嵌入式系統開(kāi)發(fā)工具發(fā)展(5)

　NI技術(shù)市場(chǎng)工程師 湯敏

1　在嵌入式系統開(kāi)發(fā)工具領(lǐng)域,現在技術(shù)發(fā)展的最新趨勢是什么？

　　現在的嵌入式系統開(kāi)發(fā)工具非常多樣化，市場(chǎng)很分散，目前據不完全統計，全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過(guò)1000多種，流行體系結構有30多個(gè)系列，在其上運行的操作系統環(huán)境也非常多樣化，包括VxWorks、QNX、Linux、 Nuclears、WinCE等等。不僅各種操作系統有各自的開(kāi)發(fā)工具，在同一系統下開(kāi)發(fā)的不同階段也有不同的開(kāi)發(fā)工具。如在用戶(hù)的目標板開(kāi)發(fā)初期，需要硬件仿真器來(lái)調試硬件系統和基本的驅動(dòng)程序，在調試應用程序階段可以使用交互式的開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件調試，在測試階段需要一些專(zhuān)門(mén)的測試工具軟件進(jìn)行功能和性能的測試等等。對于設計人員來(lái)說(shuō)，要掌握、駕馭這樣龐大的開(kāi)發(fā)體系是一件非常困難的事情，而且編程的復雜度相當大。

　　現在傳統工具很難降低編程工作的復雜度，嵌入式領(lǐng)域需要另一種方法來(lái)應對這些挑戰。挑戰不僅是工具方面的，還有解決問(wèn)題的途徑。 Edward Lee博士是加州大學(xué)伯克利分校嵌入式研究方面的領(lǐng)先者，他指出現在嵌入式系統的開(kāi)發(fā)手段如基于文本編程和面向對象的工具都難以用來(lái)構建嵌入式實(shí)時(shí)系統，因為面向對象很難直觀(guān)地表達時(shí)間和平行性（parallelism），而時(shí)間和平行性在現在的嵌入式系統中是必不可少的。Lee博士提出面向角色（actor-oriented）的圖形化方法是更適合嵌入式軟件設計的工具。

　　所以一種更為理想的、釜底抽薪的解決方案是向基于平臺的工具轉移，它能夠更好地表達整個(gè)系統，而減少與特定硬件以及操作系統的相關(guān)性，這使得更多的軟件設計和算法容易理解并被重復使用。而從基于文本的工具向圖形化工具的轉移則可以直觀(guān)地表達系統，圖形化系統設計（Graphical System Design）的理念就是源于這兩大趨勢。通過(guò)簡(jiǎn)化嵌入式編程的復雜性，它降低了對系統開(kāi)發(fā)人員和領(lǐng)域專(zhuān)家在嵌入式設計流程中各個(gè)步驟的要求；同時(shí)提供了從設計、原型到部署，從軟件調試、功能測試到生產(chǎn)檢測的統一環(huán)境，使得工程師和科學(xué)家們可以更快速地進(jìn)行重復設計。

2　為了促進(jìn)中國的發(fā)展,您對中國工程師有什么建議？
　　現在很多工程師在設計嵌入式系統的時(shí)候往往選擇最底層的工具，把絕大部分的時(shí)間都花在了底層的細節，而往往忽視了創(chuàng )新性和系統級的把握。工程師無(wú)論是為了自身的發(fā)展還是為了所設計產(chǎn)品的競爭力，這兩點(diǎn)其實(shí)都是至關(guān)重要的。

　　說(shuō)起電子工程師，大家第一個(gè)想到的就是coding，還有加班，甚至還有人自嘲為’IT民工’. 那么工程師的價(jià)值究竟體現在哪里，而且如何體現呢？有人將理想的工程師用字母T來(lái)描述。T表示在頂部具有廣泛的知識和技能，同時(shí)在至少一個(gè)領(lǐng)域中具有深入的技術(shù)知識。工程師能夠分析問(wèn)題或是編寫(xiě)程序是遠遠不夠的，他們還要能夠利用他們的知識完成獨特創(chuàng )新的設計。

　　所以，工程師要體現自身價(jià)值，必須有系統性的眼光，能夠進(jìn)行有創(chuàng )新性的設計。在這種情況下，工程師們更多的應該從底層的編程細節中‘逃離’出來(lái)，讓工具去處理那些“常規”事務(wù)，而工程師本身就可以專(zhuān)注于自己的設計或研究領(lǐng)域，從更高的角度來(lái)看待自己在設計的系統，而不是只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林。      

3　貴公司的產(chǎn)品特點(diǎn)是什么？

　　NI的宗旨一直是致力于幫助全球的科學(xué)家和工程師們不斷創(chuàng )新，為了實(shí)現這樣的目標NI采用的途徑是提供全系列的工具和平臺，這些工具和平臺的優(yōu)勢在于充分集成最新的商用即成科技，降低用戶(hù)學(xué)習和使用的復雜性，從而在此基礎上，讓用戶(hù)在他們的工作中充分得享這些技術(shù)帶來(lái)的好處?，F在NI的產(chǎn)品應用于從系統設計、原型到發(fā)布的研發(fā)全過(guò)程。

　　基于NI一以貫之的宗旨：為工程師和科學(xué)家們降低學(xué)習最新技術(shù)的復雜性并提高工作效率，通過(guò)NI的LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)平臺，工程師們不需要使用最底層的匯編語(yǔ)言甚至C語(yǔ)言進(jìn)行編程，就可以將他們的設計實(shí)現快速的原型甚至發(fā)布，從而將嵌入式設計提升到了系統設計的層次。

　　和傳統的文本編程相比，LabVIEW天生是一種并行結構的編程語(yǔ)言，而時(shí)間和并行性在現在的嵌入式系統中是必不可少的。LabVIEW可以支持多種算法設計，并通過(guò)豐富的硬件I/O支持，幫助工程師快速構建原型，更進(jìn)一步的是，LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊提供了一個(gè)開(kāi)放的框架，它可以集成任意的第三方工具鏈，將生成的C代碼與LabVIEW運行庫函數和板卡支持程序包，編譯成為針對某一目標并能在之上運行的二進(jìn)制代碼。通過(guò)LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊和工具鏈，可以發(fā)布到運行任何操作系統的任何的32位處理器。

　
        圖1 LabVIEW嵌入式模塊的開(kāi)放框架

　　LabVIEW為嵌入式系統開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)跨越多種、多代產(chǎn)品的連貫性的平臺，使設計人員能夠多年重復并改進(jìn)其設計，而不必替換其整個(gè)工具集或者重新學(xué)習不同的設計方法，從而使設計的速度和質(zhì)量得到提高。同時(shí)，其圖形化的編程模式使得更多的工程師和科學(xué)家可以使用他們的專(zhuān)業(yè)知識開(kāi)發(fā)嵌入式應用，通過(guò)LabVIEW平臺，來(lái)自各行各業(yè)的專(zhuān)家，例如控制工程師、生物醫學(xué)工程師以及機械工程師能夠利用最新的計算技術(shù)，解決最終目的，而不必在底層的嵌入式系統編程細節上花費太多的時(shí)間?？梢哉f(shuō)，LabVIEW為嵌入式系統開(kāi)發(fā)提供了前所未有的革新方式。