文件类型: 仪器新闻简报
是否NI支持: 是
发布日期: Mar 20, 2011

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创造新型的嵌入式工程师http://zone.ni.com/devzone/cda/pub/p/id/1329

目录

1. 领域专家：一种新型的嵌入式工程师
2. 用于提高较小设计团队生产率的恰当工具
3. 当今的领域专家在行动

James Truchard博士,身为National Instruments的创始人之一及现任总裁和CEO的Jams Truchard博士(Dr.T)，和大家分享如何去解决当今世界工程技术上的一些重大难题，Dr.T给出的建议来自两个方面，第一是要选用合适的工具，第二是需要借鉴发明大王Thomas Edison 进行发明研究的方法。

多年来，我一直在重温 托马斯?爱迪生在工程界发明创造的故事。 故事中说道这位见识广博的伟大发明家在非常广泛的应用领域中能够保证每10天一个小发明，每6个月一个大发明的创造速度。 试想一下我们当代的工程师是不是也能提出一个承诺，保证在多短的时间内完成一次创造革新。 如果100年前发明大王爱迪生就认为他能够满足十天一个小发明，一个月一个大发明的要求，那我们坐拥更多高新技术现代的工程师能不能赶上甚至超越爱迪生？我们也应该对此开始重视，并且为了更多更快发明创造的目标而奋斗。

为了加速工程发明创造的速度，必须满足两个条件。首先，你需要得到上线的供货商与技术伙伴的支持。作为工程技术工具的提供者，NI公司必须担负起创建有效平台的职责。这些平台不再要求有一个庞大的团队围绕着它进行复杂的嵌入式系统的构建，而是仅仅以一个小规模的团队就能完成相同的任务。其次，要帮助工程师与科学家使用集成了更广泛工业应用性能的现代工具来解决工程界的各种难题，比如由美国国家工程院（NAE）提出的工程挑战项目。因为当今的工程师与科学家们需要最大限度地发掘自身以及专业技能来并行地解决来自现实世界各种各样的问题。那种工程专家只专注于某个领域中某些特定工作任务的时代必须被终结。作为工程技术工具的供应商，如果NI能将我们的工具平台品质在提升一个层次，来帮助供货商与工程师更快地完成系统的搭载，那么我们就将具有实现爱迪生那个关于快速创造发明的承诺的潜力。

领域专家：一种新型的嵌入式工程师

当今那些最接近工程界挑战前沿的工程师与科学家不再是传统的嵌入式硬件或软件工程师而是那些在某一领域具有专业知识或技能的人(比如机械工程师, 航空航天工程师, 环境科学家, 物理学家, 等等)，我们称之为领域专家。但是对于领域专家，他们拥有的核心技术不再是嵌入式硬件或软件设计的能力。所以传统意义上来说，领域专家缺乏嵌入式或软件设计能力的。但是嵌入式和软件设计能力在创建硬件结构、软件部件以及成套系统时是万万不可或缺的。因为这个矛盾，在解决一个工程问题时，往往需要依赖一个庞大的设计团队来创建解决方案，这个团队中不仅包括领域专家，还要有软件设计师，机械设计师，以及硬件设计师。

在过去的五年中，全世界的系统设计团队渐渐倾向在更深层次、更宽领域中使用NI提供的高级图形化系统设计工具。在使用适当类型工具的前提下，由领域专家组成的较小的设计团队能够通过更方便的合作体验来更快速有效地解决现实世界的问题，而不需要组织整合一个拥有嵌入式专家的庞大团队的过程。

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图1. 使用恰当抽象提炼嵌入式开发技术的软件工具,领域专家就可以单独完成嵌入式设计任务而不必像过去一样依赖嵌入式专家

用于提高较小设计团队生产率的恰当工具

审视爱迪生各项发明的设计方法，你会发现他的发明中几乎没有哪一个需要今日您所看到的巨大团队。如果要取得同爱迪生相同的快速设计开发的效果，现代设计团队一定需要适当层次的软件平台抽象与硬件系统集成。并且设计团队可以便捷地调控这个系统的抽象以及集成的程度的同时，提供抽象以及集成设计体验的工具也能确保适应设计团队知识层次的开发速度，使得设计团队既获得了高级设计平台的抽象集成体验，又对系统的底层细节了若指掌。

在现代项目设计中，领域专家需要一种软件平台工具中能灵活集成多种不同软件计算方法。在过去十年间，研究人员早就提出一个高效的软件平台需要有一个能正确编译多种计算模式（比如模拟框图的集成、图形化的数据流控制以及状态图）的编译环境，以满足高效执行应用软件的要求。为了满足不同计算模式对NI LabVIEW软件的要求，NI广泛收集来自于研究员及用户关于多种应用领域的不同期望的反馈，在下个版本的软件中及时添加相应的集成功能，满足其需求。领域专家需要一种工具，只有能够结合多种计算模式来快速跨越、解决当今的嵌入式系统任务的软件平台才是当今系统开发的核心—领域专家所需要的工具。

