使用图形化的开发环境(06-100)

　　快速构建原型—沟通虚拟世界与物理世界的桥梁

　　如前所述，很多设计比预期时间晚上市，并且有一些在投入市场以后发现未达到预定的功能和指标，因此必须采取一定的措施来加快设计流程、提高设计质量。一种解决方案就是更早地将真实世界的信号和硬件引入到设计流程之中，进行更好的系统原型化，从而在早期就发现并修正潜在的问题。

　　但是在任何设计和开发流程中，基于软件设计和仿真工具的虚拟世界与电子或机械测量的物理世界之间有一个很大的鸿沟，而LabVIEW平台最明显的价值就是在虚拟和物理世界的鸿沟上建一座桥梁。物理测量是与设计和仿真完全不同的挑战，要求与广泛的测量和控制硬件紧密集成，并以优化的性能处理大量的通道数或超高速吞吐量。LabVIEW平台经过不断演进，在物理测量领域具有很高的性能和灵活性。更重要的是，LabVIEW平台是开放的，设计人员可以将测量数据与仿真结果相映射，甚至互换仿真和物理数据，以用于设计中的行为建模或者以仿真激励驱动物理测试，从而更有效快速地进行系统原型构建。

嵌入式系统开发人员如果要定制硬件用于最终的发布，很难同时并行地开发软件和硬件。而如果直到系统集成测试的时候才引入I/O用真实世界的信号检验设计，一旦发现存在问题，那就意味着很难在预期时间完成设计任务了。大多数设计师当前用评估板来进行系统的原型化，但是，原型板往往只具备少量的模拟和数字I/O通道，也很少支持视觉、运动或同步的功能。此外，设计师经常因为需要传感器或特殊I/O的支持而花费大量时间来开发定制的原型板，而这些仅仅是为了设计概念的验证。使用灵活的、商业化的原型平台可以大大简化这个过程，消除其中硬件验证和板级设计的大量工作。对于大多数系统，原型化平台必须包括最终发布系统的同样部件，比如用于执行算法的实时处理器、用于高速处理的可编程逻辑器件，或者将实时处理器接口到其他部件。因此，如果这个商业化的系统不能满足所有的要求，那么这个平台必须是可扩展的，并且支持自定义。NI提供了各种硬件平台与LabVIEW集成，完成从设计、原型到部署的全过程。例如使用LabVIEW和NI可重复配置I/O(RIO）设备或NICompactRIO平台，可以快速而便捷地创建嵌入式系统的原型。

　　例如Boston Engineering公司要开发一种牵力控制机用于数码照片打印系统。其中，彩色墨盒通过驱动马达馈送到打印头，由卷带电机和推进电机来控制牵力。切割机底盘的振动、每次打印的照片数目和每个电机的速度变化都会影响到底层的牵力。控制系统通过两个电机的位置来保证卷带和推进的牵力处于设定范围之内，否则就会有色差。设计的牵力控制硬件需要两个脉宽调制输出来控制电机，两个编码器将转速反馈给电机，两个模拟输入通道连接霍尔传感器用来测量位置，两根数字线用于信令。传统的原型板无法满足这些要求，需要使用可以自定义I/O的原型平台，因此他们使用CompactRIO平台来进行原型化工作。他们在嵌入式控制器中运行管理程序，在FPGA中运行电机控制算法，这种资源配置使得原型化构建和最终系统发布在编程模式上是非常相似的。为了在FPGA中运行控制算法，他们将ZPK(zero-pole-gain）模型转化为LabVIEW数字滤波器设计工具包中提供的一种滤波器，由于这个工具包支持LabVIEW FPGA代码的自动生成和优化，所以原先的ZPK模型就可以直接转化成能够在FPGA上运行的代码。另外，他们还使用这个工具包对原先的浮点算法进行了定点转换，以节约FPGA 资源，并对量化后的模型进行测试、验证、修正从而得到预期的结果。通过这种原型化方式，他们节约了大量的开发时间。