利用FPGA實現用戶自定義測量控制系統(tǒng)

　　NI CompactRIO可編程自動化控制器是一款低成本、可重新配置的控制和采集系統(tǒng)，專為需要高性能和高可靠性的應用而設計。CompactRIO采用了可重新配置I/O(RIO)FPGA技術，RIO核心具有內置式數據傳輸機制，可將數據傳輸到嵌入式處理器，用于實時分析、事后處理、數據記錄或與聯網主機通信。借助LabVIEW FPGA的基本 I/O功能，CompactRIO可將硬件與每個I/O模塊的I/O電路直接連接。而每個I/O模塊又具有內置式連接、信號調理、轉換電路(ADC或DAC)以及可選的隔離屏障等功能。

　　每個CompactRIO I/O模塊所具有的內置式信號調理，包含螺栓端子、BNC或DSUB連接器，通過模塊上集成接線盒，CompactRIO系統(tǒng)大大降低了空間需求和現場布線成本。由于模塊的內置信號調理功能擴展了電壓范圍或者工業(yè)信號類型，因而用戶可將CompactRIO模塊按照自己的實際需求直接與信號采集用傳感器和激勵器相連，方便了用戶現場監(jiān)測方案的靈活配置。

　　據了解，CompactRIO嵌入式系統(tǒng)包含一款工業(yè)級200 MHz Pentium處理器，用于可靠準確執(zhí)行LabVIEW Real-Time應用程序。內置LabVIEW功能有千余種，可用于創(chuàng)建多線程嵌入式系統(tǒng)，使之具有實時控制、分析、數據記錄和通信等功能。更為重要的是，大量第三方針對特殊應用開發(fā)的資源均可內置其中，不斷地豐富CompactRIO嵌入式系統(tǒng)資源庫。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，嵌入式控制器機箱包含FPGA并可根據用戶需要單獨提供。而集成化配置是將控制器和包含FPGA的機箱結合在一個單元內，由于具有優(yōu)異的系統(tǒng)性能特別適用于高容量應用。

　　FPGA的高性能、可重新配置、小尺寸和較低工程開發(fā)成本的特性，深受控制和采集系統(tǒng)廠商歡迎，但電子設計工具的高復雜度形成的技術門檻，傳統(tǒng)上基于FPGA設備的功能均是由原廠替用戶先行定義，很難滿足用戶的差異化需求。基于此，NI通過引入FPGA現場可編程特性，建立起高度優(yōu)化的可重置控制和采集系統(tǒng)，這樣用戶無需擁有諸如VHDL等專門硬件設計語言技能，只需利用CompactRIO自己定制的控制或采集電路定時/觸發(fā)分辨率可達25 ns。

　　為什么如此簡單?因為LabVIEW和LabVIEW FPGA模塊為NI RIO硬件上的FPGA芯片提供了圖形化的開發(fā)環(huán)境。通過使用LabVIEW FPGA模塊，用戶在Windows環(huán)境下即可開發(fā)FPGA程序，然后用LabVIEW進行編譯并在硬件上運行這些代碼程序。