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        虛擬儀器將走向何方?
     

                          虛擬儀器將走向何方?

    當1983年NI公司的開拓者們決定開始著手開發一款測量軟件的時候,誰也沒有想到由Jeff Kodosky領導的這群年輕人會在3年后推出一款劃時代的創新產品。今天,在LabVIEW1.0推出后的20年后,該技術依然保持著創新的發展歷程。2006年, NI公司推出了20周年紀念版LabVIEW8.20,并第一次同步推出了包括界面、菜單、函數庫、幫助文檔等在內的全中文軟件環境的中文版LabVIEW。而在不久前上海舉行的一年一度的NIDays上,LabVIEW之父也令我們看到了虛擬儀器技術的未來發展藍圖。

    回首歷史

    LabVIEW之父Jeff Kodosky談到了剛開始起步時的情景!霸贚abVIEW1.0發布之后,我們并不確定接下來會發生什么,但事情的發展的確出乎意料!彼f,當時既定的目標市場(純粹的儀器控制領域)并不看重LabVIEW的出現。但購買和使用LabVIEW的用戶卻來自于測試測量、監控、建模到仿真等各行各業。受到LabVIEW圖形化概念的啟發,這些行業很快地開始嘗試各種創新的理念和具有挑戰性的應用項目。

    不過,新興的應用需要更高性能,因此必須發明一種用于LabVIEW結構化數據流語言的編譯器。Kodosky他們立即投入到LabVIEW 2.0的開發。多功能模擬/數字插入式板卡被快速推出并打入了數據采集市場。但是由于編輯器和圖形顯示以及其他細節都需要重大改進,最后開發者們幾乎是將全部代碼重新寫了一遍。并在時隔4年后才推出LabVIEW2.0。

    “回顧這些,我們感到十分慶幸的是,由于當時的目標市場并不看重LabVIEW,反而沒有讓我們陷入在一個單一的領域,而且通過與更多領域工程師和科學家的接觸、交流,讓我們發現這個工具可以比預想的具有更強大的功能和更廣泛的應用!盞odosky說。

    接下來LabVIEW便走上了持續創新之路,并一直保持著高效、強大和開放這三個最基本的特性。1992年,支持Sun和PC的LabVIEW面世。而LabVIEW5在推出之時,就為多核設備預先設置了多線程功能。1999年,首個實時(RT)版本誕生。在LabVIEW7中,引入了波形數據類型。當FPGA出現時,NI在1997年展示了初步原型后,6年后才發布了第一個LabVIEW FPGA。而LabVIEW8的出現則為分布式應用提供了支持。

    8.20的新特性

    一直以來,電子系統復雜度都在不斷提高。為了在產品中集成更多的功能,人們必須在同一個項目中使用到不同領域的設計和仿真工具。通過添加MathScript功能,NI在這個20周年的新版本中賦予了工程師集成現有以及在MATLAB中創建m文件的能力。這使得他們在自定義開發應用系統時,除圖形化數據流編程之外有了新的選擇,可以選擇文本編程方式、圖形化方式或者是兩者的結合。

    具體而言,MathScript可以通過兩種渠道發揮作用。一種是在MathScript交互式窗口中加載、保存、設計和執行m文件腳本。另外一種由于引入了創新的“MathScript節點”概念,開發人員可以將自有的m文件腳本(文本數學命令)同圖形化編程結合在一起。通過節點邊界上定義已經命名的輸入和輸出,數據可以在圖形化LabVIEW數據流編程和文本MathScript之間傳送。

    NI公司提供了數百個包括圖形、圖表、刻度盤和溫度計在內的用戶界面元素以供MathScript與其相連。該公司稱:“使用MathScript最大的好處是從此可以方便地‘執行你的數據算法’,并同時充分利用虛擬儀器(VI)的優勢!逼浯,由于LabVIEW還包含了600多個圖形化的VI程序信號處理、分析和數學運算,這為使用MathScript節點插入m文件腳本提供了龐大的圖形化數據庫。另外,在MathScript節點中執行的m文件腳本可以使用在LabVIEW開發環境中普遍應用的硬件控制功能,從而簡化了數據采集、信號生成和儀器控制任務。最后,開發人員還可以利用MathScript節點連接m文件腳本和外部軟件/數據之間的接口——由于LabVIEW被廣泛應用在各種應用和學科,與第三方設計和仿真工具連接非常重要,廣泛的軟件集成、運行庫和文件格式是站在這些功能身后的強大支持。

