LabVIEW8.5為設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(yíng)銷(xiāo)總監，他將和我們一起討論高級設計工具中的抽像的應用以及如何應用這些工具結合NI公司LabVIEW圖形化系統設計軟件加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。

　　問(wèn)：什么是“計算模型”？
　　Pasquarette先生回答：

　　“計算模型”這個(gè)術(shù)語(yǔ)在學(xué)術(shù)界一直是用來(lái)抽象定義一個(gè)計算機系統的。簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)計算模型就是采用一種特殊的方式對一個(gè)軟件模塊的功能進(jìn)行描述。我們用這個(gè)術(shù)語(yǔ)描述各種高級的桌面程序和嵌入式系統。計算模型包括基于文字信息，面向對象，狀態(tài)圖和圖形化數據流。每種模型在不同領(lǐng)域和場(chǎng)合的應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設計遠景目標的一個(gè)重要組成部分。NI在LabVIEW中為用戶(hù)進(jìn)行應用編程提供了多種計算模型供其選擇。LabVIEW包括基于圖形化數據流編程，動(dòng)態(tài)系統仿真，基于文字信息編程，文本數學(xué)編程以及面向對象編程。

　　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，統一建模語(yǔ)言）規范的狀態(tài)圖，這樣可以更方便用戶(hù)利用狀態(tài)，狀態(tài)轉換和事件進(jìn)行復雜系統的設計。LabVIEW用戶(hù)也可以將各種計算模型進(jìn)行搭配以便更好的對其所開(kāi)發(fā)的系統進(jìn)行描述。比如說(shuō)，程序員在設計一個(gè)激光控制系統的時(shí)候，應用狀態(tài)圖模型定義狀態(tài)，應用圖形化據流模型來(lái)執行FPGA的邏輯控制，應用仿真模型來(lái)對激光進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。

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

　　這些年來(lái)，設計者們利用傳統的狀態(tài)圖來(lái)快速描述系統的功能。狀態(tài)圖在傳統的狀態(tài)圖上增加了并發(fā)以及層次的概念，這樣就可以使設計者對那些包含并行任務(wù)的系統進(jìn)行描述了。另外，狀態(tài)機視圖加入了一種正式的方式來(lái)響應事件，使這些事件能夠立項的描述系統響應。這對嵌入式設備，控制系統以及復雜的用戶(hù)界面更加有用。此外，狀態(tài)機視圖提供了證明系統功能性的一種簡(jiǎn)單自然的方式。當應用LabVIEW的圖形數據流來(lái)定義每種狀態(tài)的行為時(shí)，狀態(tài)機視圖可以作為可執行的說(shuō)明書(shū)。

　　問(wèn)：誰(shuí)將從這些高級設計工具中受益呢？
　　Pasquarette先生回答：

　　這些高級設計工具的主要受益人是那些我們稱(chēng)之為“領(lǐng)域專(zhuān)家”的人。他們并不是專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統開(kāi)發(fā)的工程師和科學(xué)家；但是，他們是生物醫學(xué)儀器，機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(chǎng)的人。當他們應用高級設計工具比如LabVIEW的現成模型硬件時(shí)，就能很快地利用他們的設計通過(guò)實(shí)際的輸入來(lái)驗證算法的正確性。高級開(kāi)發(fā)工具可以使這些領(lǐng)域專(zhuān)家不必成為嵌入式專(zhuān)家也可以將他們的設計嵌入硬件之中。

　　問(wèn)：當用戶(hù)應用高級設計工具的時(shí)候是不是會(huì )犧牲掉低級的控制呢？
　　Pasquarette先生回答：

　　有一種世俗觀(guān)點(diǎn)叫沒(méi)有免費的午餐，這個(gè)道理同樣適用于軟件設計。高級設計工具同低級工具相比，提供了較少的優(yōu)化功能。但是，權衡利弊，由于愈來(lái)愈復雜的設計和較短的向市場(chǎng)進(jìn)行推廣的時(shí)間，這種犧牲還是值得的。設計者不必再去等待嵌入式專(zhuān)家來(lái)開(kāi)發(fā)匯編代碼了。

　　在應用高級軟件工具進(jìn)行設計的過(guò)程中，有一些關(guān)鍵的因素是必需的。為了完成設計，必須向低級的特征和功能提供HOOKs(一種采用I/O復用的仿真技術(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構和功能以及在　　LabVIEW的FPGA模塊和文本數字模塊中調用已經(jīng)存在的代碼比如說(shuō)C代碼，VHDL的方法。最后，利用高級工具開(kāi)發(fā)的代碼必須能夠再利用在可以大量應用的硬件平臺上。比如，一個(gè)機器設計者可以利用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上來(lái)構建他或她的控制原形并監控應用狀況，然后，應用相同的代碼到嵌入式控制系統中，比如說(shuō)NI的CompactRIO。

　　問(wèn)：許多設計者認為L(cháng)abVIEW是一種測試工具。那么LabVIEW在設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80年代，LabVIEW產(chǎn)生至此，它一直是作為一種設計工具來(lái)應用的。最初的圖形數據流已經(jīng)轉化為了一種偉大的設計方法，應用在從望遠鏡調節裝置到分析儀器這樣廣泛的系統范圍。大量的LabVIEW國際協(xié)議應用在高級數學(xué)，分析和信號處理方面，包括像LabVIEW數字濾波器設計工具包等特殊工具，徹底縮短了這些系統的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　在最近的10年內，LabVIEW的設計能力已經(jīng)成長(cháng)為可以對嵌入式的實(shí)時(shí)硬件的編程。我們提出的一些技術(shù)，比如說(shuō)LabVIEWFPGA，這樣工程師就可以利用圖形編程來(lái)設計硬件邏輯。由于圖形數據流可以直觀(guān)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(lèi)似的經(jīng)驗應用到了實(shí)時(shí)多核系統的編程中。我們的許多用戶(hù)都有利用LabVIEW進(jìn)行嵌入式設計的經(jīng)驗。另外，利用LabVIEW微處理器SDK，我們將LabVIEW的應用擴展到了任何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)勢的有效設計工具。