emlc——让MATLAB的代码进入单片机
通常情况下,如果我在MATLAB上完成了某个功能(比如某图像识别的算法),却想把它用在单片机上,需要自己再写一遍C的代码。(我这里说的单片机确切的来说还是指所有微控制器比较好)。但有了emlc,事情将被大大简化。本文旨在初步介绍emlc,更多内容请查看MathWorks公司的官方资料。
emlc是MATLAB中的一条命令,可以将MATLAB的代码转为C语言,在我看来,这应该算得上是每一位嵌入式开发者的有力工具了。在MATLAB中输入help emlc,就可以看到它的帮助文件,其中第一句话就是非常令人兴奋的:\Generate C code from MATLAB code.―,接下来是它的用法:\options] [files] fun1 [fun2 ...]‖。
读者在看emlc用法之前最好先看看这3篇文章,确保各项准备工作齐全后再进行试验。 《在emlc之前要做好的事情(1)》 《在emlc之前要做好的事情(2)》 《在emlc之前要做好的事情(3)》
本人认为emlc中比较重要的参数有以下几个:
-T
RTW - 生成嵌入式C代码,并生成相应的库文件。 RTW:LIB - 同上。
RTW:EXE - 生成C代码,并生成相应的EXE文件。 -c 意思是只生成代码,不进行编译(没有.o文件),这样做的前提是在-T RTW的情况下。这样做可以方便快速的进行转换和更改。 -d 设置输出目录。
-eg 设置函数参数的类型。一般如果你的函数有输入的参数,那最好在emlc中加上这个。具体用法见下面的实例。 -o 设置输出文件的文件名
-report 返回emlc的提示信息,包括错误信息,这个会有助于程序的调试。 -s
emlc foo -eg { single(0), double(0) } 就是在转换过程中,设定foo函数的第一个参数是single型数据,第二参数是double型数据。 2、
emlc -c -T RTW -d build02 -report kalman02.m -eg{z}
将kalman02.m转换成C代码并输出到build02目录中,不进行编译,参数类型满足z这个矩阵,(之前要先定义z和z中的数据),并将emlc的相关信息输出。
以上均是本人从MATLAB官方的资料中整理总结的,只是为了简单介绍MATLAB在嵌入式的应用,尤其是emlc。其中大部分是本人直接翻译过来的(这也是为了让读者得到最接近于权威的资料),但限于本人英语水平有限(六级还没过),所以在翻译的过程中可能会有些问题,请各位多多包含。本人在这里保证该函数在MATLAB R2010a中存在及其功能的强大,并且本人已经成功将MATLAB代码转为C代码。本人强烈建议读者直接去看MathWorks公司的官方手册和帮助文件,只有看了那些文件,您才能体会到MATLAB在嵌入式领域所能完成的强大功能,尤其是Real-Time Wokshop。
文章一:在emlc之前要做好的事情(1)
在上文《emlc——让MATLAB的代码进入单片机》的开头,我要补充一些内容,那就是在emlc之前还要做一系列类似配置环境的前提工作,只有这样,它才能正常进行它的转换工作。 步骤一、安装MATLAB。 貌似MATLAB7.0没有这个功能,但可以确定的是MATLAB R2010a是肯定有的(因为我用的就是这个)。安装2010的时候还要选上它的Real-Time Workshop product,要不也无法生成C代码。安装好以后,运行主程序,界面如图所示:
接下来进行一系列的操作,详情请参考MathWorks的官方说明。 步骤二、安装C/C++编译器。在MATLAB主程序中输入命令: mex –setup
这时MATLAB会返回如下信息: >> mex -setup
Please choose your compiler for building external interface (MEX) files: Would you like mex to locate installed compilers [y]/n?
