AMNYTT Nr 6 - 2013 | Page 15

Grafisk systemdesign – basis for CPS som FFT, digital filtrering, kurvetilpasning, og vektor- og matrisealgebra. Cyber-fysiske systemer kan realiseres på tvers av disipliner med en plattformbasert tilnærming kalt grafisk systemdesign. Spesielt når man utvikler cyber-fysiske systemer må mange med forskjellig bakgrunn og kompetanse samarbeide. I 2006 var det nettopp det Dr. James Truchard viste i sitt hovedforedrag under NSFkonferansen. Mer spesifikt er grafisk systemdesign en metode for å adressere CPS-krav, som egentlig ikke egentlig er kompatible og vanligvis krever forskjellige utviklingsmiljø, mye raskere enn konvensjonelle metoder. Generelt har hver CPS-applikasjon følgende basiskomponenter: I/O for måling og kontroll, matematiske beregninger og analyse, brukergrensesnitt, distribuerbare målobjekter, kommersiell teknologi og datamodeller. Å koble disse elementene sammen, inkludert timing og synkronisering, definerer grafisk systemdesign. I grafisk systemdesign er de vanlige komponentene i en maskinvareplattform abstrahert på systemnivå på samme måte som modeller og andre programvareelementer. Denne plattformbaserte tilnærmingen gjør det mulig for brukeren å konsentrere seg om innovasjoner, eller mer presist, på CPS, isteden for å måtte takle omfattende systemdesignproblemer. Timing, som inkluderer og holder sammen alle blokker, er en sentral komponent. Disse seks komponentene, pluss timing- og synkroniseringsmuligheter, er illustrert i figuren på neste side. En oversikt over basiskomponentene Interaksjon mellom basiskompon­ ntene e Prinsipielt inkluderer de seks basiskomponentene både maskin- og programvareelementer: •   åle- og kontroll-IO: Signaler eller M respons som systemet krever og som kan fanges inn eller sendes ut over et hvilket som helst kablet eller trådløst grensesnitt som USB, Ethernet, CAN, PCI, PCI Express og forskjellige feltbuss-dialekter. Vi skal eksemplifisere hvordan noen av basiskomponentene i et grafisk systemdesign innvirker på hverandre. La oss først se på systemabstraksjon: Systemdesignprogramvaren NI LabVIEW integrerer de nevnte systemelementene slik at kompleksiteten abstraheres, og brukeren kan konsentrere seg om sin CPS-applikasjon isteden for å måtte integrere systemer. Dette er best illustrert med integrasjonen av FPGA-teknologi. En intuitiv grafisk sløyfe med funksjonselementer kan abstrahere eller erstatte tusenvis g •  Beregning og analyse: Enhver algoritme eller beregning som kreves av systemet – fra enkle statistikker til sofistikerte rutiner •  rukergrensesnitt: Ethvert grensesnitt B mellom menneske og maskin. •  istribuerte målobjekter: Forskjellige D maskinvareplattformer som blir brukt som målsystem. •  ommersiell teknologi: Bruke siste tekK nologier og arkitekturer som er tilgjengelig i markedet for å implementere ytelsesfordelene slik de er definert av Moore’s lov, for eksempel multikjerneprosessorer, FPGAer, etc. •  atamodeller: Metoder og tilnærminD ger for problemløsing. Diverse vanlige metoder for problembeskrivelse og -presentasjon, f.eks. tilstandsdiagrammer, tekstbaserte utregninger, data flyt, mm.