當(dāng)開(kāi)發(fā)一套嵌入式系統(tǒng)時(shí)，確定系統(tǒng)的哪一部分自己設(shè)計(jì)，哪一部分購(gòu)買(mǎi)已有的成品是很棘手的問(wèn)題。您可以設(shè)計(jì)并創(chuàng)建整個(gè)解決方案，完全自定義最終結(jié)果，并優(yōu)化花費(fèi)，然而，任何設(shè)計(jì)規(guī)格的改變或是疏忽都會(huì)引起漫長(zhǎng)與花費(fèi)巨大的延期。相反，一個(gè)現(xiàn)成的平臺(tái)增加了產(chǎn)品的銷售成本，并且您也許會(huì)為很多設(shè)計(jì)的時(shí)候用不上的功能花錢(qián)。無(wú)論如何，現(xiàn)成的系統(tǒng)一般提供了更快的驗(yàn)證周期，因此，會(huì)帶來(lái)更短的上市時(shí)間。

“創(chuàng)建”方式：用戶定制設(shè)計(jì)

用戶定制的嵌入式設(shè)計(jì)包括很多技術(shù)：

* 用于主系統(tǒng)控制器以及數(shù)字信號(hào)處理的處理器

* 用于各種元件的總線接口

* 用于模擬與數(shù)字信號(hào)采集，發(fā)生，以及控制的I/O電路

* 支持處理器硬件的軟件構(gòu)架，設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，驅(qū)動(dòng)APIs，以及實(shí)際的應(yīng)用軟件

要做一個(gè)深思熟慮的有關(guān)創(chuàng)建還是購(gòu)買(mǎi)的決定，您必須對(duì)自己創(chuàng)建的定制解決方案的花費(fèi)進(jìn)行精確的估算。如果您僅僅是簡(jiǎn)單地累加電路板元件的花費(fèi)與軟硬件的開(kāi)發(fā)時(shí)間，您極有可能顯著地低估了整個(gè)投資。制造，維持庫(kù)存，以及為OS，驅(qū)動(dòng)，中間軟件開(kāi)發(fā)軟件的花費(fèi)總是屢次被低估。與此同時(shí)，工程師與投資方總是對(duì)他們的預(yù)期銷售量持過(guò)分樂(lè)觀的態(tài)度，尤其是在最初的二、三年內(nèi)。

“購(gòu)買(mǎi)”方式：現(xiàn)成的嵌入式系統(tǒng)

可供替代用戶定制設(shè)計(jì)的是使用現(xiàn)成的平臺(tái)，它可以提供創(chuàng)建隨后部分的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。雖然您一般會(huì)花費(fèi)比電路板元件更多的費(fèi)用，但是您可以期待更快地上市，這是因?yàn)楣?yīng)商為您做了很多底層的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的工作。此外，這些系統(tǒng)具有更友好的擴(kuò)展路徑，所以在解決概念與原型機(jī)驗(yàn)證階段出現(xiàn)的，不可避免的特定問(wèn)題時(shí)，更得心應(yīng)手一些。

當(dāng)著手進(jìn)行一項(xiàng)新技術(shù)時(shí)，將原型機(jī)創(chuàng)建出來(lái)并使它能快速運(yùn)作，常常是決定產(chǎn)品是否具有技術(shù)與商業(yè)價(jià)值的極為重要的一環(huán)。對(duì)于較新的產(chǎn)品與技術(shù)來(lái)說(shuō)，確定市場(chǎng)需求性與產(chǎn)品將來(lái)的銷售量是十分困難的。您可以使用現(xiàn)成的工具快速地創(chuàng)建原型機(jī)并開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，而不必預(yù)先投入大量的資金。

從大批量到高性能的現(xiàn)成平臺(tái)

NI公司開(kāi)發(fā)了各種工具，增加了生產(chǎn)率并幫助公司與較小的工程師團(tuán)隊(duì)更快地將他們的產(chǎn)品投入到市場(chǎng)。NI圖形化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，包括NI LabVIEW軟件與可重新配置的嵌入式系統(tǒng)，將現(xiàn)成平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)與用戶硬件的定制化及靈活性結(jié)合起來(lái)。NI公司提供了嵌入式解決方案來(lái)滿足大批量的部署與高性能的應(yīng)用需求。

圖 1. NI 圖形化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，包括 LabVIEW 與 RIO 嵌入式 硬件，結(jié)合了現(xiàn)成工具的 優(yōu)勢(shì)與用戶定制設(shè)計(jì)的性能

通過(guò)使用在線NI圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算器，您可以預(yù)見(jiàn)到為您的嵌入式解決方案選擇NI工具的影響，尤其是在整個(gè)系統(tǒng)花費(fèi)與上市時(shí)間方面。

