn)圖形處理顯示編寫的文件“errorpicture.m”。系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境是：WindowXP操作系統(tǒng)、VisualC++6.0和JBUILDER6.0開發(fā)工具、MATLAB6.5軟件。

1 實(shí)現(xiàn)JAVA與VC通信方法簡(jiǎn)介

JAVA與VC的交互可以通過各自單獨(dú)運(yùn)行的程序讀寫約定的格式的文件來交流，但是通信的實(shí)時(shí)性不能保證；可以利用CORBA機(jī)制，通過定義IDL接口的客戶機(jī)/服務(wù)器(CLIENT/SERVER)的形式通訊，這加大了系統(tǒng)簡(jiǎn)單功能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜化；還可以通過JNI（Java Native Interface）或RMI（Remote Method Invo ca tion）等方法實(shí)現(xiàn)。

在 微軟 的操作系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)本機(jī)程序之間的通信應(yīng)用JNI機(jī)制較方便快捷、穩(wěn)定可靠，并能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。本示例系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)就使用了此機(jī)制。

1.1 實(shí)現(xiàn)JAVA與VC++（DLL）互連

首先在JBUILDER中建立一工程，如：MASS，使用MASSFrame為框架（Frame）的類名。

系統(tǒng)為了使用VC中實(shí)現(xiàn)的MATLAB圖形處理的DLL，需在JAVA文件的class MASSFrame中，添加如下一些代碼：

public native void showPicture();

//實(shí)現(xiàn)調(diào)用的DLL中函數(shù)申明

static

{

System.loadLibrary ("showpicture");

//使用DLL文件，其名稱是“showpicture.dll”

}

void jBShowPicture_actionPerformed(ActionEvent e)

{

showPicture();

//JAVA程序?qū)LL中函數(shù)的使用

}

1.2 系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)置與編譯

須對(duì)使用DLL中MATLAB函數(shù)的JAVA文件編譯屬性進(jìn)行設(shè)置，在JBUILDER工具中的Project視圖區(qū)域找到class MASSFrame.java（各開發(fā)者確定的文件名可能不同）的文件，選中后按下鼠標(biāo)右鍵，在出現(xiàn)的菜單中選擇“Properties”項(xiàng)，接著按照“Build->RMI/JNI->Generate JNI header file”找到“Generate JNI header file”項(xiàng)目，選定。編譯該文件，可得相應(yīng)的h文件。本系統(tǒng)產(chǎn)生“mass_ MASSFrame.h”，其中調(diào)用的函數(shù)為：“JNIEXPORT void JNICALL Java_mass_MASSFrame_showPicture (JNIEnv *, jobject); ”。

如果僅使用 SUN 公司的JDK來實(shí)現(xiàn)，須用javah.exe將javac.exe編譯生成的class文件去生成對(duì)應(yīng)的h文件，接著修改h文件，即將文件所在的包層次，在被調(diào)用的函數(shù)名上體現(xiàn)出來，也就是“JNIEXPORT void JNICALL Java_MASSFrame_showPicture (JNIEnv *, jobject); ”修改為上面的調(diào)用函數(shù)名。

1.3 JAVA應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行

將VC生成的DLL文件拷到JBUILDER當(dāng)前運(yùn)行程序的目錄下，執(zhí)行程序，就實(shí)現(xiàn)JAVA系統(tǒng)和MATLAB的通信。本示例系統(tǒng)的DLL是“showpicture.dll” （即下面的“實(shí)現(xiàn)VC、MATLAB通信方法簡(jiǎn)介”所產(chǎn)生的）。其運(yùn)行結(jié)果顯示圖如圖1：

2 實(shí)現(xiàn)VC、MATLAB通信方法簡(jiǎn)介

MATLAB提供了許多方法與VC程序的通信：MATLAB引擎(ENGINE)模式，采用了客戶機(jī)/服務(wù)器(CLIENT/SERVER)的計(jì)算形式,通過MATLAB應(yīng)用程序接口(API)中有關(guān)函數(shù),在VC環(huán)境中調(diào)用MATLAB函數(shù),但此種方法需要MATLAB環(huán)境后臺(tái)支持,因此系統(tǒng)必須安裝MATLAB；MATLAB本身提供的MCC工具編譯，編譯m文件生成VC++或c語言，直接在VC中使用；MATLAB的MEX工具將m文件編譯成DLL，供VC調(diào)用。。。。。。

MATLAB現(xiàn)具有的MATLAB Add—in（其包裝了MCC、MEX）更方便了第二、三種方法的應(yīng)用，現(xiàn)本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)就是以第三種為基礎(chǔ)的。

