利用FPGA實(shí)現(xiàn)用戶(hù)自定義測(cè)量控制系統(tǒng)

　　NI CompactRIO可編程自動(dòng)化控制器是一款低成本、可重新配置的控制和采集系統(tǒng)，專(zhuān)為需要高性能和高可靠性的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。CompactRIO采用了可重新配置I/O(RIO)FPGA技術(shù)，RIO核心具有內(nèi)置式數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)角度胧教幚砥?，用于?shí)時(shí)分析、事后處理、數(shù)據(jù)記錄或與聯(lián)網(wǎng)主機(jī)通信。借助LabVIEW FPGA的基本 I/O功能，CompactRIO可將硬件與每個(gè)I/O模塊的I/O電路直接連接。而每個(gè)I/O模塊又具有內(nèi)置式連接、信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換電路(ADC或DAC)以及可選的隔離屏障等功能。

　　每個(gè)CompactRIO I/O模塊所具有的內(nèi)置式信號(hào)調(diào)理，包含螺栓端子、BNC或DSUB連接器，通過(guò)模塊上集成接線(xiàn)盒，CompactRIO系統(tǒng)大大降低了空間需求和現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)成本。由于模塊的內(nèi)置信號(hào)調(diào)理功能擴(kuò)展了電壓范圍或者工業(yè)信號(hào)類(lèi)型，因而用戶(hù)可將CompactRIO模塊按照自己的實(shí)際需求直接與信號(hào)采集用傳感器和激勵(lì)器相連，方便了用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案的靈活配置。

　　據(jù)了解，CompactRIO嵌入式系統(tǒng)包含一款工業(yè)級(jí)200 MHz Pentium處理器，用于可靠準(zhǔn)確執(zhí)行LabVIEW Real-Time應(yīng)用程序。內(nèi)置LabVIEW功能有千余種，可用于創(chuàng)建多線(xiàn)程嵌入式系統(tǒng)，使之具有實(shí)時(shí)控制、分析、數(shù)據(jù)記錄和通信等功能。更為重要的是，大量第三方針對(duì)特殊應(yīng)用開(kāi)發(fā)的資源均可內(nèi)置其中，不斷地豐富CompactRIO嵌入式系統(tǒng)資源庫(kù)。NI介紹，可重置的嵌入式系統(tǒng)具有兩種配置：模塊化和集成化配置。在模塊化配置中，嵌入式控制器機(jī)箱包含F(xiàn)PGA并可根據(jù)用戶(hù)需要單獨(dú)提供。而集成化配置是將控制器和包含F(xiàn)PGA的機(jī)箱結(jié)合在一個(gè)單元內(nèi)，由于具有優(yōu)異的系統(tǒng)性能特別適用于高容量應(yīng)用。

　　FPGA的高性能、可重新配置、小尺寸和較低工程開(kāi)發(fā)成本的特性，深受控制和采集系統(tǒng)廠商歡迎，但電子設(shè)計(jì)工具的高復(fù)雜度形成的技術(shù)門(mén)檻，傳統(tǒng)上基于FPGA設(shè)備的功能均是由原廠替用戶(hù)先行定義，很難滿(mǎn)足用戶(hù)的差異化需求?；诖?，NI通過(guò)引入FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程特性，建立起高度優(yōu)化的可重置控制和采集系統(tǒng)，這樣用戶(hù)無(wú)需擁有諸如VHDL等專(zhuān)門(mén)硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言技能，只需利用CompactRIO自己定制的控制或采集電路定時(shí)/觸發(fā)分辨率可達(dá)25 ns。

　　為什么如此簡(jiǎn)單?因?yàn)長(zhǎng)abVIEW和LabVIEW FPGA模塊為NI RIO硬件上的FPGA芯片提供了圖形化的開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)使用LabVIEW FPGA模塊，用戶(hù)在Windows環(huán)境下即可開(kāi)發(fā)FPGA程序，然后用LabVIEW進(jìn)行編譯并在硬件上運(yùn)行這些代碼程序。