应对“长尾挑战”，加速定制系统开发

    在商业领域，著名的“长尾理论”指出，只要存储和流通的渠道足够大，长尾市场(利基市场)的总体效益将会与主流市场逐步持平，甚至超越后者；长尾引领人们向着差异化、个性化的方向探索无尽的创新可能。

    在嵌入式开发领域，长尾理论同样适用。随着嵌入式市场需求的多元化，催生出多种多样的长尾应用。目前这类应用大多存在于专用设备领域，例如，特殊用途的机器人、专用诊疗仪器、智能工控设备等等。该市场的潜在价值吸引越来越多厂商的关注。但另一方面，这类特定应用系统的开发也面临挑战：鉴于需求千差万别，在多数情况下，现有主流应用的开发设备无法满足设计需求，市场上也没有现成方案可以利用，通常需要定制化开发。因此，如何快速实现定制系统设计就成为系统开发人员面临的重要课题。

    在NIDays 2010全球图形化系统设计盛会中国站上，主办方NI展示了基于LabVIEW和CompactRIO平台实现的众多创新应用，其中就包括针对长尾应用的解决方案。例如，在针对某特定应用的嵌入式控制系统设计中，传统的原型开发板无法满足新的设计要求，工程师需要可自定义I/O的原型平台，“这时可以使用NI CompactRIO平台来进行原型化工作。”NI技术市场工程师方慧敏介绍，“CompactRIO平台不仅帮助工程师实现主流应用设计，还适于工业及嵌入式领域的长尾应用，尤其是自定义控制系统设计。”

    长尾挑战

    长尾市场存在研发团队规模小、涉及的专业技术复杂、开发周期长等问题，系统开发人员面临多重挑战，不仅要应对系统本身的设计复杂性，还要快速实现产品设计，满足市场需求。

    嵌入式系统通常由多个子系统组成，需要集成多种部件，并涉及多领域技术。嵌入式系统开发人员如果要定制硬件用于最终的发布，很难同时并行开发软件和硬件，因为在系统集成阶段之前，软件并未在具有代表性的硬件上经过测试。如果到系统集成测试阶段才引入I/O采用真实世界的信号检验设计，这时一旦发现问题，将很难在预期时间内完成设计任务。

    因此，不仅需要在设计阶段以及产品实施和验证阶段简化开发复杂性，而且还要解决如何快速连接设计与产品原型化这两个阶段，使设计阶段的成果能够直接为产品原型化所应用，而无需进行任何转换；此外还要应对如何将原型化所发现的问题反馈至设计部门，快速调整设计并重新原型化等方面的挑战。

    针对上述问题，采用成熟的商业软件可以降低算法开发的复杂性，同时将设计与原型验证两个阶段的工作放在统一的开发平台中进行，这种模式有助于加速产品设计、原型和发布的进程，不仅节省开发成本，还可以加快产品上市时间，因而更适合长尾市场产品开发。

    快速原型设计与验证

    在实际的嵌入式系统开发过程中，引入原型阶段可以降低从设计仿真到真实系统实现之间的开发风险，并缩短开发时间。目前，大多数系统开发人员使用原型评估板来进行系统的原型设计，不过，“原型板往往只具备少量的模拟和数字I/O通道，很少支持视觉、运动或同步等其他功能。因而设计人员经常因为需要传感器或特殊I/O的支持而花费大量时间和资源来定制原型板，而这仅仅是为了验证设计概念。”NI技术市场工程师汤敏表示，“如今，为了简化开发过程，嵌入式系统开发人员更倾向于选择灵活、商业化的原型平台。”

    对于工业及嵌入式系统，原型平台必须包括与最终发布系统采用相同的部件，比如用于执行算法的实时处理器、用于高速处理的可编程逻辑器件，或者将实时处理器接口到其他部件。如果这个商业化原型平台不能满足所有要求，那么它必须是可扩展的，并且支持自定义。

    “例如，利用NI LabVIEW图形化开发平台，开发人员可以在多个环节之间复用代码，既可以在设计层面引入硬件I/O进行快速验证，也能在同样的平台上进行原型、发布和测试的工作。” 汤敏说道，而NI CompactRIO平台采用RIO FPGA技术实现了高性能和可自定义功能，可进一步帮助系统开发人员在长尾市场实现创新。

    CompactRIO嵌入式系统包含一个实时嵌入式处理器，带有可编程FPGA的可重配置机箱，以及热插拔工业I/O模块。在控制和采集系统领域，FPGA由于具有高性能、可重配置、小尺寸和较低的工程开发成本等优点而被广泛采用。"传统上基于FPGA设备的功能是由厂商而不是用户定义的。”汤敏介绍，“现在，借助LabVIEW FPGA模块，用户可以创建自定义的测量和控制硬件，而无需掌握专门的硬件描述语言(如VHDL)或板卡设计技术，这给那些非电子工程背景的开发人员带来便利。”

    “这种低成本的嵌入式架构具有开放性，支持用户访问底层硬件资源，可以快速定制独立的或分布式的控制和采集系统。”方慧敏补充道，“目前CompactRIO已经为嵌入式系统原型设计、机器控制和监控、车载数据记录以及汽车、军事、工业设备、能源和环境等广泛应用提供了灵活的解决方案。”

    持续优化

    为了进一步降低系统发布的成本，以适应长尾应用开发的实际需求，NI还推出集成处理器、FPGA和I/O的单板系统Single-Board RIO，帮助开发人员简化嵌入式板级设计。Compact RIO和Single-Board RIO硬件设备上还增添了机器视觉功能，为工程师提供基于工业和嵌入式系统的集成测量和控制平台。通过采用CompactRIO与Single-Board RIO，可以实现原型系统到实际系统的无缝部署。

    此外，LabVIEW的升级版本也在不断优化。例如，通过进一步优化后端编译器，LabVIEW 2010所生成的机器码可提升应用程序运行性能20% 。据悉，LabVIEW 2010采用精简式安装，基于web的硬件配置和内置搜索等功能的同时，融合依托用户直接反馈的功能简化编程，从而解决了支持问题。

    现在，LabVIEW开发者可以在新型处理器上使用数百项内建的LabVIEW VI，“这为嵌入式系统设计提供了高效的设计方法。”汤敏介绍道，借助新型cRIO-901x实时控制器，开发人员可以使用VxWorks RTOS技术及LabVIEW快速设计、原型化并且配置出定制的COTS嵌入式系统。