LabVIEW8.5為設(shè)計添加高級計算模型

　　LabVIEW  計算模型  狀態(tài)圖

　　JohnPasquarette，NI公司的軟件營銷總監(jiān)，他將和我們一起討論高級設(shè)計工具中的抽像的應(yīng)用以及如何應(yīng)用這些工具結(jié)合NI公司LabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計軟件加速開發(fā)過程。

　　問：什么是“計算模型”？
　　Pasquarette先生回答：

　　“計算模型”這個術(shù)語在學(xué)術(shù)界一直是用來抽象定義一個計算機(jī)系統(tǒng)的。簡單的說，一個計算模型就是采用一種特殊的方式對一個軟件模塊的功能進(jìn)行描述。我們用這個術(shù)語描述各種高級的桌面程序和嵌入式系統(tǒng)。計算模型包括基于文字信息，面向?qū)ο螅瑺顟B(tài)圖和圖形化數(shù)據(jù)流。每種模型在不同領(lǐng)域和場合的應(yīng)用上往往都是存在相對的優(yōu)勢和劣勢。

　　使LabVIEW具有使用不同計算模型的進(jìn)行編程的能力是我們圖形系統(tǒng)設(shè)計遠(yuǎn)景目標(biāo)的一個重要組成部分。NI在LabVIEW中為用戶進(jìn)行應(yīng)用編程提供了多種計算模型供其選擇。LabVIEW包括基于圖形化數(shù)據(jù)流編程，動態(tài)系統(tǒng)仿真，基于文字信息編程，文本數(shù)學(xué)編程以及面向?qū)ο缶幊獭?/p>

　　LabVIEW8.5中，我們新加入了另一種計算模型—LabVIEW狀態(tài)圖編程，它是基于UML（UnifiedModelingLanguage，統(tǒng)一建模語言）規(guī)范的狀態(tài)圖，這樣可以更方便用戶利用狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換和事件進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計。LabVIEW用戶也可以將各種計算模型進(jìn)行搭配以便更好的對其所開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行描述。比如說，程序員在設(shè)計一個激光控制系統(tǒng)的時候，應(yīng)用狀態(tài)圖模型定義狀態(tài)，應(yīng)用圖形化據(jù)流模型來執(zhí)行FPGA的邏輯控制，應(yīng)用仿真模型來對激光進(jìn)行動態(tài)仿真。

　　問：為什么NI選擇狀態(tài)機(jī)視圖作為下一個計算模型？
　　Pasquarette先生回答：

　　這些年來，設(shè)計者們利用傳統(tǒng)的狀態(tài)圖來快速描述系統(tǒng)的功能。狀態(tài)圖在傳統(tǒng)的狀態(tài)圖上增加了并發(fā)以及層次的概念，這樣就可以使設(shè)計者對那些包含并行任務(wù)的系統(tǒng)進(jìn)行描述了。另外，狀態(tài)機(jī)視圖加入了一種正式的方式來響應(yīng)事件，使這些事件能夠立項的描述系統(tǒng)響應(yīng)。這對嵌入式設(shè)備，控制系統(tǒng)以及復(fù)雜的用戶界面更加有用。此外，狀態(tài)機(jī)視圖提供了證明系統(tǒng)功能性的一種簡單自然的方式。當(dāng)應(yīng)用LabVIEW的圖形數(shù)據(jù)流來定義每種狀態(tài)的行為時，狀態(tài)機(jī)視圖可以作為可執(zhí)行的說明書。

　　問：誰將從這些高級設(shè)計工具中受益呢？
　　Pasquarette先生回答：

　　這些高級設(shè)計工具的主要受益人是那些我們稱之為“領(lǐng)域?qū)＜?rdquo;的人。他們并不是專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工程師和科學(xué)家；但是，他們是生物醫(yī)學(xué)儀器，機(jī)電一體化以及高能物理方面的革新人。他們是想將這些革命性的產(chǎn)品推向市場的人。當(dāng)他們應(yīng)用高級設(shè)計工具比如LabVIEW的現(xiàn)成模型硬件時，就能很快地利用他們的設(shè)計通過實際的輸入來驗證算法的正確性。高級開發(fā)工具可以使這些領(lǐng)域?qū)＜也槐爻蔀榍度胧綄＜乙部梢詫⑺麄兊脑O(shè)計嵌入硬件之中。

