圖形化系統(tǒng)設(shè)計加速應(yīng)用實現(xiàn)和創(chuàng)新

圖形化的系統(tǒng)設(shè)計通過將軟件和可自定制的商業(yè)現(xiàn)成硬件進(jìn)行集成，幫助工程師徹底克服從開發(fā)到實現(xiàn)的挑戰(zhàn)。無論是風(fēng)機控制器、手機自動測試系統(tǒng)、又或者外科手術(shù)機器人等測控系統(tǒng)，通過這種途徑都可以對其最終的應(yīng)用進(jìn)行一個全面地設(shè)計實現(xiàn)。測量和控制的系統(tǒng)需要基于硬件來實現(xiàn)。圖形化系統(tǒng)設(shè)計方式為各種硬件設(shè)備提供了同一個開發(fā)平臺，給予工程師們可自定制的，商業(yè)現(xiàn)成的選擇來實現(xiàn)各種可行的解決方案。從通信、處理(處理器、DSP、FPGA)，再到模塊化的硬件I/O等硬件組件在這里會和運算模型以及編程模式一樣，被抽象到了系統(tǒng)層面。這樣，一旦工程師使用這一系統(tǒng)平臺進(jìn)行設(shè)計實現(xiàn)，就可以快速構(gòu)建開發(fā)周期中的各個階段。

實踐中的圖形化系統(tǒng)設(shè)計
目前，全球有超過110多個國家的6000多所大學(xué)在使用圖形化的系統(tǒng)設(shè)計方式。而圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺的高效率優(yōu)勢也影響著與測試測量、控制系統(tǒng)相關(guān)的各個行業(yè)。以Biorep Technologies公司為例，工程師們使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺來實現(xiàn)控制復(fù)雜的自動化醫(yī)療儀器(如圖3所示)。該系統(tǒng)設(shè)計平臺使Biorep的工程師們只需要很短的時間就能完全掌握軟硬件的開發(fā)技術(shù)，將公司預(yù)計的開發(fā)時間從一年減少到三個月。

圖3 通過使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計， Biorep Technologies將Perifusion系統(tǒng)(新一代細(xì)胞分泌物分析儀器)的開發(fā)時間從一年縮減到三個月

圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺可以滿足自動化測試對系統(tǒng)的需求，其軟件平臺抽象了圖形用戶界面、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)分析以及硬件I/O等，使得功能集成更加方便，同時也帶來了更好的可擴展性。例如Texas Instruments公司使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺開發(fā)了他們的電源管理IC產(chǎn)品的自動化測試平臺，將測試時間縮減了70%，并且同時將測試系統(tǒng)的測試產(chǎn)品覆蓋率提高了一倍。

通過圖形化系統(tǒng)設(shè)計，工程師們可以在一個開發(fā)平臺下設(shè)計各種解決方案，滿足各種應(yīng)用需求。根據(jù)系統(tǒng)摩爾定律，當(dāng)工程師向平臺添加新的技術(shù)以后，基于這個平臺的系統(tǒng)可以利用這新技術(shù)的引入帶來性能和成本效率幾何級數(shù)的提高。西班牙Instituto de Astrofisica de Canarias的科學(xué)家們在為歐洲巨型望遠(yuǎn)鏡 (VLT) 陣列開發(fā)定位執(zhí)行器的時候，就利用了這個優(yōu)勢。通過選擇可自定制的商業(yè)現(xiàn)成開發(fā)平臺，他們實現(xiàn)了最初預(yù)期的性能，如果完全使用自定制的設(shè)計，就可能無法滿足這些需求。事實上，他們在顯著減少開發(fā)時間的同時，達(dá)到了比系統(tǒng)要求更好的性能。

完善的合作生態(tài)體系加速了創(chuàng)新
使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺的工程師可以通過一個完全開放的生態(tài)平臺，學(xué)習(xí)并借鑒其他工程師分享的成果來加速自己的開發(fā)。這樣會將數(shù)以千計的分享成果(無論軟件還是硬件)集合起來，幫助工程師們更高效地解決任何應(yīng)用中的問題。基于平臺途徑開發(fā)的優(yōu)勢之一是可以使用社區(qū)中工程師分享的IP以及應(yīng)用程序。在計算機和移動設(shè)備領(lǐng)域，由平臺帶動的周邊創(chuàng)新是非常顯著的。PC、Linux、iPhone和Android平臺的背后，都是由無數(shù)的開發(fā)者、IP和應(yīng)用程序所組成的社區(qū)在支持。事實上，測試測量行業(yè)中的虛擬儀器技術(shù)（由PC軟件和硬件I/O周邊組成）的生態(tài)體系也很好說明了圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺如何幫助工程師以更低的成本工程師獲得具體應(yīng)用領(lǐng)域更高的性能。

盡管系統(tǒng)設(shè)計中各個部分都很重要，很多工程設(shè)計工具還是只能側(cè)重于系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的某些的環(huán)節(jié)。通常這樣的工具平臺不是側(cè)重于軟件，就是側(cè)重于硬件，而系統(tǒng)的整體集成反而被忽略了。工程師可能會因此耗費更多的精力和時間去選擇另一個工具來幫助其完成整個系統(tǒng)的設(shè)計和整合。但是借助圖形化系統(tǒng)設(shè)計，工程師們可以得到一個開放并可重配置的平臺，從更高的層次來使用各種技術(shù)和工具，獲得更好的軟硬件集成度，從而有效縮短系統(tǒng)開發(fā)過程中最耗時的整體集成環(huán)節(jié)。同時，開放的平臺還可以提供IP，這樣開發(fā)者或者開發(fā)團(tuán)隊可以在不耗費額外資源的情況下，復(fù)用已有的資源。無數(shù)的工程師們通過圖形化系統(tǒng)設(shè)計不斷實踐和創(chuàng)新，通過這個平臺，他們可以利用最新的技術(shù)和IP來完成全新的系統(tǒng)或?qū)ΜF(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行升級。然而，對于還未嘗試過這個平臺的工程師和科學(xué)家們來說，圖形化系統(tǒng)設(shè)計將是他們實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)，獲得競爭優(yōu)勢的有效途徑。