与在单个编程环境中使用多种计算模式同等重要的技术能力是能够有效地在实际硬件环境下执行那些编译完毕，包含了多种计算模式的软件模型。这一点已经成为很多专业学者，研究者，以及领域专家系统开发设计路途中的绊脚石。虽然他们的团队或许有能力创建软件方面的理论方案或理想模型，但是一旦涉及到如何利用硬件来检验与部署这些功能就变得困难重重。我们正在解决这些相关问题的路途上继续前进。现在使用LabVIEW，工程师与科学家已经可以进行多种软件模式的计算，并将其迅速部署到多种多样的硬件设备中去，其中包括桌面平台，多核处理器，以及可编程逻辑门阵列(FPGAs)。NI的图形化系统设计理念--“与多种计算模式相结合的高层次图形化软件设计环境基础上附加已经集成的具有较大适用范围的硬件平台”已经被证实是一种解决工程问题行之有效的方法。实际上，我们已经发现，领域专家在使用像LabVIEW这样的图形化工具时渐渐变得具有更为强烈的目的性，并且解决现实世界的问题也变得更得心应手，这是恰恰因为他们在解决问题的过程中，从软件NI LabVIEW软件平台中获得了关于其设计的系统应用更多的相关信息。

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图 2. 工程师需要能集成多种计算模式的软件工具，连同直接用硬件实现这些模式的能力

当今的领域专家在行动

由美国国家工程院（NAE）提出的当今工程方面的重大难题，内容上涵盖了从增强探索能力到制造更好的药物的广泛范围。这些都是现实中我们遇到的，急需我们解决的问题。如果能设计开发出相应的系统，来解决了这些问题，它们就会像爱迪生的那些发明一样，显著提升我们的生活品质。现在已经有很多领域专家在为此不懈努力，他们利用自己专业领域中的抽象想法为指导，成功地与较小的设计团队一起推进设计开发工作。

美国MacDonald Dettwiler&Associate有限公司的机电一体化部门主管，Sean Dougherty先生将与我们分享在较小设计团队中的领域专家使用图形化系统设计工具来快速解决问题的经验，该公司主要从事极限环境下工作的机器人技术结构设计开发。他的团队最近制造完成了用于宇宙空间中卫星维修的机械手的原型机系统。Dougherty先生强调道“在过去，（要应对这样一个项目的要求）我们需要一个包括系统控制专家、机械工程师、电子工程师和程序员的四人团队” “而现在（配合NI的开发系统平台）它只需要一个人。”

图3. Sean Dougherty 在美国的MacDonald Dettwiler and Associates有限公司领导一个领域专家团队，通过使用 NI图形化系统设计工具，其团队工作变得更加高效

而在医疗器械领域，同样有领域专家使用图形化的系统设计工具快速解决问题的成功案例。KCBioMedix公司使用NI CompactRIO硬件配合LabVIEW软件平台开发了一款名叫NTrainer系统的产品，用来帮助早产婴儿学会正确用嘴进食，从而大大地增加了他们的存活率。在项目的初期，KCBioMedix公司考虑将这项设计任务外包给一个拥有嵌入式专家的第三方公司，来将这项治疗方案推向商业化。而当发现成本太过高昂时，公司决定转变方法使用自己的力量来进行开发。其使用CompactRIO硬件设备与 LabVIEW软件平台在短短三周内就成功创建了满足其需求的概念性验证平台，充分展示了CompactRIO具有满足常用嵌入式解决方案的需求的能力。

图 4. KCBioMedix公司的医生与科学家使用 NI 图形化系统设计工具来创建NTrainer 系统，使研发过程节省了2亿5000万美元

通过之前分享的案例，我们可以发现，发明大王爱迪生关于快速创造发明的理念在当今工程领域还是有可行性的。为此更坚定了NI公司尽自己所能将图形化系统设计技术发扬光大的信念。我们通过抽象提炼使我们的用户能够在软件开发时利用代码服用与单系统平台下多计算模式兼容使用的优势实现快速的知识共享和系统开发。我们大家都应该有信心回归像过去爱迪生先生所处的的，充满了现实工程问题解决和技术革新的时代。

– Dr. James Truchard  

James Truchard博士是 NI 公司总裁， CEO， 以及共同创始人之一。他所获得的荣誉包括2003年加入瑞典皇家工学院，以及2007被选入美国国家工程院。他拥有德州大学奥斯丁分校授予的电机工程博士以及物理学学士与硕士学位。

视频演示：图形化系统设计入门

图形化系统设计基础知识: 为大众缩短开发时间并提供嵌入式设计

了解更多：图形化系统设计相关信息

此文首次出现于2011年第一季度《仪器仪表季刊》

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