    此外,紀念版LabVIEW還在FPGA模塊方面增加了新特性。包括用于DC/RMS均值、周期測量和巴特沃斯濾波器的IP以及FPGA向導,前者還可提供與第三方IP工具連接,而后者則能夠用于設計FPGA I/O和時序,以創建自定義的智能數據采集設備。此外,DMA還賦予FPGA同主機間更加快速的數據流交換的特性。

    此外,除了在實時模塊、仿真模塊以及嵌入式開發模塊之間的改進外,值得一提的還有最新的射頻和通信軟件調制工具包。它包括了用于信號和比特流的產生、調制、編碼、分析、可視化和通信信號等處理的軟件。當然,其最大的特性就是包含了可下載的OFDM技術示例。

    未來之路:圖形化的系統設計平臺

    一個已被驗證的規律是,任何一門計算機編程語言的壽命都不超過50年。LabVIEW已經走過了20個年頭,接下來的30年它會朝著哪個方向發展?

    “我們看到,不論在測試、設計還是控制領域,技術上的復雜性正在日益提高。工程師正在面臨越來越多的壓力!盢I中國市場部經理朱君表示,“他們需要一個新的平臺,以簡化各種復雜的技術,從設計到原型,從測試到驗證,以及到最后的發布和制造。從而讓他們變得最高效,最快地將產品投放市場,并最具競爭力!

    這個平臺就是NI一直在推廣的新概念,以LabVIEW為核心的圖形化系統設計平臺的概念。它的起點就是最新的LabVIEW8.20!癓abVIEW8.20已經形成了這個平臺的初步雛形! Kodosky表示,他指的是上文中提到的仿真工具和MathScript。

    在LabVIEW8.0中已經出現了初步的仿真工具。不過其應用范圍比較窄,僅有一些客戶才能用到。新的LabVIEW8.20中,仿真工具已經成為一個完整的工具包。另外, MathScript的出現使得客戶可以重新利用他們的自有代碼!斑@兩點在設計中是非常重要的。它能將設計和測試聯系在一起!彼麖娬{。不過,或許還應該再加上一條,因為在隨后關于FPGA的重要性闡述中,Kodosky指出,不同于單線程的C語言,并行LabVIEW和并行的FPGA的結合將推動LabVIEW未來的發展。

    LabVIEW還在不斷完善。多內核技術正在深入人心,LabVIEW早已開始支持多線程功能,不過,Kodosky希望在接下來能更進一步簡化并行程序的構架。此外,盡管圖形Diff在LabVIEW5中就已出現,但為了團隊合作開發環境的需要,還需要完成合并求補運算。當然,在已經得到簡化的分布式應用上,繼續降低復雜性也是大勢所趨。Kodosky透露,NI正在致力于研發一個伴隨窗口(companion window),它可以顯示項目的圖解視圖,包括描述項目組件之間的邏輯和物理連接。另外他還指出,盡管在定時循環和序列等新的結構上取得了很大進步,但LabVIEW在FPGA上要做的仍然有很多,對定時和觸發的表述是主要研究重點。

    盡管有可能無法取得最終的結果,但是NI仍然在不斷進行創新。Kodosky介紹了一個名為“自動程序框圖驗證”的研究,以期能將“正確性證明(correctness proof)”加入到虛擬儀器程序框圖源代碼之中。用戶可以通過名為定理模塊的圖形結構用正確性斷言(correctness assertion)來評注他的程序框圖。用LabVIEW編譯程序框圖時,特定的插件把定理模塊斷言解析成邏輯形式的中間層,通過歸納試探法(induction heuristics),插件程序能將對象級(object-level)程序框圖和元層(meta-level)斷言譯為符合一階數學邏輯的歸納證明法則(proof obligation)。然后證明法則被傳遞到一個試圖得到證明的高級定理證明器。

    如果得到證明,則驗證了程序框圖與它的特殊定理相吻合。如果不能得到證明,則用戶能得到關于定理中所缺少信息的提示或是程序框圖中哪里出錯的提示。用戶能夠在自己的設計中糾正錯誤,修改正確性斷言,并引導定理證明器試圖找到證明。

    NI正在同德州大學Austin分校的科學家們共同開發這個項目。目前該項目還處于初級階段。Kodosky表示,可能還需要很長時間該特性才會在LabVIEW中出現。

    點擊數: 更新時間:2007-3-1 22:51:42
     
     
     
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