如何使用LabVIEW開(kāi)發(fā)基于32位處理器的嵌入式系統？

圖1：LabVIEW 開(kāi)發(fā)界面

但是，使用LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊，工程師和科學(xué)家們不需了解最終的目標，就可以進(jìn)行代碼開(kāi)發(fā)，因為軟件生成的是LabVIEW應用的ANSI C代碼，而不是針對某個(gè)特定目標的二進(jìn)制代碼。LabVIEW嵌入式方式是一個(gè)開(kāi)放的框架，它可以整合任意的第三方工具鏈，將生成的C代碼、LabVIEW實(shí)時(shí)庫函數和板卡支持程序包(BSP)編譯成為針對某一目標并能在這個(gè)目標上運行的二進(jìn)制代碼。BSP是一種作為C代碼與板上外圍硬件接口的底層代碼。因此，如果板卡需要升級，工程師可以簡(jiǎn)單地將不同的BSP鏈接到LabVIEW中，在現有的圖形化代碼上作一小部分改動(dòng)就可以完成。

與目標無(wú)關(guān)的代碼開(kāi)發(fā)意味著(zhù)工程師和科學(xué)家不再需要等待硬件確定之后再開(kāi)始設計算法。這樣并行的工作和效率的提升，使開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間大大縮短。最后，所生成的LabVIEW代碼不是針對某個(gè)特定平臺的，所以您很容易升級到新的硬件。

使用LabVIEW嵌入式特性縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間

LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊構建在自L(fǎng)abVIEW誕生以來(lái)近20年的創(chuàng )新精神之上，幫助工程師和科學(xué)家們利用數百個(gè)內建的庫函數，涵蓋高等算法、文件I/O、邏輯和信號處理各個(gè)方面。通過(guò)LabVIEW嵌入式方式 ，工程師和科學(xué)家可以使用一種叫做內聯(lián)C節點(diǎn)(Inline C Node)的新特性，整合現有的嵌入式代碼，來(lái)保持LabVIEW的開(kāi)放架構。

除了用于快速調試的內建圖形化用戶(hù)接口顯示件、探針、斷點(diǎn)和函數步進(jìn)之外，LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊為代碼調試提供了另外兩種無(wú)縫的接口。在嵌入式目標平臺上，工程師可以使用“儀器調試”(instrumented debugging)，以便于通過(guò)TCP/IP、RS232,或CAN進(jìn)行調試。使用內建的片上調試接口，工程師可以通過(guò)工業(yè)標準協(xié)議，如JTAG、BDI和Nexus等，進(jìn)行調試，同時(shí)不影響程序性能。

LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊使領(lǐng)域專(zhuān)家可以使用現有的技術(shù)進(jìn)行更多的應用，使用同一環(huán)境進(jìn)行算法設計、原型，實(shí)現他們的解決方案，極大地縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和產(chǎn)品上市時(shí)間。

