圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)加速應(yīng)用實(shí)現(xiàn)和創(chuàng)新

圖形化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)將軟件和可自定制的商業(yè)現(xiàn)成硬件進(jìn)行集成，幫助工程師徹底克服從開(kāi)發(fā)到實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。無(wú)論是風(fēng)機(jī)控制器、手機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、又或者外科手術(shù)機(jī)器人等測(cè)控系統(tǒng)，通過(guò)這種途徑都可以對(duì)其最終的應(yīng)用進(jìn)行一個(gè)全面地設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。測(cè)量和控制的系統(tǒng)需要基于硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式為各種硬件設(shè)備提供了同一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，給予工程師們可自定制的，商業(yè)現(xiàn)成的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)各種可行的解決方案。從通信、處理(處理器、DSP、FPGA)，再到模塊化的硬件I/O等硬件組件在這里會(huì)和運(yùn)算模型以及編程模式一樣，被抽象到了系統(tǒng)層面。這樣，一旦工程師使用這一系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，就可以快速構(gòu)建開(kāi)發(fā)周期中的各個(gè)階段。

實(shí)踐中的圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
目前，全球有超過(guò)110多個(gè)國(guó)家的6000多所大學(xué)在使用圖形化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。而圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)的高效率優(yōu)勢(shì)也影響著與測(cè)試測(cè)量、控制系統(tǒng)相關(guān)的各個(gè)行業(yè)。以Biorep Technologies公司為例，工程師們使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制復(fù)雜的自動(dòng)化醫(yī)療儀器(如圖3所示)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)使Biorep的工程師們只需要很短的時(shí)間就能完全掌握軟硬件的開(kāi)發(fā)技術(shù)，將公司預(yù)計(jì)的開(kāi)發(fā)時(shí)間從一年減少到三個(gè)月。

圖3 通過(guò)使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)， Biorep Technologies將Perifusion系統(tǒng)(新一代細(xì)胞分泌物分析儀器)的開(kāi)發(fā)時(shí)間從一年縮減到三個(gè)月

圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)可以滿足自動(dòng)化測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的需求，其軟件平臺(tái)抽象了圖形用戶界面、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)分析以及硬件I/O等，使得功能集成更加方便，同時(shí)也帶來(lái)了更好的可擴(kuò)展性。例如Texas Instruments公司使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了他們的電源管理IC產(chǎn)品的自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)，將測(cè)試時(shí)間縮減了70%，并且同時(shí)將測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試產(chǎn)品覆蓋率提高了一倍。

通過(guò)圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工程師們可以在一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)下設(shè)計(jì)各種解決方案，滿足各種應(yīng)用需求。根據(jù)系統(tǒng)摩爾定律，當(dāng)工程師向平臺(tái)添加新的技術(shù)以后，基于這個(gè)平臺(tái)的系統(tǒng)可以利用這新技術(shù)的引入帶來(lái)性能和成本效率幾何級(jí)數(shù)的提高。西班牙Instituto de Astrofisica de Canarias的科學(xué)家們?cè)跒闅W洲巨型望遠(yuǎn)鏡 (VLT) 陣列開(kāi)發(fā)定位執(zhí)行器的時(shí)候，就利用了這個(gè)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)選擇可自定制的商業(yè)現(xiàn)成開(kāi)發(fā)平臺(tái)，他們實(shí)現(xiàn)了最初預(yù)期的性能，如果完全使用自定制的設(shè)計(jì)，就可能無(wú)法滿足這些需求。事實(shí)上，他們?cè)陲@著減少開(kāi)發(fā)時(shí)間的同時(shí)，達(dá)到了比系統(tǒng)要求更好的性能。

完善的合作生態(tài)體系加速了創(chuàng)新
使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)的工程師可以通過(guò)一個(gè)完全開(kāi)放的生態(tài)平臺(tái)，學(xué)習(xí)并借鑒其他工程師分享的成果來(lái)加速自己的開(kāi)發(fā)。這樣會(huì)將數(shù)以千計(jì)的分享成果(無(wú)論軟件還是硬件)集合起來(lái)，幫助工程師們更高效地解決任何應(yīng)用中的問(wèn)題。基于平臺(tái)途徑開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)之一是可以使用社區(qū)中工程師分享的IP以及應(yīng)用程序。在計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，由平臺(tái)帶動(dòng)的周邊創(chuàng)新是非常顯著的。PC、Linux、iPhone和Android平臺(tái)的背后，都是由無(wú)數(shù)的開(kāi)發(fā)者、IP和應(yīng)用程序所組成的社區(qū)在支持。事實(shí)上，測(cè)試測(cè)量行業(yè)中的虛擬儀器技術(shù)（由PC軟件和硬件I/O周邊組成）的生態(tài)體系也很好說(shuō)明了圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)如何幫助工程師以更低的成本工程師獲得具體應(yīng)用領(lǐng)域更高的性能。

盡管系統(tǒng)設(shè)計(jì)中各個(gè)部分都很重要，很多工程設(shè)計(jì)工具還是只能側(cè)重于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的某些的環(huán)節(jié)。通常這樣的工具平臺(tái)不是側(cè)重于軟件，就是側(cè)重于硬件，而系統(tǒng)的整體集成反而被忽略了。工程師可能會(huì)因此耗費(fèi)更多的精力和時(shí)間去選擇另一個(gè)工具來(lái)幫助其完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整合。但是借助圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工程師們可以得到一個(gè)開(kāi)放并可重配置的平臺(tái)，從更高的層次來(lái)使用各種技術(shù)和工具，獲得更好的軟硬件集成度，從而有效縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中最耗時(shí)的整體集成環(huán)節(jié)。同時(shí)，開(kāi)放的平臺(tái)還可以提供IP，這樣開(kāi)發(fā)者或者開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可以在不耗費(fèi)額外資源的情況下，復(fù)用已有的資源。無(wú)數(shù)的工程師們通過(guò)圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)不斷實(shí)踐和創(chuàng)新，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，他們可以利用最新的技術(shù)和IP來(lái)完成全新的系統(tǒng)或?qū)ΜF(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。然而，對(duì)于還未嘗試過(guò)這個(gè)平臺(tái)的工程師和科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)將是他們實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的有效途徑。