FPGAs: Zu schön, um wahr zu sein?

[LabVIEW-Blog-Team]

In diesem Blogpost werde ich mir selbst widersprechen. Eigentlich nutze ich nicht sehr häufig Klischees, auch wenn sie manchmal zutreffend sind. (Hinweis: Da viele Klischees abgedroschen oder negativ besetzt sind, vergessen wir oft, dass ihr Ursprung einen wahren Kern enthält.) Lassen Sie uns in die Zeit zurückblicken, in der ich bei NI angefangen habe.

In den späten 1990ern waren reprogrammierbare Siliziumchips der Standard für Verbraucher-, Automobil- und Industrieanwendungen. Auf Grundlage der Erfindung des XC2064 FPGA durch Freeman und Vondershmitt wurden FPGAs zur begehrten Technologie zur Verbesserung von Rechenleistung, Aufrüstbarkeit vor Ort und Performanz. Die Werkzeuge zur Programmierung von FPGAs waren allerdings eine Sache für Bereichsexperten: Eine neue Technologie zu erstellen, war zu schön, um wahr zu sein. Das dachte ich zumindest.

Ab 2001 arbeitete ich mit einem in der Entwicklung befindlichen Produkt, das zwar schon ein paar Jahre zuvor auf der NIWeek demonstriert worden war, aber noch nicht veröffentlicht wurde. Bei diesem nicht ganz so geheimen Projekt mit dem Codenamen „RVI“ (rekonfigurierbare virtuelle Instrumente) handelte es sich um einen grafischen Designansatz zum Programmieren eines FPGAs.Durch meine Studienabschlüsse im Bereich Computerwissenschaften und Mathematik war ich mit Abstraktion und der Software im Zentrum vertrauter als mit akribischem Hardwaredesign. Dass es möglich sein sollte, eine Unmenge von Details eines Siliziumchips zu abstrahieren und die Hardware mit einem produktiven Werkzeuge wie LabVIEW (anstatt mit einer Hardwarebeschreibungssprache) zu programmieren, schien ausgeschlossen.

Und hier beginnt der Widerspruch. Es war nicht zu schön, um wahr zu sein – das Klischee war nicht zutreffend. Es war nämlich schön UND wahr. Zum Glück konnte ich dafür eine andere, wohlbekannte Redewendung heranziehen, mit dem bei NI stattfindende Innovationen beschrieben werden: „The Genius of the AND“, geprägt von Autor Jim Collins. Denn mit seiner produktiven grafischen Programmierung, der Systemabstraktion UND dem Hardwaredesign für dedizierten Determinismus einschließlich einer I/O-Reaktionszeit von 25 ns, der Anpassbarkeit von Protokollen und Rapid Prototyping bricht LabVIEW FPGA mit dem Klischee.

Ich bin nicht der einzige Computerfreak, der darüber in Begeisterung gerät. Stijn Schacht von T&M Solutions nutzte die präzise Steuerung und Regelung eines FPGAs dafür aus, 20 metrischen Tonnen unwuchtiger Wannen mit ungehärtetem Beton auf eine Höhe von über 6 m anzuheben und dabei eine absolute Genauigkeit von 2 mm einzuhalten. Da er diese Präzision auf dem FPGA mit LabVIEW erreichte, entwickelte sein Team eine Anwendung in nur zwei Monaten und konnte den modularen Programmcode für das nächste Projekt wiederverwenden.

Auch Kurt Osborne von der Ford Motor Company ist überzeugt von diesem Konzept. Ford nutzte LabVIEW FPGA zum Entwickeln und Implementieren eines echtzeitfähigen Embedded-Steuer- und -Regelsystems für ein Brennstoffzellensystem in Fahrzeugen.

Die Umgebung LabVIEW Communications ermöglicht es einem ganzen Entwicklerteam mit einer einzigen High-Level-Darstellung eine Idee vom Algorithmus auf den FPGA zu bringen.

Was kommt also als Nächstes? Sehen Sie sich den nächsten Widerspruch zum Klischee an, der die FPGA-Entwicklung auf die nächste Ebene hebt: die LabVIEW Communications System Design Suite.

LabVIEW Communications bietet einen kompletten Designprozess (inklusive Hardware für Software-Defined Radio) für Algorithmen zur drahtlosen Kommunikation. Diese Suite umfasst alles von einem integrierten FPGA-Designfluss, über einen HLS-Compiler, ein neues Multirate-Diagramm zum Streamen von Algorithmen bis hin zu einer innovativen Methode, mit der Sie Ihr Hardwaresystem mithilfe des NI System Designer darstellen können. Auch hier ist also das UND das ausschlaggebende Wörtchen.

Entdecken Sie die neuesten Abweichungen vom Klischee unter LabVIEW Communications.

Autor: Shelley Gretlein ist selbsterklärter Software-Nerd und Roboterfreak. Als Director of Software Marketing bei NI wirbt sie auf Keynote-Bühnen von Anwenderforen genauso wie in Gesprächen im Fahrstuhl unermüdlich für LabVIEW. Folgen Sie ihr auf Twitter unter @LadyLabVIEW.