LabVIEW 2009 – még több lehetőség: párhuzamos programozási technikák, vezeték nélküli technológiák és valós idejű rendszereken futó matematikai algoritmusok
Napjainkban a korábbiaknál is nagyobb szükségünk van arra, hogy eszközeink rugalmasak legyenek és gyorsan igazodjanak a változó környezethez. A LabVIEW platform legújabb verziója, a LabVIEW 2009, új funkcióinak köszönhetően kihasználja a többmagos processzorok és az FPGA alapú architektúrák előnyeit, valamint az új beágyazott – vezeték nélküli szenzorhálózatok képességeit és a valósidejű rendszereken futó matematikai algoritmusok használatát. A LabVIEW 2009 legújabb verziójának programozási és teljesítménynövelő tulajdonságainak köszönhetően a fejlesztők még hatékonyabb alkalmazásokat hozhatnak létre, kihasználva a PC-k és beágyazott technológiák előnyeit. Korunk új lehetőségei az orvosi kutatásokban és eszközfejlesztésekben rejlenek, valamint az infrastruktúrafejlesztés és a környezetmonitorozás területén jelentkeznek. A National Instruments mindezeket figyelembe véve úgy fejlesztette ki az új LabVIEW verzió funkcióit, hogy azok segítsék a fejlesztőket a hatékony megoldások felismerésében, ezáltal elősegítve a gyorsabb és hatékonyabb innovatív megoldások létrehozását a mérnöktársadalomban.
Párhuzamos programozás A többmagos PC-k tömeges elterjedésével bebizonyosodott, hogy a LabVIEW grafikus fejlesztői környezet egy hatékony és intuitív eszközt jelent a párhuzamos programozási megoldások megvalósítására. A LabVIEW 2009 továbbviszi azt a hagyományt, amely által tovább egyszerűsödik a többmagos PC-k és FPGA alapú hardverplatformok párhuzamos programozása.
Többmagos
programozás
–
a
LabVIEW
2009
számos
általános
programnyelvi
továbbfejlesztést nyújt az alkalmazásfejlesztéshez. Ilyenek például az adathivatkozások, a rekurzió vagy a továbbfejlesztett objektumorientált programozási struktúrák. Emellett, az új párhuzamosan futtatható for ciklus lehetővé teszi a ciklus lépéseinek automatikus szétosztását több mag között.
FPGA programozás – az FPGA-k a legjobban párhuzamosítható hardver architektúrát testesítik meg. A LabVIEW 2009 FPGA moduljában a LabVIEW párhuzamos működésének minden előnye megjelenik: kódgeneráló technikák, illetve a Xilinx Virtex-5 típusú FPGA-k közvetlen kezelése, ami azt jelenti, hogy bárki, aki a LabVIEW fejlesztői környezetet ismeri, segítségével FPGA-t is könnyen tud programozni. A LabVIEW 2009 új funkciói között van a fordító korai visszajelzése az FPGA erőforrásról és az időzítési korlátokról, közvetlen
hibakeresés a kritikus ágakban időzítési hibák felderítésére és egy új szellemi termék (IP) matematikai műveletek végrehajtására, valamint a gyors jelfeldolgozásra. Ezekkel az új fejlesztésekkel és hibakereső eszközökkel a LabVIEW 2009 biztosítja azt a funkcionalitást, amit egy komplex FPGA elvár, anélkül hogy elvesznének a LabVIEW grafikus programnyelvezetének előnyei.
