NI Single-Board RIO通用逆變器控制器特性

低速的模擬輸入和輸出通道可以進行系統(tǒng)級的控制和監(jiān)測

高速數(shù)字輸出通道可以完成絕緣柵雙極晶體管和金屬氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的開關(guān)

通用數(shù)字輸入和輸出通道可以進行系統(tǒng)級的控制和監(jiān)測

接觸器數(shù)字輸出可以直接連接到24V直流接觸器

圖9.NISingle-BoardRIOGPICI/O

所有的輸入與輸出接口都通過RIO夾層卡(RMC)接口連接到NIsbRIO-9606控制板上。高速，高帶寬的RMC接口提供了對FPGA數(shù)字I/O線的直接訪問，同時還提供了幾項處理器特定的功能。FPGAI/O通過一系列終端電阻連接到RMC接口上，并且FPGA的驅(qū)動能力和板載信號終端阻抗已經(jīng)經(jīng)過合理的調(diào)整來支持各種應(yīng)用。

圖10.NISingle-BoardRIOGPICI/O與FPGA之間的連接

所有的輸入與輸出接口都通過RIO夾層卡(RMC)接口連接到NIsbRIO-9606控制板上。高速，高帶寬的RMC接口提供了對FPGA數(shù)字I/O線的直接訪問，同時還提供了幾項處理器特定的功能。FPGAI/O通過一系列終端電阻連接到RMC接口上，并且FPGA的驅(qū)動能力和板載信號終端阻抗已經(jīng)經(jīng)過合理的調(diào)整來支持各種應(yīng)用。

圖11.范例計數(shù)器

圖11展示了一個對DIO0上的上升沿之間的周期進行計數(shù)的簡單VI。注意，該單周期定時循環(huán)將使用一個80MHz的分頻時鐘來定時，并且已經(jīng)將DIO0定義為該時鐘頻率。單周期定時循環(huán)是LabVIEWFPGA環(huán)境中眾多圖形化對象之一，這些圖形化對象可以簡化FPGA上復(fù)雜的數(shù)字邏輯的實現(xiàn)。

NISingle-BoardRIO特性

NIsbRIO-9606嵌入式控制和采集設(shè)備在一個印刷電路板(PCB)上集成了一個實時處理器，一個用戶可重配置的FPGA和各種I/O接口。它具有運行VxWorks實時操作系統(tǒng)的400MHz的PowerPC處理器，一個XilinxSpartan-6LX45FPGA和一個RMC接口。高速、高帶寬的RMC接口提供了對96個3.3VFPGA數(shù)字線的直接訪問，同時還提供了某些處理器特定的功能。可以對FPGAI/O和處理器功能進行直接的調(diào)用就意味著您可以在自己的電力電子應(yīng)用中實現(xiàn)底層時序的自定義以及I/O信號的處理。

圖12.NIsbRIO-9606設(shè)備

您可以在LabVIEWFPGA環(huán)境中對所有的FPGAI/O進行直接的訪問。LabVIEW包含了內(nèi)置的數(shù)據(jù)傳輸機制來幫助您將數(shù)據(jù)從硬件I/O傳送到FPGA，再通過高速的PCI總線從FPGA傳送到嵌入式處理器中以對數(shù)據(jù)進行實時的分析，后期處理，數(shù)據(jù)記錄以及與聯(lián)網(wǎng)的主機電腦進行通訊。

您可以使用內(nèi)置的10/100Mbit/s以太網(wǎng)端口通過網(wǎng)絡(luò)來向主機自帶的Web(HTTP)和文件(FTP)協(xié)議服務(wù)器發(fā)起可編程的通訊。sbRIO-9606同時還提供了集成的控制器局域網(wǎng)(CAN)，RS232串口和USB端口來幫助您控制其它外圍設(shè)備。

您可以使用內(nèi)置的10/100Mbit/s以太網(wǎng)端口通過網(wǎng)絡(luò)來向主機自帶的Web(HTTP)和文件(FTP)協(xié)議服務(wù)器發(fā)起可編程的通訊。sbRIO-9606同時還提供了集成的控制器局域網(wǎng)(CAN)，RS232串口和USB端口來幫助您控制其它外圍設(shè)備。

FPGA的優(yōu)勢

利用可自定義的Spartan-6FPGA芯片的各種優(yōu)勢，您可以以更少的開發(fā)成本來更快地開發(fā)電力電子控制應(yīng)用。使用LabVIEW開發(fā)工具鏈，結(jié)合Spartan-6FPGA和一套完整的用于電力電子的硬件I/O，相比傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理器(DSP)來說在很多方面都提供了更好的性能。

1.可重置性

從最頂層來看，F(xiàn)PGA是可編程的硅芯片板，包含了可重配置的邏輯門電路矩陣。與DSP不同，F(xiàn)PGA不用受到特定的一組指令集或是硬件處理單元的限制。使用預(yù)置的邏輯塊和可編程的路由資源，您可以針對您自己特定的電力電子控制應(yīng)用對這些板卡進行配置。過去，在FPGA上實現(xiàn)一個DSP應(yīng)用(例如PWM逆變器控制算法)通常會比在DSP處理器上實現(xiàn)相同的應(yīng)用花費更多的精力。這需要開發(fā)者對硬件描述語言和FPGA板卡編程相當熟悉。同時，還需要設(shè)計一套自定義的I/O接口板來與FPGA進行交互。

NI的Single-BoardRIOGPIC提供了商業(yè)現(xiàn)成可用的開發(fā)板，您可以使用LabVIEWFPGA圖形化開發(fā)環(huán)境對其編程，訪問所有您的電力電子應(yīng)用需要用到的I/O，從而解決了上面提到的各種問題。在LabVIEWFPGA圖形化開發(fā)環(huán)境下，即使您不具備底層硬件描述語言(例如VHDL或者Verilog)或板卡級的硬件設(shè)計相關(guān)的知識，也可以準確地定義FPGA板卡需要實現(xiàn)的邏輯。

圖13.使用LabVIEWFPGA來設(shè)計FPGA板卡

使用LabVIEWFPGA，您可以利用高級的圖形化環(huán)境來抽象復(fù)雜的HDL編程并生成FPGA的實現(xiàn)代碼。

圖14.LabVIEW模擬硬件I/O實現(xiàn)：對比FPGA與VHDL

使用LabVIEWFPGA，您可以將電力電子IP庫中現(xiàn)成的VHDL代碼，第三方的IP和IP核集成到您自己的LabVIEWFPGA應(yīng)用程序中，這樣您就可以將更多的開發(fā)精力放在應(yīng)用指標的設(shè)計和代碼片段的組織上，而通常的任務(wù)如PWM、PID控制和Clarke及Park變換則可以用預(yù)置的函數(shù)來完成。