20多年的持續(xù)創(chuàng)新

20多年以后，當(dāng)LabVIEW成為了工程師和科學(xué)家們的標(biāo)準(zhǔn)圖形化設(shè)計(jì)平臺(tái)，為其工程創(chuàng)新不斷提供源動(dòng)力之時(shí)，LabVIEW的最初創(chuàng)始人們一定會(huì)回想起1.0版本誕生時(shí)他們對(duì)這一革命性的圖形化編程環(huán)境所抱有的期待和愿景……

1983年，NI的工程師們受到了電子制表軟件為金融領(lǐng)域帶來(lái)巨大便利的啟發(fā)，也決定著手發(fā)明一種同樣高效的工具，幫助工程師和科學(xué)家們簡(jiǎn)化測(cè)試測(cè)量自動(dòng)化項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

與此同時(shí)，蘋(píng)果公司推出的Macintosh計(jì)算機(jī)的一系列圖形化特性也為他們提供了嶄新的思路。他們發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于輸入一串串的命令行進(jìn)行操作，人們使用鼠標(biāo)和圖形化界面時(shí)所發(fā)揮的創(chuàng)造力和高效率是前所未有的，因此“圖形化”編程理念成為了LabVIEW最根本的核心。

LabVIEW從最初就被設(shè)計(jì)為一種強(qiáng)大的高層架構(gòu)型編程語(yǔ)言，自1986年1.0版誕生以來(lái)，縱觀其20多年的發(fā)展（圖1），可以發(fā)現(xiàn)，每次LabVIEW的主要升級(jí)版本的發(fā)布都包含了很多全新的特性。

圖1 LabVIEW 20多年的持續(xù)創(chuàng)新
LabVIEW 3.0首次實(shí)現(xiàn)了多平臺(tái)兼容的特性，保證相同的代碼可以運(yùn)行在多個(gè)操作系統(tǒng)中；LabVIEW 5則推出了實(shí)時(shí)（Real Time）模塊，允許工程師們將在主機(jī)上開(kāi)發(fā)的LabVIEW代碼進(jìn)行自動(dòng)編譯，使其運(yùn)行在實(shí)時(shí)硬件對(duì)象中。通過(guò)降低在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中部署代碼的復(fù)雜度，這個(gè)創(chuàng)新的理念幫助工程師以一種更方便的方式進(jìn)行控制應(yīng)用的開(kāi)發(fā)；而LabVIEW 7與FPGA技術(shù)的結(jié)合則又是該理念的進(jìn)一步升華，從而讓不具備VHDL編程經(jīng)驗(yàn)的工程師們也同樣可以進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，并且LabVIEW本質(zhì)上的數(shù)據(jù)流并行性非常符合FPGA并行電路特性，在此基礎(chǔ)上可以達(dá)到很好的空間利用和定時(shí)性能；LabVIEW 8.2作為20周年的紀(jì)念版，首次推出了中文版，使中國(guó)工程師們也能用自己的母語(yǔ)編程，最大程度地提升開(kāi)發(fā)效率；最新的LabVIEW 8.5則更為多核處理器技術(shù)提供了強(qiáng)有力的支持，同時(shí)也推出了基于UML語(yǔ)言規(guī)范的狀態(tài)圖設(shè)計(jì)模塊。綜合而言，LabVIEW通過(guò)不斷地融入最新商業(yè)可用技術(shù)（圖2），讓使用者無(wú)需花費(fèi)過(guò)多的精力去學(xué)習(xí)每個(gè)技術(shù)的細(xì)節(jié)就可以直接使用，提升了系統(tǒng)的性能，保證了工程師們長(zhǎng)期的投資。

圖2 LabVIEW不斷融入最新商業(yè)可用技術(shù)
經(jīng)過(guò)這一路20多年的持續(xù)創(chuàng)新，LabVIEW憑其核心的圖形化編程理念，突破了原先數(shù)據(jù)采集與儀器控制的應(yīng)用領(lǐng)域，蛻變?yōu)樵O(shè)計(jì)、控制與測(cè)試的圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，其強(qiáng)大的特性（詳全的專業(yè)附加工具包、靈活多樣的計(jì)算模型、從PC、FPGA到芯片級(jí)的運(yùn)行平臺(tái)等）進(jìn)一步幫助工程師在同一個(gè)LabVIEW平臺(tái)上集成從設(shè)計(jì)、原型到發(fā)布的全過(guò)程，全面提高整個(gè)工程流程的效率。

強(qiáng)大的圖形化設(shè)計(jì)平臺(tái)

詳全的專業(yè)附加工具包

我們知道，作為功能強(qiáng)大的圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)，LabVIEW所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域變得越來(lái)越廣泛，因此為了讓不同應(yīng)用領(lǐng)域的工程師們都能以一種更靈活的方式來(lái)使用LabVIEW進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，安裝附加工具包成為了一個(gè)很好的解決方法。

無(wú)論是信號(hào)處理、自動(dòng)化測(cè)試、工業(yè)控制還是嵌入式設(shè)計(jì)等等，LabVIEW都提供了專業(yè)的附加工具包，從而方便工程師們通過(guò)靈活的組合實(shí)現(xiàn)高效的開(kāi)發(fā)。

