概覽

縱觀2010所 有的創(chuàng)新，我們很容易忽視原型設計投資的重要性，但是這往往就是在技術主導市場上的一個重要的競爭優(yōu)勢，比如醫(yī)療設備或機器人市場。如果您將原型設計提供 給顧客，并從顧客那得到關于這個項目的實際反饋，這就大大增加了您的成功機會。更快更有效的原型設計就是成功的關鍵。本文向你闡述了如何使用軟件和硬件工 具來有效地進行技術原型設計。

美國國家儀器平臺

美國國家儀器公司提供了一個靈活的原型設計平臺，該平臺由軟件部分和商業(yè)化未定制硬件部分組成。受助于軟硬件工具的結合，您可以比以往任何時候更快速地完成功能完備原型的設計。

圖1.原型設計是在部署之前的一個重要階段

LabVIEW 圖形編程

數(shù)億萬的工程師和科學家在LabVIEW圖形編程環(huán)境中，運用其類似流程圖的直觀圖形化圖標和連線，來開發(fā)先進的測量，測試和控制系統(tǒng)。LabVIEW軟件以自身所帶的眾多實用功能取勝，涵蓋了在數(shù)學、信號處理、概率和控制中的各個傳統(tǒng)算法，并且為自定義算法起了支持作用。這些功能幫助你繞開了編寫底層代碼的繁瑣，讓您有更多的時間來專注于開發(fā)您的原型設計。

圖2.使用LabVIEW 圖形編程軟件，快速開發(fā)您的原型設計軟件

您還可以將LabVIEW代碼以有確定性功能的代碼的形式移植到運行實時操作系統(tǒng)的目標微處理器上。如果您的原型設計需要更嚴格的時序要求，您可以使用LabVIEW FPGA模塊，對現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)進行編程。

最新版本的LabVIEW FPGA 模塊提供了一些新的功能，幫助您更快地完成您的第一個原型設計，從而大大縮短產(chǎn)品上市的時間。您可以將來自包括VHDL代碼和Xilinx核產(chǎn)生器等許多來源的FPGA IP核導入LabVIEW軟件中，從而快速地整合關鍵算法和IP核。然后，您可以使用這些算法和IP核，將它們燒寫到商業(yè)未定制硬件上，作為您的功能原型設計的基礎。

圖3.從Xilinx核產(chǎn)生器中整合第三方IP核

COTS硬件

COTS硬件不僅提供了一種廉價的方法，使你迅速地開始原型設計，而且COTS硬件依托圖形系統(tǒng)設計環(huán)境，幫助您在由大量I/O集成的不同目標板上實現(xiàn)原始算法。使用實時性處理器，諸如NI CompactRIO和PXI平臺上的處理器，來確定與控制集成I/O，來提高可靠性。這在某些情況下是很必要的，如硬件在回路中的應用，因為此時您需要將硬件和軟件緊密集成，動態(tài)地模擬控制算法正在試圖控制的環(huán)境。

圖4.利用COTS硬件開發(fā)原型設計，使得訪問I/O更容易

除了使用FPGAs實時處理器，您可以通過將代碼從一種COTS硬件移植到另一種COTS硬件上的方式，把LabVIEW與您的應用程序組合在一起。比如，您可以將在電腦上分析實時I/O信號的代碼移植到諸如PXI,PDAs和嵌入式微處理器等上，而不需要對代碼進行重新編寫。事實上，在完成原型設計的設計和驗證后將它移植到嵌入式系統(tǒng)部署的32位處理器上，由于沒有設計上的約束，這樣可以節(jié)省大量的開發(fā)時間和昂貴的返工成本。

定制硬件的原型設計工具

除了在COTS硬件上，您可能還需要在您自己的原型設計平臺上進行原型設計。LabVIEW圖形編程語言同樣能夠給予您幫助。以您的LabVIEW代碼為例，對于ARM 微處理器，您可以使用LabVIEW嵌入式模塊，產(chǎn)生與您的LabVIEW框圖相對應的C語言代碼。如果您使用的是Keil µVision軟件，你也可以將C語言代碼移植到ARM7,ARM9和Cortex微處理器上。

此外，您可以使用LabVIEW C代碼生成器將原先的LabVIEW代碼轉(zhuǎn)換為C語言代碼，并將C代碼集成到C語言開發(fā)環(huán)境中，這樣可以將相關功能代碼移植到各種不同的微控制器和微處理器中。

原型設計加快您的產(chǎn)品上市時間

原型設計是開發(fā)下一代嵌入式系統(tǒng)的一個重要方面。結合使用LabVIEW與選用COTS硬件能為工程師或科學家的原型設計開發(fā)工作帶來了很大便利。使用LabVIEW軟件，您還可以充分利用了新微控制器或微處理器的優(yōu)勢來生成C代碼。