圖2. LabVIEW虛擬儀器框圖

制造應(yīng)用要求軟件必須是可靠的、高性能的和可互操作的。虛擬儀器具有所有這些優(yōu)勢(shì)，它集成了諸如告警、歷史數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)、安全、組網(wǎng)、工業(yè)I/O和企業(yè)互連等性能。用戶可以利用這些功能方便地連接許多類型的工業(yè)設(shè)備，如PLC、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、分布式I/O以及插入式數(shù)據(jù)捕獲板。

虛擬儀器不止是個(gè)人計(jì)算機(jī)

近來商用PC技術(shù)已經(jīng)開始向嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，例如用于嵌入式開發(fā)的Windows CE、基于Intel x86的處理器、PCI和CompactPCI總線和以太網(wǎng)技術(shù)等。為了體現(xiàn)成本和性能的優(yōu)勢(shì)，虛擬儀器采用的也是商用技術(shù)，這些商用技術(shù)同樣也在增加嵌入式和實(shí)時(shí)功能。例如，LabVIEW既可運(yùn)行于Linux，也可針對(duì)特殊嵌入式目標(biāo)運(yùn)行于VenturCom提供的嵌入式ETS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。如將虛擬儀器用作從臺(tái)式機(jī)擴(kuò)展到嵌入式設(shè)備的可升級(jí)框架，那么應(yīng)該把虛擬儀器看作是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者的完整工具箱中的工具之一。

顯著影響嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)變化是網(wǎng)絡(luò)和Web。以太網(wǎng)已經(jīng)成為全球各個(gè)公司使用的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。此外，PC領(lǐng)域中Web接口的普及也已經(jīng)漫延到了蜂窩電話、PDA以及目前的工業(yè)數(shù)據(jù)捕獲和控制系統(tǒng)的開發(fā)。

由于虛擬儀器軟件可以利用交叉平臺(tái)編譯技術(shù)將臺(tái)式和實(shí)時(shí)系統(tǒng)整合在一個(gè)開發(fā)環(huán)境中，用戶現(xiàn)在就可以利用內(nèi)置Web服務(wù)器和臺(tái)式軟件的易用網(wǎng)絡(luò)功能，并將它移植至實(shí)時(shí)和嵌入式系統(tǒng)中。例如，可以利用LabVIEW簡(jiǎn)單地配置內(nèi)置Web服務(wù)器，并向網(wǎng)絡(luò)上定義好的安全機(jī)器輸出windows上的應(yīng)用接口，然后通過該接口下載應(yīng)用并運(yùn)行于手持機(jī)中的傻瓜式嵌入式系統(tǒng)上。整個(gè)過程無需嵌入式系統(tǒng)所要求的額外編程。

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是發(fā)展最快的工程領(lǐng)域之一，在可預(yù)見的未來將繼續(xù)得到發(fā)展，因?yàn)橄M(fèi)者需要更聰明的汽車、設(shè)施、家用設(shè)備等等。這些商用技術(shù)的革新將有力地推進(jìn)虛擬儀器的普及。提供虛擬儀器軟件和硬件工具的領(lǐng)先企業(yè)需要在專業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)上加大投資，以更好地服務(wù)這一領(lǐng)域。例如針對(duì)NI旗艦產(chǎn)品虛擬儀器軟件平臺(tái)LabVIEW，NI公司描繪的發(fā)展前景是這樣的：從針對(duì)臺(tái)式操作系統(tǒng)的開發(fā)向嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)、向手持式個(gè)人數(shù)字助理、向基于FPGA的硬件、甚至向智能傳感器轉(zhuǎn)移。

集成在一起的軟硬件、靈活的模塊化工具、商用技術(shù)的使用等一系列虛擬儀器概念共同形成了一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)，在該架構(gòu)上工程師或科學(xué)家們可以快速完成他們的系統(tǒng)開發(fā)并維持很長(zhǎng)一段時(shí)間。由于虛擬儀器可以在嵌入式開發(fā)中提供許多可選項(xiàng)和功能，因此非常有助于嵌入式開發(fā)者理解和閱覽這些工具。

本文小結(jié)

虛擬儀器采用了越來越先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以在開放架構(gòu)基礎(chǔ)上創(chuàng)建用戶定義的系統(tǒng)。這一概念不僅可以確保用戶遠(yuǎn)離供應(yīng)商定義的系統(tǒng)，還可確保今天的系統(tǒng)能夠平滑得到升級(jí)以滿足明天的需求。