NI LabVIEW 的前世今生——你所不知道的LabVIEW4595.docx

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1、20多年年以后，当当LabbVIEEW成为为了工程程师和科科学家们们的标准准图形化化设计平平台，为为其工程程创新不不断提供供源动力力之时，LLabVVIEWW的最初初创始人人们一定定会回想想起1.0版本本诞生时时他们对对这一革革命性的的图形化化编程环环境所抱抱有的期期待和愿愿景19833年，NNI的工工程师们们受到了了电子制制表软件件为金融融领域带带来巨大大便利的的启发，也也决定着着手发明明一种同同样高效效的工具具，帮助助工程师师和科学学家们简简化测试试测量自自动化项项目的开开发过程程。与此同时时，苹果果公司推推出的MMaciintoosh计计算机的的一系列列图形化化特性也也为他们们提供了了崭

2、新的的思路。他他们发现现，相对对于输入入一串串串的命令令行进行行操作，人人们使用用鼠标和和图形化化界面时时所发挥挥的创造造力和高高效率是是前所未未有的，因因此“图图形化”编编程理念念成为了了LabbVIEEW最根根本的核核心。LabVVIEWW从最初初就被设设计为一一种强大大的高层层架构型型编程语语言，自自19886年11.0版版诞生以以来，纵纵观其220多年年的发展展（图11），可可以发现现，每次次LabbVIEEW的主主要升级级版本的的发布都都包含了了很多全全新的特特性。图1 LLabVVIEWW 200多年的的持续创创新LabVVIEWW 3.0首次次实现了了多平台台兼容的的特性，保保证

3、相同同的代码码可以运运行在多多个操作作系统中中；LaabVIIEW 5则推推出了实实时（RReall Tiime）模模块，允允许工程程师们将将在主机机上开发发的LaabVIIEW代代码进行行自动编编译，使使其运行行在实时时硬件对对象中。通通过降低低在实时时系统中中部署代代码的复复杂度，这这个创新新的理念念帮助工工程师以以一种更更方便的的方式进进行控制制应用的的开发；而LaabVIIEW 7与FFPGAA技术的的结合则则又是该该理念的的进一步步升华，从从而让不不具备VVHDLL编程经经验的工工程师们们也同样样可以进进行硬件件设计，并并且LaabVIIEW本本质上的的数据流流并行性性非常符符合FP

4、PGA并并行电路路特性，在在此基础础上可以以达到很很好的空空间利用用和定时时性能；LabbVIEEW 88.2作作为200周年的的纪念版版，首次次推出了了中文版版，使中中国工程程师们也也能用自自己的母母语编程程，最大大程度地地提升开开发效率率；最新新的LaabVIIEW 8.55则更为为多核处处理器技技术提供供了强有有力的支支持，同同时也推推出了基基于UMML语言言规范的的状态图图设计模模块。综综合而言言，LaabVIIEW通通过不断断地融入入最新商商业可用用技术（图图2），让让使用者者无需花花费过多多的精力力去学习习每个技技术的细细节就可可以直接接使用，提提升了系系统的性性能，保保证了工工程

5、师们们长期的的投资。图2 LLabVVIEWW不断融融入最新新商业可可用技术术经过这一一路200多年的的持续创创新，LLabVVIEWW凭其核核心的图图形化编编程理念念，突破破了原先先数据采采集与仪仪器控制制的应用用领域，蜕蜕变为设设计、控控制与测测试的图图形化系系统设计计标准平平台，其其强大的的特性（详详全的专专业附加加工具包包、灵活活多样的的计算模模型、从从PC、FFPGAA到芯片片级的运运行平台台等）进进一步帮帮助工程程师在同同一个LLabVVIEWW平台上上集成从从设计、原原型到发发布的全全过程，全全面提高高整个工工程流程程的效率率。强大的图图形化设设计平台台详全的专专业附加加工具包包

6、我们知道道，作为为功能强强大的图图形化系系统设计计平台，LLabVVIEWW所涉及及的应用用领域变变得越来来越广泛泛，因此此为了让让不同应应用领域域的工程程师们都都能以一一种更灵灵活的方方式来使使用LaabVIIEW进进行系统统开发，安安装附加加工具包包成为了了一个很很好的解解决方法法。无论是信信号处理理、自动动化测试试、工业业控制还还是嵌入入式设计计等等，LLabVVIEWW都提供供了专业业的附加加工具包包，从而而方便工工程师们们通过灵灵活的组组合实现现高效的的开发。例如，仅仅仅在信信号处理理方面，LLabVVIEWW就提供供了声音音与振动动分析套套件（倍倍频程及及阶次分分析等）、调调制工具

7、具包（AAM、FFM、AASK、QQAM等等调制算算法）、频频谱测量量工具包包（星座座图、II-Q数数字解调调等）、数数字滤波波器设计计工具包包以及高高级信号号处理工工具包（时时频联合合分析、小小波分析析等等）。与与其它编编程语言言有所不不同，这这些LaabVIIEW工工具包将将各自专专业领域域的算法法和程序序进行了了优化的的封装，让让工程师师通过直直接调用用其中的的子VII（甚至至仅仅通通过简单单的配置置）得到到相应的的分析结结果，大大大减少少了开发发的时间间和精力力。值得一提提的是，除除了NII官方提提供的附附加工具具包以外外，LaabVIIEW爱爱好者们们也会共共享一些些自己编编写的小小

