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如何使用軟件和硬件工具來有效地進(jìn)行技術(shù)原型設(shè)計(jì)

出處：chunyang 發(fā)布于：2011-07-21 21:33:30

概覽

    縱觀2010所有的創(chuàng)新，我們很容易忽視原型設(shè)計(jì)投資的重要性，但是這往往就是在技術(shù)主導(dǎo)市場(chǎng)上的一個(gè)重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，比如醫(yī)療設(shè)備或機(jī)器人市場(chǎng)。如果您將原型設(shè)計(jì)提供給顧客，并從顧客那得到關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際反饋，這就大大增加了您的成功機(jī)會(huì)。更快更有效的原型設(shè)計(jì)就是成功的關(guān)鍵。本文向你闡述了如何使用軟件和硬件工具來有效地進(jìn)行技術(shù)原型設(shè)計(jì)。

美國國家儀器平臺(tái)
 
    美國國家儀器公司提供了一個(gè)靈活的原型設(shè)計(jì)平臺(tái)，該平臺(tái)由軟件部分和商業(yè)化未定制硬件部分組成。受助于軟硬件工具的結(jié)合，您可以比以往任何時(shí)候更快速地完成功能完備原型的設(shè)計(jì)。
圖1.原型設(shè)計(jì)是在部署之前的一個(gè)重要階段
LabVIEW 圖形編程
 
    數(shù)億萬的工程師和科學(xué)家在LabVIEW圖形編程環(huán)境中，運(yùn)用其類似流程圖的直觀圖形化圖標(biāo)和連線，來開發(fā)先進(jìn)的測(cè)量，測(cè)試和控制系統(tǒng)。LabVIEW能夠?yàn)橛脩籼峁┖?jiǎn)明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠?qū)⒎爆崗?fù)雜的語言編程簡(jiǎn)化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時(shí)簡(jiǎn)便，深受用戶青睞。與傳統(tǒng)的編程語言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節(jié)省85％以上的程序開發(fā)時(shí)間，其運(yùn)行速度卻幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。
 

圖2.使用LabVIEW 圖形編程軟件，快速開發(fā)您的原型設(shè)計(jì)軟件
 
    您還可以將LabVIEW代碼以有確定性功能的代碼的形式移植到運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的目標(biāo)微處理器上。如果您的原型設(shè)計(jì)需要更嚴(yán)格的時(shí)序要求，您可以使用LabVIEW FPGA模塊，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)進(jìn)行編程。
 
    版本的LabVIEW FPGA 模塊提供了一些新的功能，幫助您更快地完成您的個(gè)原型設(shè)計(jì)，從而大大縮短產(chǎn)品上市的時(shí)間。您可以將來自包括VHDL代碼和Xilinx核產(chǎn)生器等許多來源的FPGA IP核導(dǎo)入LabVIEW軟件中，從而快速地整合關(guān)鍵算法和IP核。然后，您可以使用這些算法和IP核，將它們燒寫到商業(yè)未定制硬件上，作為您的功能原型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
圖3.從Xilinx核產(chǎn)生器中整合第三方IP核
COTS硬件
 
　　COTS是commercial off-the-shelf的縮寫，意為商品化的產(chǎn)品和技術(shù)。當(dāng)前對(duì)于應(yīng)用在某一特定環(huán)境的測(cè)控系統(tǒng)，人們已很少像過去那樣開發(fā)研制專用的軟硬件設(shè)備，而是利用市場(chǎng)上的各類產(chǎn)品和技術(shù)（COTS）去集成所需的測(cè)控系統(tǒng)。
 
    COTS硬件不僅提供了一種廉價(jià)的方法，使你迅速地開始原型設(shè)計(jì)，而且COTS硬件依托圖形系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境，幫助您在由大量I/O集成的不同目標(biāo)板上實(shí)現(xiàn)原始算法。使用實(shí)時(shí)性處理器，諸如NI CompactRIO和PXI平臺(tái)上的處理器，來確定與控制集成I/O，來提高可靠性。這在某些情況下是很必要的，如硬件在回路中的應(yīng)用，因?yàn)榇藭r(shí)您需要將硬件和軟件緊密集成，動(dòng)態(tài)地模擬控制算法正在試圖控制的環(huán)境。
圖4.利用COTS硬件開發(fā)原型設(shè)計(jì)，使得訪問I/O更容易
 
    除了使用FPGAs實(shí)時(shí)處理器，您可以通過將代碼從一種COTS硬件移植到另一種COTS硬件上的方式，把LabVIEW與您的應(yīng)用程序組合在一起。比如，您可以將在電腦上分析實(shí)時(shí)I/O信號(hào)的代碼移植到諸如PXI,PDAs和嵌入式微處理器等上，而不需要對(duì)代碼進(jìn)行重新編寫。事實(shí)上，在完成原型設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證后將它移植到嵌入式系統(tǒng)部署的32位處理器上，由于沒有設(shè)計(jì)上的約束，這樣可以節(jié)省大量的開發(fā)時(shí)間和昂貴的返工成本。
 
定制硬件的原型設(shè)計(jì)工具
 
    除了在COTS硬件上，您可能還需要在您自己的原型設(shè)計(jì)平臺(tái)上進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。LabVIEW圖形編程語言同樣能夠給予您幫助。以您的LabVIEW代碼為例，對(duì)于ARM 微處理器，您可以使用LabVIEW嵌入式模塊，產(chǎn)生與您的LabVIEW框圖相對(duì)應(yīng)的C語言代碼。如果您使用的是Keil μVision軟件，你也可以將C語言代碼移植到ARM7,ARM9和Cortex微處理器上。
此外，您可以使用LabVIEW C代碼生成器將原先的LabVIEW代碼轉(zhuǎn)換為C語言代碼，并將C代碼集成到C語言開發(fā)環(huán)境中，這樣可以將相關(guān)功能代碼移植到各種不同的微控制器和微處理器中。
 
原型設(shè)計(jì)加快您的產(chǎn)品上市時(shí)間
 
    原型設(shè)計(jì)是開發(fā)下一代嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)重要方面。結(jié)合使用LabVIEW與選用COTS硬件能為工程師或科學(xué)家的原型設(shè)計(jì)開發(fā)工作帶來了很大便利。使用LabVIEW軟件，您還可以充分利用了新微控制器或微處理器的優(yōu)勢(shì)來生成C代碼。


  

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