圖 2. 使用在線 NI圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算器，您可以預(yù)見(jiàn)使用 NI 圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具的時(shí)間，生產(chǎn)率，以及花費(fèi)優(yōu)勢(shì)。

大批量的嵌入式應(yīng)用

現(xiàn)成的平臺(tái)對(duì)大批量的嵌入式應(yīng)用（每年部署的銷售量在10s到 1，000s）來(lái)說(shuō)正變得足夠劃算，經(jīng)濟(jì)上更加可行。嵌入式平臺(tái)部分的NI CompactRIO家族提供了工業(yè)級(jí)與嵌入式應(yīng)用要求的性能與可靠性。此外，它也帶來(lái)了一種理想的平臺(tái)，可以用于設(shè)計(jì)過(guò)程，原型機(jī)測(cè)量以及控制系統(tǒng)。每個(gè)CompactRIO系統(tǒng)都融合了開(kāi)放的嵌入式結(jié)構(gòu)的功能性與現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）的可靠性，它堅(jiān)固耐用，具有可以熱插拔的工業(yè)級(jí)I/O模塊。

對(duì)于大批量的系統(tǒng)部署與OEM解決方案來(lái)說(shuō)，新的，以價(jià)值取向的NI cRIO-9075 與 cRIO-9076集成CompactRIO機(jī)箱提供了一種非常有吸引力的選擇，它具有很小的占地面積，較低的花費(fèi)，以及靈活的可重新配置的I/O（RIO）結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)具有集成的400 MHz處理器的實(shí)時(shí)控制器，Xilinx的Spartan-6 FPGAs，以及4 C系列模塊I/O插槽，信號(hào)可調(diào)制I/O。使用LabVIEW，您可以快速地開(kāi)發(fā)靈活的，模塊化的測(cè)量與控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)顯著的上市時(shí)間效益。

高性能的嵌入式應(yīng)用

要求優(yōu)異性能的小批量的嵌入式應(yīng)用并不像大批量應(yīng)用那樣對(duì)費(fèi)用敏感，因此，使用集成FPGAs的現(xiàn)成平臺(tái)是很理想的。在大部分情況下，這些應(yīng)用在靈活的，高性能的現(xiàn)成平臺(tái)上看起來(lái)更有價(jià)值，現(xiàn)有平臺(tái)縮短了設(shè)計(jì)驗(yàn)證與投入市場(chǎng)之間的時(shí)間。對(duì)于高性能的嵌入式應(yīng)用，NI FlexRIO含有模塊化的FPGA硬件，Virtex-5 FPGA，以及PXI樣式條件下的可定制I/O。平臺(tái)可以提供的部分如下：

* 內(nèi)置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分，包括速度為800 MB/s的PCI Express總線接口

* DRAM通信

* 集成了Xilinx的內(nèi)核產(chǎn)生器（CORE Generator）或其它第三方IP

* 系統(tǒng)中兩個(gè)FPGA模塊之間可通過(guò)DMA進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)流傳輸

這些部分可以幫助一個(gè)團(tuán)隊(duì)快速地試制新的設(shè)計(jì)，同時(shí)能將精力集中在他們添加到系統(tǒng)中的最有價(jià)值的部分。使用PXI 與 NI FlexRIO，嵌入式設(shè)計(jì)師正在創(chuàng)建高度靈活的，可升級(jí)的，以及定制的系統(tǒng)，用于發(fā)生與采集應(yīng)用。

現(xiàn)成工具減少了首要費(fèi)用并縮短了上市時(shí)間

使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的用戶已經(jīng)證明他們可以同更小的團(tuán)隊(duì)一起，使用現(xiàn)成的工具創(chuàng)建用戶定制的嵌入式系統(tǒng)。使用系統(tǒng)級(jí)的軟件工具為內(nèi)置的處理器，F(xiàn)PGAs，以及I/O等硬件編程，較小的團(tuán)隊(duì)可以完成以往要求至少兩倍人手才能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。這個(gè)結(jié)果是硬件與軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用的降低，一般對(duì)嵌入式設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是首要費(fèi)用

作者簡(jiǎn)介

– John Hottenroth

John Hottenroth是NI公司RIO硬件市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部經(jīng)理。他幫助用戶縮短在高性能設(shè)計(jì)項(xiàng)目上的開(kāi)發(fā)時(shí)間，最近他在同一位用戶一起工作，這位用戶使用LabVIEW與NI FlexRIO創(chuàng)建了世界上第一臺(tái)實(shí)時(shí)3D OCT醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。

– Nick Butler

Nick Butler是NI公司無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的產(chǎn)品市場(chǎng)部經(jīng)理。他最近受邀在波士頓舉行的WSN與環(huán)境發(fā)電會(huì)議（WSN and Energy Harvesting Conference），以及羅斯蒙塔舉行的傳感器展覽會(huì)（Sensors Expo）上報(bào)告發(fā)言。