構(gòu)建新型儀器：軟件定義的儀器

LabVIEW軟件結(jié)合創(chuàng)新型硬件，為儀器設(shè)備帶來(lái)永久性的變化

作者: Charles Schroeder, 美國(guó)國(guó)家儀器公司測(cè)試市場(chǎng)部總監(jiān)

如同每個(gè)孩子所擁有的第一套LEGO®玩具改變了他們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)一樣，26年前，美國(guó)國(guó)家儀器通過(guò)NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，重新改變了人們對(duì)儀器的認(rèn)知。今年，NI將再次重演歷史，發(fā)布一款新型儀器，幫助測(cè)試工程師擺脫廠商定義儀器的束縛。

許多年來(lái)，儀器的基本模式?jīng)]有太大的改變。需要進(jìn)行測(cè)試工作的工程師和科學(xué)家必須先從測(cè)試測(cè)量供應(yīng)商處購(gòu)買(mǎi)功能固定的硬件，然后在標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式計(jì)算機(jī)上使用諸如LabVIEW之類(lèi)的軟件，通過(guò)信號(hào)處理，決策，自動(dòng)化等方式擴(kuò)展硬件的功能。而模塊化儀器的出現(xiàn)是一個(gè)巨大的飛躍，并成為了自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的既定標(biāo)準(zhǔn)。但是模塊化儀器中的許多功能已由廠家在嵌入式固件中定義完畢，用戶無(wú)法對(duì)固件進(jìn)行更改以滿足特定的應(yīng)用需求。

然而，對(duì)于許多其他的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，固定功能的硬件理念已經(jīng)過(guò)時(shí)。傳統(tǒng)的手機(jī)生產(chǎn)商正努力快速轉(zhuǎn)向基于軟件的智能手機(jī)。客戶希望通過(guò)在設(shè)備上運(yùn)行的軟件獲得更多的控制，使得他們的手機(jī)具備滿足特定個(gè)人需求的功能。而測(cè)試設(shè)備也不外乎此。

您現(xiàn)在可以使用首款軟件定義的儀器，NI PXIe-5644R矢量信號(hào)收發(fā)器（VST），來(lái)體驗(yàn)至今較具靈活性的自定義測(cè)試儀器。

軟件設(shè)計(jì)儀器具備的三個(gè)本質(zhì)特性：

·           使用基于FPGA的開(kāi)源固件設(shè)計(jì)的儀器硬件，具有即時(shí)可用的特點(diǎn)，并包含豐富的范例代碼。

·           優(yōu)秀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件能夠降低自定義硬件儀器設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

·           從集成一個(gè)固定功能的設(shè)備到設(shè)計(jì)出用戶真正需要的儀器，這是一個(gè)根本性的理念改變。

使用開(kāi)源的基于FPGA固件的硬件

新的NI PXIe-5644R VST尺寸更小，成本更低，能更加徹底地以軟件為核心�；�于行業(yè)領(lǐng)先的FPGA技術(shù)和完全基于LabVIEW編寫(xiě)開(kāi)源軟件和固件的原則，VST硬件設(shè)計(jì)可以盡可能地將射頻轉(zhuǎn)換成比特。使用靈活的軟件設(shè)計(jì)方案來(lái)替換固定的廠家定義的硬件，VST可幫助測(cè)試工程師設(shè)計(jì)出他們真正需要的儀器功能。

圖3：用戶可以使用LabVIEW FPGA模塊來(lái)對(duì)VST上的FPGA進(jìn)行編程，其具有整合浮點(diǎn)計(jì)算和分析的特性

用戶可以使用LabVIEW FPGA模塊（在較新的2012版本中還增加了許多新的功能）對(duì)VST上的FPGA進(jìn)行編程。諸如整合浮點(diǎn)計(jì)算和分析的功能可以提供給用戶更多的選擇進(jìn)行代碼移植和復(fù)用，并提供了一個(gè)新的優(yōu)化技術(shù)以生成高性能的FPGA IP核。

對(duì)儀器的全新認(rèn)知

在經(jīng)過(guò)數(shù)十年學(xué)習(xí)如何對(duì)廠家定義的儀器進(jìn)行編程后，用戶現(xiàn)在可以使用NI PXIe-5644R VST和LabVIEW來(lái)設(shè)計(jì)自己的儀器。

通過(guò)軟件設(shè)計(jì)的方法，用戶不用再去問(wèn)：“我如何才能讓這個(gè)盒子發(fā)揮廠家預(yù)先設(shè)計(jì)的功能？”相反地，用戶會(huì)開(kāi)始問(wèn)：“如果我能讓這臺(tái)儀器做我想讓它做的事情，我會(huì)讓它做什么，我該如何去做呢？”

較早使用VST的用戶將他們的設(shè)備用于以下應(yīng)用：

• 將協(xié)議嵌入到儀器中以搭建協(xié)議感知的射頻測(cè)試器

• 通過(guò)整合的實(shí)時(shí)通道模型來(lái)仿真現(xiàn)場(chǎng)射頻設(shè)備測(cè)試

• 使用硬件在環(huán)技術(shù)對(duì)射頻功率放大器的非線性進(jìn)行伺服

• 軟件定義無(wú)線電以未來(lái)射頻標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)

對(duì)于部分人來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用和未來(lái)的發(fā)展是顯而易見(jiàn)的；而其他的人則會(huì)需要一段時(shí)間才會(huì)接受這個(gè)新方法。就如同當(dāng)年用戶授權(quán)的智能手機(jī)的出現(xiàn)一樣�，F(xiàn)在回頭去看，我們無(wú)法想象不能使用智能手機(jī)去實(shí)現(xiàn)無(wú)數(shù)應(yīng)用的生活，但當(dāng)?shù)谝徊恐悄苁謾C(jī)問(wèn)世時(shí)，大多數(shù)的人還只是把它認(rèn)為是一部普通的手機(jī)。一旦軟件定義的儀器成為主流，你對(duì)儀器的看法又會(huì)如何改變呢？

了解VST的詳情請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.ni.com/vst/zhs。

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