这时输入y 再按enter继续,随后就会返回选择编译器的如下信息(不同电脑回略有不同,详见下面的说明): Select a compiler:
[1] Lcc-win32 C 2.4.1 in E:\\PROGRA~1\\MATLAB\\R2010a\\sys\\lcc
[2] Microsoft Visual C++ 2005 SP1 in E:\\Program Files\\Microsoft Visual Studio 8
[0] None
Compiler:
这里不同电脑可能会显示不同的信息,原因就在于之前电脑里装的编译器不同,有些人可能装了VC++ 2005(比如我的),有些人可能装了VC++ 2008等,还有人可能没有装过。
MATLAB R2010支持的编译器有如下几种: Lcc-win32 C 2.4.1
Microsoft Visual C++ 2008 Express Microsoft Visual C++ 2005 Microsoft Visual C++ 6.0 Open WATCOM C++ 1.7
如果你没有以上几种编译器,也不用担心,因为MATLAB安装包里自带了Lcc-win32 C,所以如果你什么也没装,也可以选择 [1] Lcc-win32 C 2.4.1 in E:\\PROGRA~1\\MATLAB\\R2010a\\sys\\lcc 作为你的C/C++ 编译器。操作方法就是先按你要选择编译器的对应的数字键,然后按回车输入。最后会返回一堆字符串,确认就可以了。
步骤三、设置编译器文件搜索路径和命名习惯。这一步用处不是特别大,就好像C语言中#include的默认路径一样,一般不用再设置,有兴趣的或者确实需要的人建议直接看看MATHWOKS的官方说明。在这里就提及一下:文件搜索默认是先对Embedded MATLAB中的目录进行搜索,然后再对MATLAB的路径进行搜索。工作原理如下图:
步骤四、令你的代码符合嵌入式MATLAB代码的语法规则。嵌入式MATLAB语言是MATLAB语言的一个子集。嵌入式MATLAB语言支持以下MATLAB的功能: 1、N维矩阵 2、矩阵运算
3、可变的数据长度 4、下标(类似a(i,j)) 5、复数 6、数值类型
7、双精度、单精度、整形数学运算
8、定点运算(相对于浮点运算) 9、程序流程控制(条件、循环)
10、所有MATLAB的算术、关系、逻辑运算符 11、子函数 12、固定变量 13、全局变量 14、结构体 15、字符串 16、函数句柄
17、帧(详见simulink中的基于帧信号的部分) 18、可变的输入、输出参数的数量 19、MATLAB函数子集
20、可以调用MATLAB的函数
当然了,它也有所不支持的MATLAB功能: 1、元胞数组
2、命令形式的调用(相对于函数形式的调用) 3、JAVA
4、矩阵的删除 5、嵌套函数 6、对象 7、稀疏矩阵
8、Try/catch语句 9、递归
所以这要求开发人员在编译之前对代码进行反复检查,以保证能够正常编译。另外在函数文件中插入 %#eml 可以在编译失败时获取该函数的错误信息,可以方便调试,强烈建议使用!而且如果你不加,他还会提示:
Warning: Missing %#eml in 'test1.m'.
Add %#eml to this file to indicate that it is Embedded MATLAB compliant.‖ *注:test1.m是我用来测试的函数文件。
所以还是插入的好,具体插入方法就像这样: function y = foo(u) %#eml y = 0;
for i = 1:.1:u y = y+i; end
步骤五、为代码生成配置必要的环境。这一步我个人认为默认设置已经足够,没有必要再做些什么配置。但我个人建议还是看一看的好,尤其是试一试MATLAB提供的可视化配置对话框,其实还是挺有意思的。具体方法如下: (1)如果是C-MEX代码的话,先输入命令: mexgen_cfg=emlcoder.MEXConfig;
然后双击workspace里面的mexgen_cfg或者直接输入命令: open mexgen_cfg;
运行效果如下图所示:
(2)如果是嵌入式C代码的话,输入
codegen_cfg=emlcoder.RTWConfig('system_target'); 其中 'system target' 可以是: 'grt'
是基于GRT的目标 (默认,即直接输入codegen_cfg=emlcoder.RTWConfig;),或者 'ert'
是基于ERT的目标。关于两者的区别,请读者自行查找MathWorks的官方资料。 然后和C-MEX一样,双击workspace里的codegen_cfg或者输入命令行: open codegen_cfg;
都是可以的。运行效果和上图相似。如果你emlc想使用你的配置生成转换代码的话,可以在emlc后面加入 -s
文章二:在emlc之前要做好的事情(2)
步骤六、指定主函数的输入参数类型。之所以要这么做,是因为与MATLAB不同,像C这种语言,所有的变量的类型都是固定不变的。所以你要事先告诉MATLAB这个变量的类型是什么,它才能正确的转换成C语言。当然,如果主函数里没有输入参数,或者你打算在