Virtualizáció – manapság sok mérnök dolgozik egyszerre több operációs rendszerrel, hogy alkalmazásának a legmegfelelőbb módon tudjon valósidejű feldolgozást, felhasználói felületen megjelenő grafikát, számos programot és szolgáltatást, valamint sok más feladatot megoldani. Hagyományosan ezekhez a több operációs rendszeres alkalmazásokhoz több számítógépet kellett használni, de a virtualizációs technológia most segíti a felhasználó rendszerének konszolidációját, lehetővé téve, hogy két vagy több operációs rendszer fusson egyetlen számítógépen. A LabVIEW 2009-cel együtt megjelent NI Real-Time Hypervisor szoftvercsomag lehetővé teszi, hogy a LabVIEW Real-Time és a Windows XP operációs rendszerek egyszerre párhuzamosan fussanak egy PXI-n vagy ipari vezérlőn, amelyben kétvagy többmagos processzor található (mindeközben megmarad a valósidejű, determinisztikus működés). Az előtelepített Real-Time Hypervisor rendszerrel együtt megvásárolt vezérlővel a felhasználó csökkentheti a hardver költségeket, kisebb méretű rendszerhez juthat és korábban elképzelhetetlen módon élvezheti a többmagos processzorok nyújtotta előnyöket.
Vezeték nélküli technológiák A National Instruments vezeték nélküli adatgyűjtő (DAQ) eszközei a hagyományos kábelezett rendszerekhez képest alacsonyabb áron, nagyobb rugalmasságot kínálnak a felhasználóknak. A készülékek telepítése és karbantartása helyett a felhasználó több időt szánhat az érdemi munkára, a mérésekre mindezt anélkül, hogy egy rögzített hálózat és rendszerstruktúra foglya lenne és kábelek sokasága futna a munkaterületen. A LabVIEW 2009-cel a National Instruments folytatja a vezeték nélküli technológiák beemelését a méréstechnika és tesztelés fősodrába.
Wireless Sensor Network Platform (WSN: vezeték nélküli szenzorhálózatok) – egy új, teljes távmonitorozási megoldás, amely a LabVIEW-ból és az új, megbízható, alacsony fogyasztású vezeték nélküli mérőpontokból áll. A LabVIEW-val programozható mérőpontok használatával a felhasználó új lehetőségekhez jut és új feladatokat tud megoldani a távmonitorozás, környezet monitorozás vagy az erőforrás monitorozás területén. Miközben a mérőpontok korlátozott számítási kapacitásuk mellett kis fogyasztásra és többéves működésre optimalizáltak, a LabVIEW a LabVIEW WSN Module Pioneer szoftver modulnak köszönhetően segíti a felhasználót minden egyes mérőpont személyre szabásában. Lehetőség van a telepek élettartamának további növelésére, felhasználói analízis elvégzésre, a válaszidő csökkentésére a beágyazott döntési algoritmussal – mindezt az intuitív grafikus
programozásnak köszönhetően. Hagyományosan, ilyen szofisztikált megoldásokat csak a beágyazott operációs rendszerek területén és az alacsony szintű esemény-vezérelt programozásban szerzett gyakorlat birtokában lehetett létrehozni.
Vezeték nélküli RF (rádiófrekvenciás) Tesztelés– az utóbbi időben a vezeték nélküli kommunikáció és vezérlés számos szórakoztató elektronikai termékcsalád esetében standard tulajdonsággá vált, ami arra kényszerítette a gyártókat, hogy a funkcionális tesztek közé felvegyék a vezeték nélküli tesztelést is. A National Instruments egyedülálló, szoftveresen megvalósítható, valamint a hagyományos funkcionális tesztplatformokkal könnyedén együttműködő megoldást kínál vezeték nélküli eszközök teszteléséhez, olyan hardvereszközök segítségével, amelyek lehetővé teszik az alacsony frekvenciáktól a 26 GHz-ig terjedő adatgyűjtést, jelgenerálást, a rádiófrekvenciás kapcsolást vagy az oszcilloszkópok használatát is. Specifikus szoftvereszközei segítségével a LabVIEW 2009 egyre több szabvány előírásainak megfelelően képes GPS, WLAN, WiMAX és általános több ki- és bemenetű (MIMO) rendszerek tesztelésére.