8、型工具具包，帮帮助LaabVIIEW应应用在更更多更广广的领域域。这种种类似于于Wikki百科科的大规规模协作作的发展展模式使使LabbVIEEW能够够以一种种更积极极、开放放的方式式不断发发展创新新。灵活多样样的计算算模型计算模型型，简而而言之，是是一种用用于描述述软件模模块功能能的表达达方式，在在学术界界这个术术语一直直被用来来抽象定定义计算算机系统统。由于于不同的的计算模模型在不不同领域域和场合合的应用用上往往往都存在在相对的的优势和和劣势，为为了实现现图形化化系统设设计的远远景目标标，LaabVIIEW必必须具备备使用不不同计算算模型进进行编程程的能力力，而让让我们欣欣喜的是是，这个个

9、想法已已经逐渐渐成为现现实。如今的LLabVVIEWW已经不不再仅限限于数据据流编程程这一种种方式，它它还包括括了可以以通过DDLL将将C或JJavaa等文本本语言直直接调用用，使用用Matthsccrippt节点点实现文文本数学学编程，在在LabbVIEEW下进进行仿真真建模以以及使用用基于UUML规规范的状状态图实实现高抽抽象层的的系统架架构等等等。这些些灵活多多样的计计算模型型允许工工程师们们根据不不同的应应用领域域选择最最为合适适的一种种进行开开发，一一方面能能够让工工程师们们使用他他们熟悉悉的计算算模型进进行开发发，另一一方面，又又可以充充分利用用其它计计算模型型的优势势和特性性，实

10、现现系统级级开发的的效率最最优。例如，LLabVVIEWW用户在在设计一一个激光光控制系系统时，可可以使用用状态图图来定义义状态，使使用数据据流方式式在FPPGA芯芯片中实实现控制制逻辑，并并使用仿仿真模型型来对激激光进行行动态仿仿真。可可见，这这种“采采各家之之长”的的理念，让让LabbVIEEW甚至至超越了了编程语语言的范范畴，成成为了更更高层的的系统级级的设计计平台。从PC、FFPGAA到芯片片级的运运行平台台自LabbVIEEW诞生生以来，NNI的工工程师们们就有一一个梦想想，希望望能够将将LabbVIEEW的代代码“编编译直接接下载到到目标硬硬件”中中，但在在当时他他们并不不清楚如如

11、何将其其变为现现实。20055年推出出的LaabVIIEW 8中为为分布在在不同计计算目标标上的各各种应用用程序的的开发与与发布提提供了有有力的支支持。这这种“分分布式智智能”的的架构使使相同的的LabbVIEEW代码码可以下下载到不不同的硬硬件平台台中运行行，而这这正是实实现上述述梦想的的一个基基础条件件。如今的LLabVVIEWW已经可可以通过过不同的的模块将将代码下下载到从从PC、FFPGAA到芯片片级的硬硬件平台台中，这这个特性性使工程程师们在在产品设设计、原原型到发发布三个个过程中中都能利利用相同同的代码码，减少少了代码码移植所所带来的的风险和和问题。其中，LLabVVIEWW与FP

12、PGA的的完美结结合是最最为靓丽丽的一抹抹。FPPGA作作为一种种主流的的技术，它它通常需需要使用用VHDDL这样样的硬件件语言来来开发，这这种语言言需要很很长的学学习时间间，以及及深厚的的硬件技技术背景景，“进进入门槛槛”相对对较高。而而LabbVIEEW本身身并行化化的编程程方式允允许工程程师们能能以直观观的方式式来实现现FPGGA的逻逻辑功能能（图33），因因此无需需VHDDL就可可以让更更多的工工程师都都能得益益于FPPGA技技术。图3 LabbVIEEW简化化FPGGA的开开发过程程除FPGGA之外外，最新新版的LLabVVIEWW还能够够将代码码运行于于各种其其它嵌入入式平台台中，

13、包包括工业业触摸屏屏、ADDI BBlacckfiin微处处理器、DDSP芯芯片以及及基于AARM的的微控制制器等等等。因此此，可以以预见的的是，将将LabbVIEEW代码码“下载载到任何何目标硬硬件”的的时代已已不再遥遥远。图4 强强大的LLabVVIEWW图形化化设计平平台最后，当当我们从从开发平平台的角角度（图图4）再再来审视视一下LLabVVIEWW上述这这三个重重要特性性时，我我们会发发现，详详全的附附加工具具包让工工程师们们能够在在具备特特定应用用领域的的专业知知识和计计算功能能的同时时，也能能享受到到图形化化编程所所带来的的各种便便利；而而灵活多多样的计计算模型型则使LLabVV

