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

圖形化的系統(tǒng)設(shè)計通過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發(fā)到實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。無論是風(fēng)機(jī)控制器、手機(jī)自動測試系統(tǒng)、又或者外科手術(shù)機(jī)器人等測控系統(tǒng)，通過這種途徑都可以對其最終的應(yīng)用進(jìn)行一個全面地設(shè)計實(shí)現(xiàn)。測量和控制的系統(tǒng)需要基于硬件來實(shí)現(xiàn)。圖形化系統(tǒng)設(shè)計方式為各種硬件設(shè)備提供了同一個開發(fā)平臺，給予工程師們可自定制的，商業(yè)現(xiàn)成的選擇來實(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)平臺進(jìn)行設(shè)計實(shí)現(xiàn)，就可以快速構(gòu)建開發(fā)周期中的各個階段。

實(shí)踐中的圖形化系統(tǒng)設(shè)計
目前，全球有超過110多個國家的6000多所大學(xué)在使用圖形化的系統(tǒng)設(shè)計方式。而圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺的高效率優(yōu)勢也影響著與測試測量、控制系統(tǒng)相關(guān)的各個行業(yè)。以Biorep Technologies公司為例，工程師們使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺來實(shí)現(xiàn)控制復(fù)雜的自動化醫(yī)療儀器(如圖3所示)。該系統(tǒng)設(shè)計平臺使Biorep的工程師們只需要很短的時間就能完全掌握軟硬件的開發(fā)技術(shù)，將公司預(yù)計的開發(fā)時間從一年減少到三個月。

圖3 通過使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計， Biorep Technologies將Perifusion系統(tǒng)(新一代細(xì)胞分泌物分析儀器)的開發(fā)時間從一年縮減到三個月

圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺可以滿足自動化測試對系統(tǒng)的需求，其軟件平臺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，同時也帶來了更好的可擴(kuò)展性。例如Texas Instruments公司使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺開發(fā)了他們的電源管理IC產(chǎn)品的自動化測試平臺，將測試時間縮減了70%，并且同時將測試系統(tǒng)的測試產(chǎn)品覆蓋率提高了一倍。

通過圖形化系統(tǒng)設(shè)計，工程師們可以在一個開發(fā)平臺下設(shè)計各種解決方案，滿足各種應(yīng)用需求。根據(jù)系統(tǒng)摩爾定律，當(dāng)工程師向平臺添加新的技術(shù)以后，基于這個平臺的系統(tǒng)可以利用這新技術(shù)的引入帶來性能和成本效率幾何級數(shù)的提高。西班牙Instituto de Astrofisica de Canarias的科學(xué)家們在為歐洲巨型望遠(yuǎn)鏡 (VLT) 陣列開發(fā)定位執(zhí)行器的時候，就利用了這個優(yōu)勢。通過選擇可自定制的商業(yè)現(xiàn)成開發(fā)平臺，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，就可能無法滿足這些需求。事實(shí)上，他們在顯著減少開發(fā)時間的同時，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)計平臺的工程師可以通過一個完全開放的生態(tài)平臺，學(xué)習(xí)并借鑒其他工程師分享的成果來加速自己的開發(fā)。這樣會將數(shù)以千計的分享成果(無論軟件還是硬件)集合起來，幫助工程師們更高效地解決任何應(yīng)用中的問題?；谄脚_途徑開發(fā)的優(yōu)勢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。在計算機(jī)和移動設(shè)備領(lǐng)域，由平臺帶動的周邊創(chuàng)新是非常顯著的。PC、Linux、iPhone和Android平臺的背后，都是由無數(shù)的開發(fā)者、IP和應(yīng)用程序所組成的社區(qū)在支持。事實(shí)上，測試測量行業(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)體系也很好說明了圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺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)計中各個部分都很重要，很多工程設(shè)計工具還是只能側(cè)重于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中的某些的環(huán)節(jié)。通常這樣的工具平臺不是側(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。工程師可能會因此耗費(fèi)更多的精力和時間去選擇另一個工具來幫助其完成整個系統(tǒng)的設(shè)計和整合。但是借助圖形化系統(tǒng)設(shè)計，工程師們可以得到一個開放并可重配置的平臺，從更高的層次來使用各種技術(shù)和工具，獲得更好的軟硬件集成度，從而有效縮短系統(tǒng)開發(fā)過程中最耗時的整體集成環(huán)節(jié)。同時，開放的平臺還可以提供IP，這樣開發(fā)者或者開發(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。無數(shù)的工程師們通過圖形化系統(tǒng)設(shè)計不斷實(shí)踐和創(chuàng)新，通過這個平臺，他們可以利用最新的技術(shù)和IP來完成全新的系統(tǒng)或?qū)ΜF(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行升級。然而，對于還未嘗試過這個平臺的工程師和科學(xué)家們來說，圖形化系統(tǒng)設(shè)計將是他們實(shí)現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)，獲得競爭優(yōu)勢的有效途徑。