FPGA使虛擬儀器技術(shù)滲透到設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方法

　　摘要：*，虛擬儀器技術(shù)是根據(jù)用戶的需求由軟件定義通用測試硬件功能的系統(tǒng)。通過將可重復(fù)配置的硬件應(yīng)用到一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)，工程師可以使用軟件來開發(fā)算法并把它們應(yīng)用到一個(gè)嵌入式芯片，從而把虛擬儀器軟件的可配置能力擴(kuò)展至硬件。文章主要介紹了FPGA在虛擬儀器的應(yīng)用方法，供大家了解。　　
　　*，虛擬儀器技術(shù)是根據(jù)用戶的需求由軟件定義通用測試硬件功能的系統(tǒng)。
　　
　　通過將可重復(fù)配置的硬件應(yīng)用到一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)，工程師可以使用軟件來開發(fā)算法并把它們應(yīng)用到一個(gè)嵌入式芯片，從而把虛擬儀器軟件的可配置能力擴(kuò)展至硬件。
　　
　　以前只有那些熟悉底層編程語言如VHDL的硬件設(shè)計(jì)人員才能利用FPGA技術(shù)。然而，現(xiàn)在工程師們已可以用LabVIEWFPGA（NI公司開發(fā)的用于現(xiàn)場可編程門陣列芯片的圖形化開發(fā)環(huán)境）來開發(fā)出定制的控制算法并把它下載到FPGA芯片上。LabVIEWFPGA是一種圖形化的編程環(huán)境，通過LabViewFPGA，用戶可以在測試的過程中很容易地對FPGA進(jìn)行配置，系統(tǒng)將其自動(dòng)轉(zhuǎn)化為VHDL語言，下載到FPGA中。
　　
　　使用LabViewFPGA，不需要任何底層編程語言，就可以很容易地實(shí)現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間。朱君介紹，目前LabViewFPGA只支持Xilinx公司的FPGA，未來會(huì)將其擴(kuò)展到所有的FPGA。同時(shí)，針對DSP編程的LabViewEmbedded也會(huì)在今年晚些時(shí)候推出。
　　
　　FPGA在虛擬儀器設(shè)計(jì)中應(yīng)用的一個(gè)典型例子就是
　　
　　數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。結(jié)合NI公司的LabView數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)工具包，工程師可以用軟件設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，并將代碼下載到FPGA中，如果效果不理想，工程師可以很容易地進(jìn)行重新編程和下載，而無需改變?nèi)魏斡布O(shè)計(jì)。在NI公司的另一個(gè)產(chǎn)品平臺(tái)中，F(xiàn)PGA的可配置性也得到了的體現(xiàn)。
　　
　　NI公司CompactRIO是基于FPGA的可重復(fù)配置的控制和采集系統(tǒng)，它是為需要高度定制和高速控制的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。該架構(gòu)采用實(shí)時(shí)嵌入式處理器，并結(jié)合可重復(fù)配置I/O（RIO）的FPGA內(nèi)核來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法和定制計(jì)算。FPGA作為系統(tǒng)的核心，直接連接到每個(gè)模塊的I/O引腳，取代了以往系統(tǒng)中所用的總線，從而避免了系統(tǒng)響應(yīng)的延遲和滯后。同時(shí)，利用FPGA的可配置性，用戶可以定義自己需要的I/O。