2.1 MATLAB與VC實(shí)現(xiàn)互連

為了在開發(fā)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)MATLAB的具體功能的調(diào)用，應(yīng)首先在操作系統(tǒng)中安裝MATLAB工具軟件，之后并運(yùn)行此工具軟件，依次執(zhí)行“mex –setup；mbuild –setup；cd (p refdir); mccsavepath;”命令。之后運(yùn)行VC開發(fā)工具，從VC++菜單中依次打開“Tools->Customize->Add-ins and Macro Files”，選中MATLAB Add—in宏，可以看到工具欄中多了一個(gè)

。現(xiàn)在VC就可以利用它來得到m文件所對(duì)應(yīng)的c、c++文件。

2.2 開發(fā)工具VC運(yùn)行環(huán)境設(shè)置

開發(fā)時(shí)，須對(duì)VC的開發(fā)環(huán)境變量進(jìn)行設(shè)置。通過“Tools->Options->Directories”找到的“Directories”項(xiàng)中添加環(huán)境變量。

添加頭文件和庫文件搜索路徑有（本計(jì)算機(jī)的文件搜索路徑為）：

F:/MATLAB6P5/EXTERN/INCLUDE

F:/MATLAB6P5/EXTERN/INCLUDE/CPP

同時(shí)將MATLAB的鏈接庫添加到VC中。從“Tools->Options->Directories”中“Show directories for：”下拉框里選擇“Library files”，然后再在“Directories”項(xiàng)中添加環(huán)境變量。

F:/MATLAB6P5/EXTERN/LIB

F:/MATLAB6P5/EXTERN/LIB/WIN32

F:/MATLAB6P5/EXTERN/LIB/WIN32/MICROSOFT/MSVC60

上述為VC編譯MATLAB的m文件生成C代碼的環(huán)境。同時(shí)為了編譯JNI的h文件，還須通過菜單Tools.和Project添加如下頭文件和庫文件搜索路徑：

D:/JBUILDER6/JDK1.3.1/INCLUDE

D:/JBUILDER6/JDK1.3.1/INCLUDE/WIN32

2.4 VC生成DLL

本系統(tǒng)首先用VC建立“MATLAB Project Wizard”項(xiàng)中名稱為showpicture的Project，其中Project的選項(xiàng)結(jié)果如下圖2所示：

將1.2中生成的mass_ MASSFrame.h文件拷貝到系統(tǒng)目錄下，并添加到VC的“FileView”中“HeadFiles”里面。

在VC中為了對(duì)JAVA程序提供可調(diào)用的函數(shù)，須在“showpicture.c”文件中添加：

#include " mass_ MASSFrame.h"

//dll導(dǎo)出的JAVA調(diào)用函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)部分

JNIEXPORT void JNICALL

Java_mass_MASSFrame_showPicture

(JNIEnv *en, jobject ob)

{

showpictureInitialize();//初始化

mlfErrorpicture();//圖像顯示

mlfHGWaitForFiguresToDie();//關(guān)閉顯示相關(guān)資源

}

“F7”編譯程序，于是便得到“showpicture.dll”。

2.3 脫離MATLAB環(huán)境運(yùn)行的支持文件

為了在沒有安裝MATLAB應(yīng)用軟件的環(huán)境下，能夠使用其功能的DLL，須在運(yùn)行此DLL的目錄中添加一些文件，而這些文件可以通過工具欄中的“MATLAB Add-in Packager”獲得。按照此工具默認(rèn)的配置運(yùn)行，得到一個(gè)zip壓縮文件，使用時(shí)，將其解壓到DLL文件所在的目錄中，DLL就能脫離MATLAB環(huán)境使用。

3 結(jié)論

采用JAVA系統(tǒng)在對(duì)外服務(wù)時(shí),利用MATLAB完成軟件核心算法設(shè)計(jì)和圖形處理、顯示,很大程度上降低了編程難度和工作量, 縮短開發(fā)周期,并提高了軟件的可靠性。基于VC++6.0實(shí)現(xiàn)JAVA和MATLAB的通信——利用VC編譯器調(diào)用包含MATLAB處理功能的動(dòng)態(tài)連接庫實(shí)現(xiàn)脫離MATLAB環(huán)境下運(yùn)行實(shí)現(xiàn)JAVA和MATLAB二者的緊密結(jié)合，更極大拓展了MATLAB的應(yīng)用范圍，并同時(shí)也深化了JAVA和MATLAB的應(yīng)用能力。

附注：errorpicture.m文件的內(nèi)容如下：

function errorpicture()

s='NN/訓(xùn)練誤差結(jié)果顯示.txt';

fid=fopen(s,'r');

while (feof(fid))~=true

[x,n]=fscanf(fid,'%12f');

end;

if(n>1)

t=1:1*100:n*100;

plot(t,x);

ylabel('誤差絕對(duì)值');

xlabel('訓(xùn)練次數(shù)（次）');

title('人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差結(jié)果顯示圖');

grid;

end;

fclose(fid);