利用FPGA实现用户自定义测量控制系统

ni labview是一个开放而灵活的开发环境，能够与多种工业硬件无缝连接，将基于配置的开发方式和编程语言紧密结合起来。而结合可编程逻辑控制器(plc)可靠性、pc处理能力以及可自定义硬件fpga的灵活性的ni可编程自动化控制器(pac)，则是ni工业自动化平台的核心构件。ni中国技术市场工程师称，由ni labview软件支持的ni高级嵌入式控制和采集系统compactrio pac，能为工业和嵌入式控制应用提供高性能和高可靠性。它结合了开放的嵌入式架构、可靠的fpga，以及小型、坚固且可热插拔的工业i/o模块，适合测量与控制解决方案的设计、原型和部署。
ni compactrio可编程自动化控制器是一款低成本、可重新配置的控制和采集系统，专为需要高性能和高可靠性的应用而设计。compactrio采用了可重新配置i/o(rio)fpga技术，rio核心具有内置式数据传输机制，可将数据传输到嵌入式处理器，用于实时分析、事后处理、数据记录或与联网主机通信。借助labview fpga的基本 i/o功能，compactrio可将硬件与每个i/o模块的i/o电路直接连接。而每个i/o模块又具有内置式连接、信号调理、转换电路(adc或dac)以及可选的隔离屏障等功能。
每个compactrio i/o模块所具有的内置式信号调理，包含螺栓端子、bnc或dsub连接器，通过模块上集成接线盒，compactrio系统大大降低了空间需求和现场布线成本。由于模块的内置信号调理功能扩展了电压范围或者工业信号类型，因而用户可将compactrio模块按照自己的实际需求直接与信号采集用传感器和激励器相连，方便了用户现场监测方案的灵活配置。
据了解，compactrio嵌入式系统包含一款工业级200 mhz pentium处理器，用于可靠准确执行labview real-time应用程序。内置labview功能有千余种，可用于创建多线程嵌入式系统，使之具有实时控制、分析、数据记录和通信等功能。更为重要的是，大量第三方针对特殊应用开发的资源均可内置其中，不断地丰富compactrio嵌入式系统资源库。ni介绍，可重置的嵌入式系统具有两种配置：模块化和集成化配置。在模块化配置中，嵌入式控制器机箱包含fpga并可根据用户需要单独提供。而集成化配置是将控制器和包含fpga的机箱结合在一个单元内，由于具有优异的系统性能特别适用于高容量应用。
fpga的高性能、可重新配置、小尺寸和较低工程开发成本的特性，深受控制和采集系统厂商欢迎，但电子设计工具的高复杂度形成的技术门槛，传统上基于fpga设备的功能均是由原厂替用户先行定义，很难满足用户的差异化需求。基于此，ni通过引入fpga现场可编程特性，建立起高度优化的可重置控制和采集系统，这样用户无需拥有诸如vhdl等专门硬件设计语言技能，只需利用compactrio自己定制的控制或采集电路定时/触发分辨率可达25 ns。
为什么如此简单?因为labview和labview fpga模块为ni rio硬件上的fpga芯片提供了图形化的开发环境。通过使用labview fpga模块，用户在windows环境下即可开发fpga程序，然后用labview进行编译并在硬件上运行这些代码程序。