FPGA使虛擬儀器技術滲透到設計領域的方法

　　摘要：*，虛擬儀器技術是根據用戶的需求由軟件定義通用測試硬件功能的系統。通過將可重復配置的硬件應用到一個虛擬儀器系統，工程師可以使用軟件來開發算法并把它們應用到一個嵌入式芯片，從而把虛擬儀器軟件的可配置能力擴展至硬件。文章主要介紹了FPGA在虛擬儀器的應用方法，供大家了解。　　
　　*，虛擬儀器技術是根據用戶的需求由軟件定義通用測試硬件功能的系統。
　　
　　通過將可重復配置的硬件應用到一個虛擬儀器系統，工程師可以使用軟件來開發算法并把它們應用到一個嵌入式芯片，從而把虛擬儀器軟件的可配置能力擴展至硬件。
　　
　　以前只有那些熟悉底層編程語言如VHDL的硬件設計人員才能利用FPGA技術。然而，現在工程師們已可以用LabVIEWFPGA（NI公司開發的用于現場可編程門陣列芯片的圖形化開發環境）來開發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境，通過LabViewFPGA，用戶可以在測試的過程中很容易地對FPGA進行配置，系統將其自動轉化為VHDL語言，下載到FPGA中。
　　
　　使用LabViewFPGA，不需要任何底層編程語言，就可以很容易地實現一個設計，縮短了產品設計時間。朱君介紹，目前LabViewFPGA只支持Xilinx公司的FPGA，未來會將其擴展到所有的FPGA。同時，針對DSP編程的LabViewEmbedded也會在今年晚些時候推出。
　　
　　FPGA在虛擬儀器設計中應用的一個典型例子就是
　　
　　數字濾波器的設計。結合NI公司的LabView數字濾波器設計工具包，工程師可以用軟件設計數字濾波器，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行重新編程和下載，而無需改變任何硬件設計。在NI公司的另一個產品平臺中，FPGA的可配置性也得到了的體現。
　　
　　NI公司CompactRIO是基于FPGA的可重復配置的控制和采集系統，它是為需要高度定制和高速控制的應用而設計的。該架構采用實時嵌入式處理器，并結合可重復配置I/O（RIO）的FPGA內核來實現復雜的算法和定制計算。FPGA作為系統的核心，直接連接到每個模塊的I/O引腳，取代了以往系統中所用的總線，從而避免了系統響應的延遲和滯后。同時，利用FPGA的可配置性，用戶可以定義自己需要的I/O。