来源：《电子技术应用》

在ｍａｔｌａｂ环境下实现对硬件资源的访问 摘要：在ｍａｔｌａｂ环境下对硬件资源如ｉ／ｏ端口或存储单元进行访问的方法进行讨论，通过ｍｅｘ程序的设计，ｍａｔｌａｂ可以访问硬件资源，与硬件进行数据交换，也可以在外部程序中调用ｍａｔｌａｂ的函数。在ｍｅｘ程序中需要将ｍａｔｌａｂ下的数据格式进行转换为ｃ语言可以处理的数据类型。最后，结合应用实例说明ｍｅｘ程序的设计。 关键词：硬件资源 访问 ｍａｔｌａｂ ｍｅｘ程序

ｍａｔｌａｂ语言是一种高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。尽管ｍａｔｌａｂ本身的编程和数据处理的环境是完整的和自成体系的，可经常在这种环境下，仍有必要与外部的程序和数据进行通讯和数据交换，如需要控制数据采集板的硬件，读取采集后存于数据缓存区的数据等；为此它提供了应用程序接口（ａｐｉ）函数来支持这样的操作，这样可以利用该函数来访问硬件资源。ｍａｔｌａｂ环境提供了ｍｅｘ－文件，利用该文件可以调用用户自己的ｃ语言或ｆｏｒｔｒａｎ语言程序，就像调用内部函数一样方便，这些程序是ｍａｔｌａｂ编译器自身可以加载和运行的动态连接子程序库。本文主要就如何利用ｍｅｘ文件实现在ｗｉｎｄｏｗｓ环境下对数据采集硬件资源的控制和访问。

１ ｗｉｎｄｏｗｓ环境下对硬件资源的访问

我们有时可能需要在ｍａｔｌａｂ下直接操作ｉ／ｏ端口，或者自己设计了专用的数据采集硬件设备并在ｍａｔｌａｂ下使用，希望能够访问这些硬件资源。由于ｍａｔｌａｂ是在ｗｉｎｄｏｗｓ环境下运行，要在它的环境下实现对硬件资源（如ｉ／ｏ端口或存储单元）的访问，就有必要了解ｗｉｎｄｏｗｓ下对硬件进行操作的原理。

在ｗｉｎｄｏｗｓ中，操作系统对ｉ／ｏ端口进行保护，它将检查是否允许当前程序对这个端口进行操作，如果允许，操作系统就代为执行ｉ／ｏ指令；否则，操作系统就会采取相应处理步骤，要么中止该程序，要么向用户报警。

在ｗｉｎｄｏｗｓ中，真正的核心是ｖｍｍ（虚拟机管理器）和ｖｘｄ（虚拟设备驱动程序），它们工作在特权级０上，控制着整个系统的运转。正是ｖｍｍ和ｖｘｄ一起负责管理ｉ／ｏ端口操作。系统正常运转后，如果应用程序执行了１条ｉ／ｏ指令， ｖｍｍ接收到这个消息后，它将调用曾申请截获该端口的ｖｘｄ 提供的处理函数。此时ｖｘｄ可能会根据程序的需要选择采取以下四种动作之一：忽略这条ｉ／ｏ指令；仿真执行ｉ／ｏ指令；局部解除对该端口截获；代替应用程序执行ｉ／ｏ指令。如果ｉ／ｏ端口被保护，则应用程序需要利用ｖｘｄ程序进行访问，否则应用程序可以直接进行访问。系统初始化完毕后，没有ｖｘｄｓ申请要截获的ｉ／ｏ端口对应用程序来说就是可直接使用ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ指令进行访问。

对内存单元的访问要复杂一些，一般情况下硬件使用的是物理地址如ｄ８００：０。而在ｗｉｎｄｏｗｓ中，内存采用平板模式，利用分页式的内寸管理方案，即内存段起始地址为０，而偏移地址是线性地址，这样要访问实际的物理地址，就要先将物理地址变换为线性地址，而后利用指针对线性地址进行操作，就如同对其它内存单元进行操作一样。在ｗｉｎｄｏｗｓ中，可以调用ｓｄｋ中的ｍａｐｐｈｙｓｔｏｌｉｎｅａｒ服务函数将物理地址转换为线性地址，也可以利用现有的ｖｘｄ程序进行转换，如使用ｖｔｏｏｌｓｄ公司的ｍａｐｄｅｖ．ｖｘｄ。

２ ｍａｔｌａｂ环境下ｍｅｘ程序的设计

ｍｅｘ程序提供了ｍａｔｌａｂ和外部应用程序（如ｃ语言程序）的接口，它自身包含两部分代码：（１）执行外部程序中的计算和输入／输出命令的程序