NI提供了各種硬件平臺與LabVIEW集成，完成從設計、原型到部署的全過(guò)程。例如使用LabVIEW和NI 可重復配置I/O(RIO)設備或NI CompactRIO平臺，他們可以快速而便捷地創(chuàng )建嵌入式系統的原型。NI現有的一個(gè)成功案例就是幫助汽車(chē)控制和數據采集解決方案的提供商--Drivven公司通過(guò)NI CompactRIO對基于FPGA的2004 Yamaha YZF-R6摩托車(chē)引擎控制系統設計原型，他們的目標是為基于FPGA傳動(dòng)控制器提供一條無(wú)縫的從原型設計到生產(chǎn)的路徑。對于這個(gè)項目，Drivven在軟件上使用LabVIEW;在硬件上選擇了一個(gè)4插槽的NI CompactRIO嵌入式系統，因為它靈活性強、體積小巧而且波形因數穩定。利用這一系統，他們可以在輕松地添加傳感器和激勵器的同時(shí)快速且便捷地觀(guān)察數據，除此之外，還可以在一個(gè)超級運動(dòng)型摩托車(chē)上利用的極為有限的空間放置控制器。這個(gè)項目包含三個(gè)主要的階段: 1，通過(guò)自定義I/O模塊的開(kāi)發(fā)。共有三個(gè)自定義I/O模塊監視著(zhù)所有摩托車(chē)的傳感器并控制它的激勵器，此外現在正在開(kāi)發(fā)其他的CompactRIO的模塊以用于傳動(dòng)控制應用，包括用于驅動(dòng)電子節流閥的模塊和與通用的廢氣氧氣傳感器連接的模塊。2，映射工廠(chǎng)級ECU(Factory ECU)。把ECU數據記錄在1MB的文件上(在每分鐘一個(gè)文件的速率下高達20個(gè)文件)同時(shí)在許多種不同的節流閥位置和引擎速率(接近700個(gè)操作點(diǎn))的組合下駕駛摩托車(chē)從而完整地映射了工廠(chǎng)級ECU(Factory ECU)的性能。駕駛員仔細地駕駛著(zhù)摩托車(chē)，以盡可能的減少瞬時(shí)操作。在一輛跟隨的汽車(chē)里的工程師則周期地以無(wú)線(xiàn)的方式從CompactRIO接收數據文件，傳輸至一臺筆記本電腦并且立即分析這些數據以覆蓋所有操作點(diǎn)。一個(gè)基于筆記本電腦的NI LabVIEW應用程序迅速地將數據分類(lèi)至速度/負載操作表，與此同時(shí)濾除瞬時(shí)數據。對每一個(gè)操作點(diǎn)都從這些數據計算出平均和標準的偏差。在兩個(gè)小時(shí)里，這個(gè)團隊采集了90%摩托車(chē)的操作點(diǎn)的數據，這對于全面理解工廠(chǎng)級ECU的映射是一個(gè)足夠充分的覆蓋。后來(lái)，在實(shí)驗室里，工程師又使用LabVIEW對這些數據進(jìn)行處理，在圖形化地修改原始數據以填充丟失的操作點(diǎn)的同時(shí)提供了3維和2維的可視化信息。3，引擎控制。在最后階段，Drivven使用CompactRIO對一個(gè)研究性質(zhì)的ECU進(jìn)行原型設計，它的性能可以與工廠(chǎng)級ECU相媲美，但是卻提供了可以實(shí)施未來(lái)控制算法研究和開(kāi)發(fā)的功能(這對使用生產(chǎn)目的的電子是不可能的)。利用CompactRIO，Drivven實(shí)現了許多引擎管理FPGA核，它們都具有可配置的LabVIEW FPGA圖表并放置在方框圖里。使用LabVIEW實(shí)時(shí)模塊，實(shí)現了速度-密度和alpha-N引擎控制策略(經(jīng)常用于高性能的賽車(chē)場(chǎng)合)的結合。所以說(shuō)，Compact RIO和LabVIEW提供了所需的可靠性和精確的定時(shí)資源，而且這個(gè)系統具有足夠穩定性來(lái)承受工作環(huán)境的高溫和高振動(dòng)。如果讀者想要閱讀完整的解決方案，請訪(fǎng)問(wèn)ni.com/china，輸入信息碼(info code)cn5k8t。

另外使用LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊，還可以制造嵌入式板卡并部署到任意的32位微處理器。正如LabVIEW使工程師們可以開(kāi)發(fā)定制的虛擬儀器，而不再依賴(lài)供應商定義的臺式儀器，從而在測試和測量領(lǐng)域掀起一場(chǎng)革命一樣，LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊使得業(yè)內專(zhuān)家可以使用他們的專(zhuān)業(yè)知識開(kāi)發(fā)嵌入式應用，而不需要再依賴(lài)嵌入式方面的專(zhuān)家。

NI嵌入式開(kāi)發(fā)模塊示意圖

隨著(zhù)嵌入式系統設計的復雜性日益增加，圖形化方式是一個(gè)必然的趨勢，它正在對嵌入式設計進(jìn)行重新的定義，使更多的工程師可以以一種前所未有的方式使用嵌入式開(kāi)發(fā)，從而使設計的速度和質(zhì)量得到提高。將分散的市場(chǎng)整合、采用標準和現成可用的技術(shù)，并發(fā)布集成的、易用的軟硬件平臺——這就是NI多年來(lái)所持之以恒的運營(yíng)模式。圖形化系統設計，這是一個(gè)將嵌入式設計推向更廣大受眾的平臺，我們通過(guò)一個(gè)統一的圖形化工具提供這種功能，這種工具能將領(lǐng)域專(zhuān)家從越發(fā)復雜的嵌入式設計中解脫出來(lái)。從設計、原型到實(shí)現的整個(gè)過(guò)程中，使用統一的設計工具無(wú)疑將會(huì )大大提升整個(gè)設計過(guò)程的效率。