嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具發(fā)展(5)

　NI技術(shù)市場(chǎng)工程師 湯敏

1　在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具領(lǐng)域,現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展的最新趨勢(shì)是什么？

　　現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具非常多樣化，市場(chǎng)很分散，目前據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列，在其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)環(huán)境也非常多樣化，包括VxWorks、QNX、Linux、 Nuclears、WinCE等等。不僅各種操作系統(tǒng)有各自的開發(fā)工具，在同一系統(tǒng)下開發(fā)的不同階段也有不同的開發(fā)工具。如在用戶的目標(biāo)板開發(fā)初期，需要硬件仿真器來(lái)調(diào)試硬件系統(tǒng)和基本的驅(qū)動(dòng)程序，在調(diào)試應(yīng)用程序階段可以使用交互式的開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件調(diào)試，在測(cè)試階段需要一些專門的測(cè)試工具軟件進(jìn)行功能和性能的測(cè)試等等。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說，要掌握、駕馭這樣龐大的開發(fā)體系是一件非常困難的事情，而且編程的復(fù)雜度相當(dāng)大。

　　現(xiàn)在傳統(tǒng)工具很難降低編程工作的復(fù)雜度，嵌入式領(lǐng)域需要另一種方法來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)不僅是工具方面的，還有解決問題的途徑。 Edward Lee博士是加州大學(xué)伯克利分校嵌入式研究方面的領(lǐng)先者，他指出現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)手段如基于文本編程和面向?qū)ο蟮墓ぞ叨茧y以用來(lái)構(gòu)建嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，因?yàn)槊嫦驅(qū)ο蠛茈y直觀地表達(dá)時(shí)間和平行性（parallelism），而時(shí)間和平行性在現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)中是必不可少的。Lee博士提出面向角色（actor-oriented）的圖形化方法是更適合嵌入式軟件設(shè)計(jì)的工具。

　　所以一種更為理想的、釜底抽薪的解決方案是向基于平臺(tái)的工具轉(zhuǎn)移，它能夠更好地表達(dá)整個(gè)系統(tǒng)，而減少與特定硬件以及操作系統(tǒng)的相關(guān)性，這使得更多的軟件設(shè)計(jì)和算法容易理解并被重復(fù)使用。而從基于文本的工具向圖形化工具的轉(zhuǎn)移則可以直觀地表達(dá)系統(tǒng)，圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Graphical System Design）的理念就是源于這兩大趨勢(shì)。通過簡(jiǎn)化嵌入式編程的復(fù)雜性，它降低了對(duì)系統(tǒng)開發(fā)人員和領(lǐng)域?qū)＜以谇度胧皆O(shè)計(jì)流程中各個(gè)步驟的要求；同時(shí)提供了從設(shè)計(jì)、原型到部署，從軟件調(diào)試、功能測(cè)試到生產(chǎn)檢測(cè)的統(tǒng)一環(huán)境，使得工程師和科學(xué)家們可以更快速地進(jìn)行重復(fù)設(shè)計(jì)。

2　為了促進(jìn)中國(guó)的發(fā)展,您對(duì)中國(guó)工程師有什么建議？
　　現(xiàn)在很多工程師在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的時(shí)候往往選擇最底層的工具，把絕大部分的時(shí)間都花在了底層的細(xì)節(jié)，而往往忽視了創(chuàng)新性和系統(tǒng)級(jí)的把握。工程師無(wú)論是為了自身的發(fā)展還是為了所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，這兩點(diǎn)其實(shí)都是至關(guān)重要的。

　　說起電子工程師，大家第一個(gè)想到的就是coding，還有加班，甚至還有人自嘲為’IT民工’. 那么工程師的價(jià)值究竟體現(xiàn)在哪里，而且如何體現(xiàn)呢？有人將理想的工程師用字母T來(lái)描述。T表示在頂部具有廣泛的知識(shí)和技能，同時(shí)在至少一個(gè)領(lǐng)域中具有深入的技術(shù)知識(shí)。工程師能夠分析問題或是編寫程序是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，他們還要能夠利用他們的知識(shí)完成獨(dú)特創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。

　　所以，工程師要體現(xiàn)自身價(jià)值，必須有系統(tǒng)性的眼光，能夠進(jìn)行有創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。在這種情況下，工程師們更多的應(yīng)該從底層的編程細(xì)節(jié)中‘逃離’出來(lái)，讓工具去處理那些“常規(guī)”事務(wù)，而工程師本身就可以專注于自己的設(shè)計(jì)或研究領(lǐng)域，從更高的角度來(lái)看待自己在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，而不是只見樹木，不見森林。      

3　貴公司的產(chǎn)品特點(diǎn)是什么？

　　NI的宗旨一直是致力于幫助全球的科學(xué)家和工程師們不斷創(chuàng)新，為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)NI采用的途徑是提供全系列的工具和平臺(tái)，這些工具和平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于充分集成最新的商用即成科技，降低用戶學(xué)習(xí)和使用的復(fù)雜性，從而在此基礎(chǔ)上，讓用戶在他們的工作中充分得享這些技術(shù)帶來(lái)的好處。現(xiàn)在NI的產(chǎn)品應(yīng)用于從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、原型到發(fā)布的研發(fā)全過程。

　　基于NI一以貫之的宗旨：為工程師和科學(xué)家們降低學(xué)習(xí)最新技術(shù)的復(fù)雜性并提高工作效率，通過NI的LabVIEW圖形化開發(fā)平臺(tái)，工程師們不需要使用最底層的匯編語(yǔ)言甚至C語(yǔ)言進(jìn)行編程，就可以將他們的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)快速的原型甚至發(fā)布，從而將嵌入式設(shè)計(jì)提升到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的層次。

　　和傳統(tǒng)的文本編程相比，LabVIEW天生是一種并行結(jié)構(gòu)的編程語(yǔ)言，而時(shí)間和并行性在現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)中是必不可少的。LabVIEW可以支持多種算法設(shè)計(jì)，并通過豐富的硬件I/O支持，幫助工程師快速構(gòu)建原型，更進(jìn)一步的是，LabVIEW嵌入式開發(fā)模塊提供了一個(gè)開放的框架，它可以集成任意的第三方工具鏈，將生成的C代碼與LabVIEW運(yùn)行庫(kù)函數(shù)和板卡支持程序包，編譯成為針對(duì)某一目標(biāo)并能在之上運(yùn)行的二進(jìn)制代碼。通過LabVIEW嵌入式開發(fā)模塊和工具鏈，可以發(fā)布到運(yùn)行任何操作系統(tǒng)的任何的32位處理器。

　
        圖1 LabVIEW嵌入式模塊的開放框架

　　LabVIEW為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供了一個(gè)跨越多種、多代產(chǎn)品的連貫性的平臺(tái)，使設(shè)計(jì)人員能夠多年重復(fù)并改進(jìn)其設(shè)計(jì)，而不必替換其整個(gè)工具集或者重新學(xué)習(xí)不同的設(shè)計(jì)方法，從而使設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量得到提高。同時(shí)，其圖形化的編程模式使得更多的工程師和科學(xué)家可以使用他們的專業(yè)知識(shí)開發(fā)嵌入式應(yīng)用，通過LabVIEW平臺(tái)，來(lái)自各行各業(yè)的專家，例如控制工程師、生物醫(yī)學(xué)工程師以及機(jī)械工程師能夠利用最新的計(jì)算技術(shù)，解決最終目的，而不必在底層的嵌入式系統(tǒng)編程細(xì)節(jié)上花費(fèi)太多的時(shí)間?？梢哉f，LabVIEW為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供了前所未有的革新方式。