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NI LabVIEW FPGA的新功能

NI LabVIEW FPGA模块的每一轮发布都包含:使用新特性、FPGA IP或函数、性能改进、计划的缺陷修正等内容。

NI LabVIEW 8.6的新功能

  • 增强型行为级仿真
  • 快速傅立叶变换 (FFT)和其它新IP
  • 针对定点数据类型而添加的支持
  • 组件级IP (CLIP)用于导入外部IP

NI LabVIEW 8.5的新功能

  • FPGA项目向导
  • 控制, 滤波和信号生成IP
  • 模块化和代码再利用功能
  • NI LabVIEW状态图模块
  • 前沿性支持用于定点数据类型

NI LabVIEW 8.2的新功能

  • FPGA数学和分析IP
  • FPGA向导
  • 新型内存VI

NI LabVIEW 8.0功能

  • LabVIEW项目
  • DMA数据传输
  • 拖放式FPGA I/O

NI LabVIEW 7.1功能

  • HDL接口节点
  • 单周期定时循环

NI LabVIEW 8.6的新功能

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增强型行为级仿真

用户如需进行更为高效的开发,可采用增强型行为级仿真来执行开发计算机上的代码,并在编译之前验证功能。此外,NI LabVIEW 8.6能够帮助用户通过LabVIEW程序,将测试矢量或交互值植入现场可编程门阵列(FPGA)中的输入I/O节点。捕捉FPGA的输出以验证和视觉化FPGA的行为,在主机上运行就如同在开发计算机的FPGA上运行一样,获得仿真FPGA和主机代码之间的模拟寄存器与DMA传输。借助这些新功能,用户可创建面向FPGA代码的测试平台,并且无需总是在编译后检查逻辑功能,即可仿真整个系统。

FFT和其它新型IP

在NI LabVIEW 8.6中,用户可在FPGA上实现带窗FFT。这是用户需求最为迫切的功能;而NI现已推出可定制型IP核,用以进行FFT、逆FFT、多个面元大小和多个吞吐量设置。NI现在还推出:有理分式重采样、除、平方根、自适应滤波器和定点溢出处理函数。

定点支持

如今,几乎所有FPGA函数输入都支持定点数据类型。这其中包含针对DMA、内存、滤波器、PID、FFT和所有算法的支持。此外,用户可借助定点数据类型选择性地在连线上添加溢出位。未来,NI将继续改进定点支持,以配合资源受限的对象,解决这一工程领域特有的难题。

组件级IP (CLIP)

组件级IP能够方法新颖地对硬件描述语言(HDL)所编写的外部IP,进行导入和使用。接受了CLIP实例化的应用可与LabVIEW程序框图同时运行,用户可通过自行创建的I/O节点与应用实现通信。用户可借助某些硬件目标,采用CLIP,实现与I/O管脚的直接通话。CLIP函数进一步开启了FPGA平台以容纳各种类型的IP,而这些IP能更好地并行执行,而不是像当前HDL节点那样,以数据流形式运行。

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NI LabVIEW 8.5功能

FPGA项目向导

新型FPGA项目向导能够结合FPGA终端和经配置即可用于编程的I/O,创建完整的LabVIEW项目。由于FPGA项目向导能够直接链接至现有FPGA向导,用户可快速生成功能代码,并应用于模拟和数字I/O、计数器、正交编码器测量。新型DMA选件通过强化了FPGA项目向导,从而实现着FPGA和主机代码生成。

控制, 滤波和信号生成IP

NI LabVIEW FPGA模块8.5将新型IP纳入FPGA模板以及功能增强的现有IP,以此提升FPGA上的资源利用率。

控制 - PID工具包内的FPGA比例积分微分(PID)函数,现在能够与多通道配合使用,以便用户将一系列的通道输入FPGA中相同的PID逻辑函数中。此项改进对高通道数应用尤为重要。1百万门对象的可能通道数由8条增至256条。此外,单通道平台的运行速度提升了3倍,占用的FPGA资源却不足20%。