　　問：當(dāng)用戶應(yīng)用高級設(shè)計工具的時候是不是會犧牲掉低級的控制呢？
　　Pasquarette先生回答：

　　有一種世俗觀點叫沒有免費(fèi)的午餐，這個道理同樣適用于軟件設(shè)計。高級設(shè)計工具同低級工具相比，提供了較少的優(yōu)化功能。但是，權(quán)衡利弊，由于愈來愈復(fù)雜的設(shè)計和較短的向市場進(jìn)行推廣的時間，這種犧牲還是值得的。設(shè)計者不必再去等待嵌入式專家來開發(fā)匯編代碼了。

　　在應(yīng)用高級軟件工具進(jìn)行設(shè)計的過程中，有一些關(guān)鍵的因素是必需的。為了完成設(shè)計，必須向低級的特征和功能提供HOOKs(一種采用I/O復(fù)用的仿真技術(shù))。另外，高級工具必須提供對繼承代碼進(jìn)行再利用以及整合。這就是為什么我們總是在LabVIEW中提供一些低級程序結(jié)構(gòu)和功能以及在　　LabVIEW的FPGA模塊和文本數(shù)字模塊中調(diào)用已經(jīng)存在的代碼比如說C代碼，VHDL的方法。最后，利用高級工具開發(fā)的代碼必須能夠再利用在可以大量應(yīng)用的硬件平臺上。比如，一個機(jī)器設(shè)計者可以利用LabVIEW和任何LabVIEW的計算模型，包括狀態(tài)圖和仿真模型在桌面系統(tǒng)上來構(gòu)建他或她的控制原形并監(jiān)控應(yīng)用狀況，然后，應(yīng)用相同的代碼到嵌入式控制系統(tǒng)中，比如說NI的CompactRIO。

　　問：許多設(shè)計者認(rèn)為LabVIEW是一種測試工具。那么LabVIEW在設(shè)計的舞臺上到底扮演的是什么樣的角色呢？
　　Pasquarette先生回答：

　　自從20世紀(jì)80年代，LabVIEW產(chǎn)生至此，它一直是作為一種設(shè)計工具來應(yīng)用的。最初的圖形數(shù)據(jù)流已經(jīng)轉(zhuǎn)化為了一種偉大的設(shè)計方法，應(yīng)用在從望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)裝置到分析儀器這樣廣泛的系統(tǒng)范圍。大量的LabVIEW國際協(xié)議應(yīng)用在高級數(shù)學(xué)，分析和信號處理方面，包括像LabVIEW數(shù)字濾波器設(shè)計工具包等特殊工具，徹底縮短了這些系統(tǒng)的開發(fā)時間。

　　在最近的10年內(nèi)，LabVIEW的設(shè)計能力已經(jīng)成長為可以對嵌入式的實時硬件的編程。我們提出的一些技術(shù)，比如說LabVIEWFPGA，這樣工程師就可以利用圖形編程來設(shè)計硬件邏輯。由于圖形數(shù)據(jù)流可以直觀的描述并行軟件行為，因此，它可以作為一種理想的計算模型用于并行處理環(huán)境，比如FPGA。LabVIEW的最新版本將這種類似的經(jīng)驗應(yīng)用到了實時多核系統(tǒng)的編程中。我們的許多用戶都有利用LabVIEW進(jìn)行嵌入式設(shè)計的經(jīng)驗。另外，利用LabVIEW微處理器SDK，我們將LabVIEW的應(yīng)用擴(kuò)展到了任何32位微處理器中。LabVIEW提供的嵌入式硬件以及多樣的計算模型，使之成為了一種具有重大生產(chǎn)率優(yōu)勢的有效設(shè)計工具。