Valós idejű rendszereken futó matematikai algoritmusok
A beágyazott rendszerek tervezésének része a való világhoz kapcsolódás (I/O csatornák) és a jelfeldolgozó vagy vezérlő algoritmusok együttes kezelése.
Az algoritmusok egy beágyazott –
robusztus, kicsi és könnyedén kezelhető formában kivitelezett processzoron futnak. Hagyományosan, az eszközök algoritmusain dolgozó mérnökök és fejlesztők a jelfeldolgozás vagy vezérlés egy-egy szűk területén voltak szakértők, miközben a berendezések felépítéséért felelős mérnökök a kivitelezésre, a költségekre és a fizikai erőforrásokra koncentráltak. Sok esetben egy terület szakértői által, valamilyen tervezőeszközzel kifejlesztett algoritmusokat újra kellet implementálni C nyelven, hogy a hardveren futtatni lehessen őket. A LabVIEW csökkenti az algoritmustervezés és a valós idejű hardveren történő prototípus építés közötti lépések számát. Ugyanaz a felhasználó a jelfeldolgozó vagy vezérlő hardvert is felépítheti a LabVIEW segítségével. LabVIEW felhasználóként bárki könnyedén készíthet valós idejű rendszerekre letölthető algoritmusokat I/O csatornáihoz. Ezáltal a gyorsan elkészített prototípus rendszert a való világból származó adatokkal tudja tesztelni. A National Instruments LabVIEW 2009 MathScript RT modulja a korábbi LabVIEW MathScript funkciók lehetőségeit bővíti összetett matematikai feladatok valós idejű rendszeren való futtatásának lehetőségével. Az is megengedett, hogy a szakértők újra felhasználják a korábban .m formában fejlesztett algoritmusaikat, amelyek egyszerűen importálhatók LabVIEW-ba, valamint futtathatók LabVIEW környezetben. A LabVIEW 2009 segítségével számos
terület szakértői a más programnyelveken megírt algoritmusaikat könnyedén be tudják építeni a valósidejű prototípusba. LabVIEW 2009 – még több lehetőség
A National Instruments éves frissítési stratégiát vezet be a LabVIEW szoftverre annak érdekében, hogy az új funkciók gyorsabban jussanak el a felhasználókhoz. Az a cél, hogy fejlődjön a platform és javuljon a frissítési folyamat a felhasználók számára. Az éves kibocsátási ciklus bevezetésével az NI áttekinthetővé teszi az új kiadások funkcióit és megjelenésük ütemezését. Ezen kívül – annak érdekében, hogy az NI továbbra is meghatározó tényező maradjon a párhuzamos programozás, a vezeték nélküli technológiák és a valós idejű matematikai számítások élvonalában – a LabVIEW 2009 megnövelt teljesítménnyel és számos új tulajdonsággal jelenik meg, amelyeket kifejezetten a LabVIEW felhasználóknak terveztek. Bővebb információ érdekében a LabVIEW 2009-ről, látogasson el a ni.com/info oldalra és adja meg az nsi9301 kódot!
1. ábra Az új NI Real-Time Hypervisor szoftver a virtualizáció segítségével lehetővé teszi a LabVIEW Real-Time és a Windows XP együttes futtatását egyetlen többmagos vezérlőn.
2. ábra A LabVIEW és az NI WSN platform lehetővé teszik elosztott, vezeték nélküli monitorozás megvalósítását kis fogyasztású mérőpontokból álló hálózatokon.
3. ábra Az egy, illetve többmagos valósidejű hardverre fejlesztett szkript telepítésének folyamata számos lépésből állhat.
National Instruments Hungary Kft. H-2040 Budaörs, Puskás Tivadar utca 14. 1. emelet Telefon: 06 23 448 900, Fax: 06 23 501 589 E-mail:
[email protected] Web: hungary.ni.com Ingyenesen hívható telefonszám: 06 80 204 704