滤波 - 所有滤波器还与多条通道兼容。此外,NI LabVIEW FPGA中的新型陷波滤波器(notch filter),构建起现有巴特沃思(Butterworth)高通与低通滤波器。

信号生成 - 除了现有的正弦发生器以外,NI LabVIEW FPGA目前还提供方波发生器和噪声发生器(高斯白噪声)。

模块化和代码再利用功能

I/O名称控件 - 将I/O节点、方法和属性置入通过连线指定I/O项的子VI中。

时钟控件 - 使用连线,指定在某个单周期定时循环内所对应使用的时钟(如:板载时钟或分频后的时钟)。

增强型反馈节点 - 反馈节点可放置于程序框图的任何位置,以脱离循环结构。反馈节点对状态存储和流水线操作意义深远,现已在包括子VI的各个区域运行使用。

NI LabVIEW状态图模块

NI现在能够通过其他途径,对FPGA进行图形化编程。许多设计师更喜欢用状态图代表自身希望创建的系统。本款支持LabVIEW FPGA的新型模块,不仅能帮助设计师通过状态图代表基于FPGA的系统,还能帮助设计师借助相同视觉范例开展编程。

前沿性支持用于定点数据类型

NI LabVIEW中的新型定点数据类型,特别适合FPGA编程。过去的NI LabVIEW FPGA仅支持整数。然而,面向新型定点数据类型的支持,可帮助工程师在FPGA编程时纳入分数和任意字宽数据类型。NI LabVIEW 8.5可向少数的本原性数学和比较函数提供定点支持。今后发布的版本可能会扩展这一重要数据类型的相关支持。

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NI LabVIEW 8.2的新功能

FPGA数学和分析IP

NI LabVIEW FPGA模块8.2中的新型本地分析函数,可帮助用户重复利用代码以实现基础信号处理,并控制FPGA的常用功能。本款新型IP包含:

  • 直流 (DC)和均方根 (RMS)测量 - 计算信号的DC, RMS, 和, 均方, 和/或 平方和
  • 巴特沃思 (Butterworth)滤波器 - 通过经配置、使用该Express VI的巴特沃思 (Butterworth)滤波器, 过滤输入信号
  • 周期测量 - 借助阈交检测 (threshold crossing detection), 计算均匀采样周期信号的周期

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FPGA向导

借助FPGA向导,用户能够设计出面向智能DAQ应用程序的FPGA I/O和定时。本款基于配置的向导,可帮助用户选择FPGA设备和主控VI之间的定时与同步。在选择定时之后,用户即可配置模拟、数字、计数器或正交编码器I/O。配置一经完成,用户即可保存配置并生成基本FPGA代码和主机代码。之后,用户可整合额外代码,以构建完整的应用功能(如:控制算法、记录数据、数据组网)。

新型内存VI

目前,新型内存读写接口可帮助用户访问1百万门设备上共计80 KB内存和3百万门设备上共计190 KB内存。内存存储的数据有助于用户进行波形发生或数据记录,其效率远高于使用FPGA门的数组。

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NI LabVIEW 8.0功能

LabVIEW项目

借助LabVIEW项目,用户既能够同时部署并打开NI LabVIEW(Windows版)、NI LabVIEW FPGA模块、NI LabVIEW实时模块和其它NI LabVIEW模块中的VI,又能够开发NI LabVIEW FPGA应用程序。如下所示,用户可通过LabVIEW项目,对下列各项FPGA资源进行创建和管理:

  • VI
  • FPGA I/O
  • 自定义时钟
  • CompactRIO的配置
  • FPGA FIFO

DMA数据传输

NI LabVIEW FPGA模块8.0的DMA功能,消除了FPGA设备和主机之间的吞吐限制。尽管可重配置I/O (RIO)设备上的FPGA能够在高达20 MHz的时钟率下运行,但缺乏DMA时的最高流盘速度只有大约1 MB/s。NI LabVIEW FPGA模块8.0执行着所有NI R系列和CompactRIO设备上的DMA;因此与其它应用相比(如:采用中断请求的应用),FPGA和主机应用程序之间的流盘速度至少提高了20倍。

