LabVIEW可编程FPGA模块对示波器的重要性

背景：

随着仪器设计技术地快速发展，不论是现在还是未来，当用户使用的器件或实验发生变化时，都需要用户可以自定义自己的示波器操作以便满足独特的用户需求。而PXIe-517x示波器家族，实现了首次将LabVIEW可编程FPGA模块内嵌到示波器中，同时，内嵌到此系列示波器中的FPGA模块，可以通过LabVIEW FPGA开发工具进行重新编程和定向话设计，本系列示波器主要包括PXIe5170R，PXIe-5171R两种型号。通过嵌入用户可编程的FPGA到示波器内部，PXIe-517x系列示波器不仅可以为用户提供超高的通道密度、精确度以及测量灵活性外，还可以降低用户的测试成本，缩短用户设计的上市时间，同时，通过PXIe-517x可配置示波器还可以提高用户的测试域。除此之外，PXIe-517x系列示波器还包含一个14bit的ADC模数转换通道，4/8个250MS/s的仿真取样输入通道和高达100/250MHz的模拟带宽，以及前面不断提到的一个用户可编程的Xilinx Kintex-7 FPGA芯片（可使串流速率上升到3.2GB/s）。

PXIe-5172：

前段时间，NI国家仪器中心推出了PXIe-517x系列中的最新成员的——PXIe-5172，与系列中其他成员一致，PXIe-5172具有4/8个250MS/s的仿真取样输入通道。同样，与本系列中的已存在设备相似，PXIe-5172基于Xilinx kintex-7 FPGA芯片实现，并通过此FPGA芯片管理PXIe-5172的测量和控制特征。此外，相比较之前的产品，还增加了自己独特部分，即示波器内部FPGA的一部分是用户可自定义的，以及可以用于实时功能的部分。类似于PXIe-517x系列其他型号，可以通过结合了Xilinx的Vivado设计套件的LabVIEW FPGA工具对其内部FPGA进行配置，以便为用户自己的数字存储示波器（DSO）定义新的DSP功能和高级触发条件（基于微控制器利用软件实现以上功能所能达到的速度无法满足用户需求，而通过可编程硬件实现可以提升速度）。

图2：PXIe-517x系列各示波器型号对照表

图3：PXI-e 517x系列示波器结构图

在对PXIe 517x系列示波器进行自定义配置时，LabVIEW 配置工具十分重要。通过LabVIEW软件可以配置信号实时采集、内嵌信号处理、协编解码以及各种高级触发功能，比如一些非常复杂的触发条件，检波，光谱分析。这样，用户就可以根据自己实际的应用场景来修改示波器的行为。

总结：

由于PXIe-517x系列示波器内嵌可编程的FPGA模块，所以用户可以通过LabVIEW设计软件来设计任何用户测试需要的操作。而示波器的这种可编程性和灵活性也使得NI国家仪器及其用户可以随时扩展、增加、提高仪器的操作性。而不必像传统仪器机箱那样，由于需求的变动，每个几年就需要重新设计一下。而以上所有的这些都要归功于FPGA的发展，所以，Xilinx作为FPGA芯片厂商中的佼佼者，一定可以开发出功能更加强大的FPGA以便各行业设计者选用。