14、IEWW超越其其它编程程语言、成成为系统统级设计计平台的的一个必必要条件件；最后后，通过过LabbVIEEW各种种模块来来实现不不同硬件件的代码码部署，工工程师们们可以在在产品设设计、原原型到生生产这些些不同的的阶段都都能使用用统一的的开发平平台，保保证了代代码的长长期投资资。LabVVIEWW助力工工程创新新如今的LLabVVIEWW在测试试、测量量与自动动化领域域已经处处于“无无处不在在”的领领先地位位，帮助助工程师师和科学学家们高高效地完完成各自自的应用用，实现现工程创创新：美国伊利利诺伊大大学（UUnivverssityy off Illlinnoiss）的工工程系学学生们使使用Laa

15、bVIIEW设设计了世世界上第第一台可可以用人人的思维维去控制制的轮椅椅（图55）。借借助LaabVIIEW强强大的信信号合成成、频谱谱分析以以及数字字信号处处理功能能，他们们高效地地开发了了复杂的的算法将将神经信信号翻译译成控制制命令，创创造性地地为残疾疾人提供供了福音音。图5 使使用LaabVIIEW设设计世界界第一台台用思维维控制的的轮椅世界上最最大的粒粒子物理理实验室室CERRN，是是一个致致力于研研究物质质的基本本构成及及物质间间的相互互作用的的研究组组织。选选用LaabVIIEW以以及FPPGA模模块，CCERNN成功开开发了基基于FPPGA的的运行控控制系统统，实现现了在世世界上

16、最最强大的的粒子加加速度器器-大型型强子对对撞机（LLHC）上上进行实实时测量量与控制制大量组组件位置置，从粒粒子束核核心中吸吸收粒子子能量，同同时也确确保了可可靠性和和精确性性。利用用LabbVIEEW FFPGAA，使得得他们可可以快速速地整合合所需的的功能，省省却了不不必要的的成本和和学习周周期，降降低了系系统对人人力资源源的需求求。与此同时时，在消消费电子子（ipphonne的产产线测试试）、汽汽车电子子（BMMW氢能能7系硬硬件在环环测试）、航航空航天天（波音音飞机噪噪声定位位测试）、石石油化工工（Neexanns公司司石油勘勘察系统统）、绿绿色工程程（加州州大学对对哥斯达达黎加进进

17、行雨林林环境监监测）等等等领域域，LaabVIIEW也也都扮演演着举足足轻重的的角色，甚甚至于220088年北京京奥运会会的“鸟鸟巢”与与“水立立方”体体育场健健康监测测系统都都是用LLabVVIEWW来开发发完成的的。我们欣喜喜地看到到，LaabVIIEW正正与工程程师们一一起，合合力创造造一个更更好的工工程世界界！展望那么，未未来的LLabVVIEWW将如何何发展？对于这个个问题，让让我们先先从多核核处理器器技术谈谈起。众众所周知知，由于于芯片能能耗与热热效应的的限制，芯芯片制造造商已经经开始转转向全新新的芯片片结构，那那就是多多核技术术。以往往，当电电脑升级级到一个个更快速速的CPPU后

18、，也也就意味味着每一一条独立立指令的的运行速速度都会会加快。而而如今使使用多核核之后，如如果要想想继续提提高性能能，开发发者就需需要开发发一个并并行程序序来取代代顺序程程序。然然而这对对于许多多习惯于于开发单单线程应应用的开开发者来来说是一一个极大大的挑战战，他们们需要专专门的语语义创建建和管理理线程，并并且在线线程安全全方式下下进行数数据的传传送。相比之下下，LaabVIIEW由由于其本本身就是是一种并并行的编编程结构构，因此此非常适适合于创创建并行行的多线线程应用用；而在在LabbVIEEW 55时就开开始支持持多线程程，编译译器可以以自动识识别线程程并创建建线程到到不同的的任务和和循环上

19、上，再由由操作系系统分配配到不同同的核上上运行（图图6）。图6 LLabVVIEWW本身就就是自动动多线程程的编程程语言为了更好好地与多多核技术术完美结结合，LLabVVIEWW 8.5还针针对性地地提供了了更多的的特性：例如工工程师可可以根据据自己需需求手动动设置线线程运行行在特定定的核上上，将时时间确定定性要求求苛刻的的采集与与控制任任务放在在单独的的核上运运行，而而将对确确定性要要求不高高的界面面响应、数数据录入入等任务务放在另另外一个个核上运运行（图图7）。图7 LLabVVIEWW 允许许用户手手动分配配线程在在指定的的核上运运行纵观LaabVIIEW的的前世今今生，我我们可以以很明显显地感受受到，新新的技术术的不断断吸收和和融合，是是推动LLabVVIEWW飞跃发发展的源源动力，多多核处理理器技术术就是其其中最为为典型的的一例。而而这些主主流的商商业可用用技术将将向更多多新的应应用领域域敞开大大门，从从而开启启一个又又一个新新的纪元元。那么，当当我们在在真切地地感受到到了如今今LabbVIEEW强大大的功能能和广泛泛的应用用领域的的同时，对对于它的的未来，您您是否也也和我一一样，留留有着更更多的兴兴奋与期期待呢？