例如，僅僅在信號(hào)處理方面，LabVIEW就提供了聲音與振動(dòng)分析套件（倍頻程及階次分析等）、調(diào)制工具包（AM、FM、ASK、QAM等調(diào)制算法）、頻譜測(cè)量工具包（星座圖、I-Q數(shù)字解調(diào)等）、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)工具包以及高級(jí)信號(hào)處理工具包（時(shí)頻聯(lián)合分析、小波分析等等）。與其它編程語(yǔ)言有所不同，這些LabVIEW工具包將各自專業(yè)領(lǐng)域的算法和程序進(jìn)行了優(yōu)化的封裝，讓工程師通過(guò)直接調(diào)用其中的子VI（甚至僅僅通過(guò)簡(jiǎn)單的配置）得到相應(yīng)的分析結(jié)果，大大減少了開(kāi)發(fā)的時(shí)間和精力。

值得一提的是，除了NI官方提供的附加工具包以外，LabVIEW愛(ài)好者們也會(huì)共享一些自己編寫(xiě)的小型工具包，幫助LabVIEW應(yīng)用在更多更廣的領(lǐng)域。這種類似于Wiki百科的大規(guī)模協(xié)作的發(fā)展模式使LabVIEW能夠以一種更積極、開(kāi)放的方式不斷發(fā)展創(chuàng)新。

靈活多樣的計(jì)算模型

計(jì)算模型，簡(jiǎn)而言之，是一種用于描述軟件模塊功能的表達(dá)方式，在學(xué)術(shù)界這個(gè)術(shù)語(yǔ)一直被用來(lái)抽象定義計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于不同的計(jì)算模型在不同領(lǐng)域和場(chǎng)合的應(yīng)用上往往都存在相對(duì)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，為了實(shí)現(xiàn)圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)景目標(biāo)，LabVIEW必須具備使用不同計(jì)算模型進(jìn)行編程的能力，而讓我們欣喜的是，這個(gè)想法已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

如今的LabVIEW已經(jīng)不再僅限于數(shù)據(jù)流編程這一種方式，它還包括了可以通過(guò)DLL將C或Java等文本語(yǔ)言直接調(diào)用，使用Mathscript節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)文本數(shù)學(xué)編程，在LabVIEW下進(jìn)行仿真建模以及使用基于UML規(guī)范的狀態(tài)圖實(shí)現(xiàn)高抽象層的系統(tǒng)架構(gòu)等等。這些靈活多樣的計(jì)算模型允許工程師們根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域選擇最為合適的一種進(jìn)行開(kāi)發(fā)，一方面能夠讓工程師們使用他們熟悉的計(jì)算模型進(jìn)行開(kāi)發(fā)，另一方面，又可以充分利用其它計(jì)算模型的優(yōu)勢(shì)和特性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)開(kāi)發(fā)的效率最優(yōu)。

例如，LabVIEW用戶在設(shè)計(jì)一個(gè)激光控制系統(tǒng)時(shí)，可以使用狀態(tài)圖來(lái)定義狀態(tài)，使用數(shù)據(jù)流方式在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)控制邏輯，并使用仿真模型來(lái)對(duì)激光進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。可見(jiàn)，這種“采各家之長(zhǎng)”的理念，讓LabVIEW甚至超越了編程語(yǔ)言的范疇，成為了更高層的系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)平臺(tái)。

從PC、FPGA到芯片級(jí)的運(yùn)行平臺(tái)

自LabVIEW誕生以來(lái)，NI的工程師們就有一個(gè)夢(mèng)想，希望能夠?qū)abVIEW的代碼“編譯直接下載到目標(biāo)硬件”中，但在當(dāng)時(shí)他們并不清楚如何將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2005年推出的LabVIEW 8中為分布在不同計(jì)算目標(biāo)上的各種應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)與發(fā)布提供了有力的支持。這種“分布式智能”的架構(gòu)使相同的LabVIEW代碼可以下載到不同的硬件平臺(tái)中運(yùn)行，而這正是實(shí)現(xiàn)上述夢(mèng)想的一個(gè)基礎(chǔ)條件。

如今的LabVIEW已經(jīng)可以通過(guò)不同的模塊將代碼下載到從PC、FPGA到芯片級(jí)的硬件平臺(tái)中，這個(gè)特性使工程師們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)、原型到發(fā)布三個(gè)過(guò)程中都能利用相同的代碼，減少了代碼移植所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。

其中，LabVIEW與FPGA的完美結(jié)合是最為靚麗的一抹。FPGA作為一種主流的技術(shù)，它通常需要使用VHDL這樣的硬件語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)，這種語(yǔ)言需要很長(zhǎng)的學(xué)習(xí)時(shí)間，以及深厚的硬件技術(shù)背景，“進(jìn)入門(mén)檻”相對(duì)較高。而LabVIEW本身并行化的編程方式允許工程師們能以直觀的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)FPGA的邏輯功能（圖3），因此無(wú)需VHDL就可以讓更多的工程師都能得益于FPGA技術(shù)。