仪器驱动的FPGA扩展介绍与实例应用

仪器驱动的FPGA扩展弥合了开放式FPGA非并行灵活性和标准仪器驱动兼容性之间的代沟。通过仪器驱动的FPGA扩展，您将能够以非常简便的方法同时实现这两个方面，使更多测试工程师可以利用FPGA的性能。

软件定义的矢量信号收发仪

NI在2012年的NIWeek上推出了世界上第一款软件定义的仪器——NI PXIe-5644R矢量信号收发器(VST)。不久之后NI又推出了第二款VST——NI PXIe-5645R，增加了一个基带I / O接口。除了兼具RF硬件的小尺寸和高性能外，VST的革新之处在于最终用户可以通过NI LabVIEW系统设计软件（见图1）编程设备的FPGA。与厂商定义的仪器相比，这种方式大大提高了仪器灵活性，并可通过新增的基于FPGA的处理和控制更好地满足应用需求。

图 1.VST软件定义的方法与传统方法的对比。

之后NI VST在其功能全面的NI-RFSA和NI-RFSG仪器驱动中增加了VST硬件支持，以实现与现有应用程序和移动无线测量软件的最大兼容性。该仪器驱动支持需要一个固定的、预编译FPGA，以实现通过NI-RFSA和NI-RFSG编程的最大兼容性与在LabVIEW FPGA模块中设计完全自定义仪器的最大灵活性之间的最佳权衡。

仪器驱动的FPGA扩展介绍

现在NI推出了仪器驱动的FPGA扩展，这是NI-RFSA和NI-RFSG仪器驱动的一个新功能，使您既可在LabVIEW中自定义 VST FPGA的功能，同时保留仪器驱动API的所有功能（见图2）。

图 2. 仪器驱动的FPGA扩展弥合了开放式FPGA非并行灵活性和标准仪器驱动兼容性之间的代沟。通过仪器驱动的FPGA扩展，您将能够以非常简便的方法同时实现这两个方面。

FPGA源代码中的抽象层用于开发NI-RFSA/RFSG API所需的默认FPGA功能以及提供提高自动化测试应用所需的相关控制和数据信号。测试工程师可以添加特定应用程序的FPGA IP 至VST FPGA基础设计，然后在通过主机程序独立控制这个IP的同时调用NI-RFSA/RFSG API，如图3所示。

图 3. 添加至VST FPGA基础设计的专用FPGA IP 可以通过主机程序独立控制，同时并行调用NI-RFSA/RFSG API。

该架构可通过VST FPGA的并行机制、低延迟控制和处理性能增强针对特定应用的功能，包括频率掩模触发等自定义和/或新仪器功能；通过硬件定时的待测设备(DUT)和其他工具的确定性触发实现更好的系统集成；通过基于FPGA的测量和协同处理提高测试吞吐量；甚至实现仪器硬件可实时响应DUT的闭环或协议感知测试。

简单的自定义触发用例

例如，用户可能希望实现一个自定义触发，由来自DUT的数字信号触发数据采集。图4显示的是仪器驱动的FPGA扩展和LabVIEW FPGA如何极大地简化对FPGA进行修改实现此目的的过程。

图 4. 例如，用户可能希望实现一个自定义触发，由来自DUT的数字信号触发数据采集。图4显示的是仪器驱动的FPGA扩展和LabVIEW FPGA如何极大地简化对FPGA进行修改实现此目的的过程。

在图4中，来自DUT的数字信号可通过LabVIEW FPGA I/ O节点轻松访问，并可通过基于FPGA的NI-RFSA Trigger VI与默认参考触发结合。这一修改的简单性证明了借助仪器驱动的FPGA扩展，您无需理解完整的固件和驱动结构即可对FPGA进行此类修改。

NI预编译的FPGA

现在，您可以从ni.com/vst/getting-started/zhs/下载使用仪器驱动的FPGA扩展的预编译FPGA代码。其中包含必需的主机范例与应用IP，演示了FPGA的增强功能如何用于常见应用。

您也可以访问ni.com/beta，报名参加仪器驱动的FPGA扩展的早期试用计划，自行创建可兼容NI-RFSA和NI-RFSG 的VST特性。ni.com提供了各种上应用IP供您选择，或者您也可创建自定义IP，以构建满足您自动化测试应用需求的自定义软件设计仪器。