基于Matlab Coder将matlab代码转换成c代码

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最近在做信号处理相关的功能，首先在matlab上做仿真，之后使用c/c++实现，然后尝试使用Matlab Coder做转换功能。
参考：
基于MATLAB Coder将matlab代码转换成C代码
 官网视频讲解
 matlab调用c/c++代码
特此感谢！

一、概念及开发流程

MATLAB Coder可以从MATLAB代码生成独立的、可读性强、可移植的C/C++代码。
通俗地说，就是将写好的matlab功能模块代码转换为c/c++代码，然后我们在此基础上进行改进。
本文开发环境：Win10 64、VS2015、Matlab R2016A。

开发流程：使用MATLAB Coder产生C代码的3个步骤：

开发实现特定算法功能的MATLAB代码及其测试文件

检查MATLAB代码的兼容性，确保MATLAB代码中的语句都能被转换成C代码(有些matlab代码语句并不能生成c/c++代码，例如matlab中的imread、imshow、plot等函数）

利用MATLAB Coder生成c/c++代码，并在VS2015中验证。

二、实践测试

参考的文章中给出了功能模块代码与测试代码分离的思想，因此本文借鉴这种思想，进行实践测试。
当然功能模块a.m文件可以作为b.m文件的调用，在编译时两个都要选中进行编译（可以理解为依赖），不过本文暂时不涉及该功能的实现。

2.1 Matlab功能模块代码及其测试代码

myfft.m
对输入的数据去除直流分量并进行FFT。其中，%#codegen用来防止出现警告错误

 %#codegen
 function B = myfft(v1,N)
 v1=v1 - mean(v1);
 B = fft(v1,N);

test_main.m
产生数据集并测试

f=100;                  %信号频率Hz
Fs=1000;                %采样频率
N=256;                  %采样点数
t=(0:N-1)/Fs;           %采样时间s
S=1000*sin(2*pi*f*t)+20*randn(size(t));  %信号采样值

%B = meanVal(S,N) 
B = myfft(S,N);
f =((-N/2):(N/2-1))*Fs/N;
plot(abs(B))
title('Amplitude Spectrum of S')
xlabel('f (Hz)')
ylabel('|P1(f)|')

matlab输出：

f = (N-1)Fs/N = 261000/256=100Hz。

2.2 利用MATLAB Coder生成c/c++代码

在命令窗口，输入mex -setup,选中一个存在的编译器，笔者这里自带了一个c编译器，读者也可以切换为c++编译器(输入mex -setup C++)。
在命令窗口输入coder(图形界面)，回车，弹出MATLAB Coder Project对话框（或在matlab软件的界面中点击MatLab Coder图标）。
（1）在Select模块中选择我们想要编译的功能模块myfft.m

（2）点击Next

上图红色方框处也可以继续添加功能模块的.m文件。
（3）点击Next，进入Define Input Types界面。输入test_main.m测试文件，点击Autodefine Input Types按钮，从而使得matlab能自动检测出功能模块函数的接口变量的维度和类型。

（4）点击Next，点击check for issues按钮。

（5）点击Next，点击Generate按钮，生成了C/C++代码。

生成成功后如下图，可以在lib文件下查看到该文件。

2.3 VS2015验证

利用VS2015在lib同级目录下的文件夹libvs中建立工程myfftprj，将所有的.c .h导入工程。
由于物理路径的关系，修改当前工程头文件路径即可。

我们发现工程中输入实例输入为空，因此根据test_main.m文件需要进行修改。

/*
 * Arguments    : double result[256]
 * Return Type  : void
 */
static void argInit_1x256_real_T(double result[256])
{
	int idx1;
	const double pi = 3.141592653589793;
	const double Fs = 1000; //采样频率
							/* Loop over the array to initialize each element. */
	for (idx1 = 0; idx1 < 256; idx1++) {
		/* Set the value of the array element.
		Change this value to the value that the application requires. */
		double t = idx1 / Fs;
		result[idx1] = 100 * sin(2 * pi * 100 * t);;//argInit_real_T()
	}
}

同时输入参数N也要进行适当修正，添加<stdio.h>和getchar()等辅助打印函数。
这里需要注意的是，生成的c++代码输出变量是根据实际输出决定的一个结构体类型变量，我们要在理解该结构体的基础上进行调试及打印。
比如当输出复数时，类型为emxArray_creal_T，当输出实数时，类型为emxArray_real_T。
代码：

/* Include Files */
#include "../rt_nonfinite.h"
#include "../myfft.h"
#include "main.h"
#include "../myfft_terminate.h"
#include "../myfft_emxAPI.h"
#include "../myfft_initialize.h"

#include <stdio.h>

/* Function Definitions */
void printArr(emxArray_creal_T *arr, int size)
{
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		  printf("%4d    %8.4f    %8.4f \n", i, (arr->data[i]).re, (arr->data[i]).im);
		//printf("%4d    %8.4f \n", i, arr->data[i]);
	}
}
/* Function Declarations */
static void argInit_1x256_real_T(double result[256]);
static double argInit_real_T(void);
static void main_myfft(void);

/* Function Definitions */

/*
 * Arguments    : double result[256]
 * Return Type  : void
 */
static void argInit_1x256_real_T(double result[256])
{
	int idx1;
	const double pi = 3.141592653589793;
	const double Fs = 1000; //采样频率
							/* Loop over the array to initialize each element. */
	for (idx1 = 0; idx1 < 256; idx1++) {
		/* Set the value of the array element.
		Change this value to the value that the application requires. */
		double t = idx1 / Fs;
		result[idx1] = 100 * sin(2 * pi * 100 * t);;//argInit_real_T()
	}
}

/*
 * Arguments    : void
 * Return Type  : double
 */
static double argInit_real_T(void)
{
  return 0.0;
}

/*
 * Arguments    : void
 * Return Type  : void
 */
static void main_myfft(void)
{
  emxArray_creal_T *B;
  double dv0[256];
  emxInitArray_creal_T(&B, 2);

  /* Initialize function 'myfft' input arguments. */
  /* Initialize function input argument 'v1'. */
  /* Call the entry-point 'myfft'. */
  argInit_1x256_real_T(dv0);
  myfft(dv0,256 , B);  //argInit_real_T()
  printArr(B, 256);
  emxDestroyArray_creal_T(B);
}

/*
 * Arguments    : int argc
 *                const char * const argv[]
 * Return Type  : int
 */
int main(int argc, const char * const argv[])
{
  (void)argc;
  (void)argv;

  /* Initialize the application.
     You do not need to do this more than one time. */
  myfft_initialize();

  /* Invoke the entry-point functions.
     You can call entry-point functions multiple times. */
  main_myfft();

  /* Terminate the application.
     You do not need to do this more than one time. */
  myfft_terminate();

  getchar();
  return 0;
}

输出：

三、Matlab小技巧

不以科学计数法显示（参考文章）

format short g

c/c++生成.m文件的demo （参考 matlab调用c/c++代码）

#include "mex.h"
//使用MEX必须包含的头文件
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], 
                 int nrhs, const mxArray *prhs[]){
    mexPrintf("hello world\n");
}
mex hello.c
hello  %脚本运行