MathWorks基于模型的设计满足热点应用需求

本刊记者 王 伟

MathWorks公司首席研究员Jim Tung

目前，嵌入式技术日益成熟并越来越广泛地应用于工业自动化、医疗监测、通信、汽车电子、生活娱乐等各个领域。迄今为止，只要我们目之能及，嵌入式系统已经“无处不在”、“无所不能”。嵌入式技术在中国有着巨大的发展潜力和市场需求，中国嵌入式市场朝气蓬勃，发展形势如火如荼。

作为全球科学计算和基于模型设计的软件供应商的领导者，Math-Works所提出的基于模型的设计理念，是用于开发控制、信号处理、图像处理、通信、机电和其他嵌入式系统的经济高效的方法。不但可提高产品质量，还可以将开发时间缩短50%甚至更多。

MathWorks公司首席研究员Jim Tung分析：“嵌入式系统的日益复杂化为设计工程师提出越来越严峻的挑战。传统的基于硬件的先测试后修改的模式比较落后，不益于产品的开发。而基于模型的设计流程，通过在早期设计阶段使用模型，工程师们可以创建可执行的规范设计，并立即验证和检验这些规范。同时还可以加速项目在开发流程的各个阶段调试和分析的转换。”

基于模型的设计流程在设计、产品实现和测试与验证三个阶段都具有明显的优势。首先，在设计部分，开发过程中软件工程师可以对模型进行需求追踪和测试，将产品的缺点暴露在产品开发的初期，节约了仿真时间和成本。而产品实现阶段，自动代码生成工具不仅缩短了开发周期，同时避免了人为引入的错误。测试与验证则贯穿整个设计流程，设计者可以在初期的需求阶段就开展测试，及早地发现错误并进行修改，从而加速测试流程。

正是由于基于模型的设计流程具有如此卓越的特性，从而在工业界得以广泛应用，覆盖了航空航天、汽车、通信和机器人设计等热点应用领域。

“针对汽车的设计开发，我们推出了一系列的工具，帮助开发者完成发动机的控制、变速箱的控制、操稳性等相关设计。而对于当下新兴的混合动力汽车HEV、燃料电池等清洁能源型的汽车，我们公司的产品也应用的很广泛。”Jim Tung表示，“混合动力电动HEV已成为汽车行业的重要趋势。然而，相比于传统的汽油车，HEV的设计非常复杂，要求在多个工程领域之间进行协作和优化。而且HEV相比传统的汽油车引入了大量的新部件和新技术，为开发过程增加了不少难度。最重要的是，无论是系统架构的复杂性还是独有器件的特性都没有任何信息可以参考。”

除了固有的设计复杂度，在HEV的构建中还会遇到开发流程复杂度问题。各种组件的高度耦合要求不同的工程团队彼此协作并共享各自的设计。这会带来多领域设计的复杂度问题。基于模型的设计方法解决并改进与这些流程相关的众多不足。核心理念是，从需求捕获和设计到实现和测试，开发流程都以系统模型为中心。该系统模型是可执行的设计文档，可在整个设计过程中将仿真作为关键的校验和验证步骤对其进行细化。此外，在光伏太阳能和风能等新能源领域，Math-Works也取得了非常优异的成果。

不仅如此，Jim Tung还表示，在发展工程教育方面，MathWorks也是不遗余力，致力于为全球的工程教育提供支持。不久之前，MathWorks开展了“学院版的授权合作”项目，目前已经与吉林大学签订协议，并将在北京、天津等地的高校中继续选择合作伙伴。