DMA在主机上提供直接的数据至RAM链接。依赖主机处理器将设备中的数据写入主机,经常引发时滞并产生数据传输中的瓶颈问题。中断请求还耗用了处理器的时钟周期并增加了主CPU上的整体负载。NI LabVIEW 8的用户无需通过CPU,即能更为有效地实现主机与设备之间的数据传输,从而创建面向各类应用的高性能数据采集系统。

使用DMA之前,需要简单创建2个内存缓冲——一个内存缓冲位于FPGA设备的内存中,另一个内存缓冲位于主机处理器的内存中;之后,LabVIEW便能有效而透明地在PCI总线上传输数据。NI LabVIEW FPGA模块8.0可以通过为DMA配置FPGA FIFO实现对DMA内存进行读写,也能通过主机端FPGA调用方法,来创建或读写主机内存。DMA极大地增强了RIO硬件,从而实现着缓冲智能数据采集、数据通信设备流盘、车载数据采集、在线机器状态监控等诸多应用。

拖放式FPGA I/O

NI LabVIEW FPGA中特定的设备I/O函数,有助于用户快速访问RIO设备I/O。(然而,本文中提及的NI LabVIEW FPGA函数选板专用于FPGA执行目标;另外,函数选板中包含的函数只有在向FPGA设备或FPGA仿真设备进行开发时才会出现。)NI LabVIEW FPGA模块能够对NI RIO硬件上的模拟和数字I/O进行直接的单点访问。NI LabVIEW 8.0 FPGA模块有助于用户将LabVIEW项目窗口处的I/O,直接拖放至FPGA VI的程序框图。

NI LabVIEW FPGA模块提供诸多设备I/O函数, 包括:

  • 模拟输入
  • 模拟输出
  • 数字输入
  • 数字输出
  • 数字端口输入
  • 数字端口输出
  • I/O方法节点
  • I/O属性节点

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NI LabVIEW 7.1功能

单周期定时循环

LabVIEW定时循环结构根据指定的周期执行循环。定时循环适合开发:支持多种定时功能的VI、精确定时、循环执行时返回值生成、动态改变定时功能或者多种执行优先级。阅读教程,了解定时循环的更多信息。LabVIEW FPGA单周期定时循环作为专门的定时循环,可帮助用户像进行手工编码的HDL编程一样,高效(就速度和空间而言)开发LabVIEW FPGA应用。单周期定时循环类似于VHDL中的定时处理。循环内的所有LabVIEW代码均为FPGA的组合逻辑;其中的输入源自数字输入函数、输入控件或左侧的移位寄存器等组件,而输出则源自数字输出函数、显示控件或右侧的移位寄存器等组件。用户能够轻松利用单周期定时循环——其使用方法与标准While循环相同。

单周期定时循环确保:循环中的全部代码能在一个时钟周期(25 ns)内执行完毕。尽管单周期定时循环具有某些限制(例如:须保证该类循环中的所有代码能够在一个时钟周期内执行完毕),然而用户却可以通过单周期定时循环,获得极为有效的代码,进而执行数字I/O和简单的逻辑与信号处理。了解NI LabVIEW FPGA中的单周期定时循环函数和I/O节点。

HDL接口节点

用户可借助HDL接口节点,将现有HDL IP直接集成至LabVIEW FPGA VI,并将该代码作为NI LabVIEW中一个功能模块的代表。之后,用户便能在相同的应用程序中,或在其它使用相同功能模块的应用程序中,重复利用该代码。用户如需在FPGA VI中使用HDL代码的模块,则既可以将VHDL代码直接输入HDL接口节点,也可以参考外部.vhd文件,而无需在LabVIEW中重写代码。

集成自定义VHDL的LabVIEW程序框图

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