苏州嵌入式开发培训_图形化系统设计:缩短开发时间的嵌入式设计

小嵌

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概览

将近50%的设计延迟或是无法面市；即便在推出之后，也仍有将近30%的设计宣告失败 [1]。 导致类似许多问题的直接原因是：随着平均代码长度在过去5年增长了近10倍，嵌入式系统日趋复杂 [2]。 此外，随着嵌入式系统日益普及，机器制造商、测试工程师、控制工程师等许多领域的专家都需要嵌入式技术来开发系统，而他们目前又都不具备开发嵌入式系统的技能。随着系统日趋复杂，随着需要该技术的非嵌入式专家日益增多，人们迫切需要一种新的嵌入式设计方法。

图形化系统设计革命性地解决了设计问题，它将直观的图形化编程和灵活的商用现成（COTS）硬件融为一体，帮助工程师和科学家更有效地设计、建模、部署嵌入式系统。用户通过图形化系统设计，在设计的各个阶段采用单一的环境，从而提高生产效率、节省成本。

嵌入式设计的图形化编程

许多嵌入式系统可自主运行，需要并行处理许多有特殊定时要求的任务。假设某个机器控制系统用以控制直线台、旋转多轴、控制照明并读取视频数据；在这样一个系统中，则必须以确定、实时、并行的方式开展多进程。 若在此类应用中采用C等传统且基于文本的工具，会令复杂性立刻提高。

LabVIEW相反却可借助自身功能，轻松开发复杂编程和定时模型。 早在20多年之前，NI便创造出具有LabVIEW图形化开发环境形式的组件和技术。 LabVIEW通过编码结构实现定时，完美地将定时融入代码；若想表示并行只需如图 1所示，拖入另一个循环。


图 1. LabVIEW的并行定时循环直观地显示出并行任务

文本代码令各领域的众多专家们难以实现该水平的定时与并行；而图形化表示对于科学家和工程师而言，却显得更为清晰、更易访问。如果LabVIEW范例被扩展至包括FPGA和微处理器的芯片，您会发现：LabVIEW还能以同样的一致性和可升级性，轻松管理硅芯片的并行架构。

嵌入式系统设计的另一项关键需求是：软件平台应当用于实时嵌入式设计常用的各类算法设计浏览。Edward Lee博士身为伯克利（Berkeley）地区加利福尼亚大学（University of California）在嵌入式软件平台方面的研究领袖，将设计浏览统统视作运算模型 [3]。 这些运算模型与系统设计师浏览系统的方式匹配，最大程度降低了将系统要求转换为软件设计的复杂性。

在过去的几年里，LabVIEW已经扩展性地纳入了多种运算模型，从而更好满足了嵌入式系统设计师及其各种技术装置的需求。 LabVIEW现已包括基于文本的数学、连续时间仿真、状态图和图形化数据流模式，用以代表各类算法。 LabVIEW还纳入交互式工具，从而推进数字滤波器、控制模型、数字信号处理算法的设计体验，令此类垂直应用的设计更为简易。现在，我们将拭目以待，见证您如何在灵活的COTS硬件平台上实施这些算法，并极大地降低第一次建模的时间。

商用现成建模平台

如前所述，由于许多设计延迟或是根本无法面市，甚至更糟；由于设计会在推出之后宣告失败，我们必须采取行动，确保以更短的时间获得更优质的产品。一举两得的途径之一便是：通过更快地在设计中集成实际信号和实际硬件，更好地建模系统，从而实现优质设计的迭代并能更早发现（并解决）问题。

如 图 2的设计过程所示，LabVIEW FPGA模块能够将LabVIEW设计下载到NI的FPGA硬件上；LabVIEW已能够通过该模块，将算法设计与逻辑设计相互结合。现在我们可以集中精力，探寻缩短硬件路径的效率与手段。


图 2. 反映软件和硬件独立设计过程的典型性嵌入式系统软硬件设计过程嵌入式代码阅读工具, 不锈钢嵌入式热板, 嵌入式在线仿真, 嵌入式系统软件架构, 嵌入式设计原则, 嵌入式系统写入, 机械嵌入式开发论坛, 嵌入式定时器计算, 嵌入式流量开关, 嵌入式gui图形库, 嵌入式按键查询书籍, 上海嵌入式驱动培训, 嵌入式工程师外包, 为什么干嵌入式那么累, 嵌入式AD接口实验, 嵌入式程序设计实例, 步科触摸屏嵌入式, 嵌入式硬件和软件好, 瑞芯微嵌入式笔试, 嵌入式测试软件开发, 嵌入式地板散热器,

目前，若您在为最终的部署创建自定义硬件，则很难并行开发软件和硬件。因为只有进入系统集成阶段，软件方能在实际的硬件上接受测试。此外，您并不希望进行纯理论型的软件开发；在系统集成测试阶段纳入I/O并通过实际信号测试设计，可能造成：发现问题时为时已晚，因而无法按时完成设计。

许多设计者目前采用测试板卡一类的方式，建模系统。 然而，此类板卡往往只包括少数的模拟和数字I/O通道，很少包括视觉、运动或同步I/O的能力。此外，设计师往往只是为证明概念，便不得不将时间浪费在开发传感器或特定I/O的自定义板卡上。

如 图 3 所示，通过灵活的COTS建模平台，您却能真正简化该过程，并省去许多配合硬件验证和板卡设计的工作。 当今，任何人都能步入电子商店，插接内存、主板、外设等组件，创建PC；图形化系统设计与PC非常类似，力争实现同样标准的建模平台。


Figure 3. Stream-lined development flow with Graphical System Design

对于许多系统而言，建模平台必须纳入与最终发布完毕的系统相同的组件。 这些组件通常是：用于执行确定算法的实时处理器、用于高速处理或将实时处理器连至其他组件的可编程数字逻辑，以及各类I/O与外设 [图 4]。最后，若畅销I/O在与各个系统配合使用时，无法满足您的全部需要，平台也应能在需要时得到扩展并接受定制。


图 4. 嵌入式系统的典型组件

National Instruments公司提供了数种类型的建模平台，其中包括NI CompactRIO。该平台含有嵌入式系统的所有基本模块。 该控件包含一个运行实时操作系统的32位处理器。 CompactRIO背板包含的FPGA可执行高速处理，且为包含模拟输入与输出、数字输入与输出、计数器/定时器等功能的I/O模块，配置并提供实际接口。 每个模块都包括：与传感器和激励器的直接连接，以及内置的信号调理与隔离。 同时包括的模块开发包令开发者通过平台扩展，纳入自定义模块