構建新型儀器：軟件定義的儀器

　　軟件使得矢量信號收發(fā)器更為強大

　　圖2：該LabVIEW 2012框圖展示了VST信號鏈的每一部分，從信號采集到校準，再到數字信號處理(DSP)及存儲于內存中

　　LabVIEW軟件結合該新型射頻儀器，能夠幫助所有具備射頻知識的工程師和科學(xué)家成功設計出新的特性或提高現有儀器性能。軟件應當首先讓客戶(hù)在儀器中以系統級別對軟件進(jìn)行設計，以基本模塊完成圖形化和編程，來(lái)簡(jiǎn)化儀器的復雜度。接著(zhù)，軟件應當在底層抽象化射頻儀器軟件和固件的復雜度，使用戶(hù)快速理解信號流，并且了解在什么時(shí)候該進(jìn)行怎樣的增加或修改。這能夠幫助客戶(hù)以層次化的方式深入了解每個(gè)抽象處理，訪(fǎng)問(wèn)儀器中的每一個(gè)功能。

　　編寫(xiě)軟件的語(yǔ)言應當兼顧微處理器和FPGA，使得用戶(hù)可以在任意位置利用這兩個(gè)處理器架構的內在并行性來(lái)執行自定義功能。最后，軟件應當提供良好的參考設計，以幫助那些更加熟悉傳統儀器的客戶(hù)立即獲取測量結果。

　　LabVIEW可以滿(mǎn)足上述的全部需求。它可以對在儀器上的FPGA、實(shí)時(shí)處理器和PC軟件并行編程進(jìn)行優(yōu)化。其天生的數據流編程模型也能提供直觀(guān)的方式，顯示數據從I/O管腳輸入到應用程序的過(guò)程。這種方法可以解決可視化的問(wèn)題，并能夠在同一個(gè)程序框圖中實(shí)現。

　　自從1998年以來(lái)，經(jīng)過(guò)實(shí)際的驗證，LabVIEW可應用于實(shí)時(shí)系統的編程，從2003年起，LabVIEW即可直接對FPGA進(jìn)行編程。事實(shí)上，多年來(lái)通過(guò)基于LabVIEW的可重復配置I/O(RIO)構架的產(chǎn)品，LabVIEW已經(jīng)能夠應對高性能、確定性任務(wù)的系統設計挑戰。在CERN的大型強子對撞機中管理視準儀，在全球的醫生辦公室中控制激光進(jìn)行白內障手術(shù)，構建未來(lái)可再生能源的獲取和分布式系統，這些都是LabVIEW用于確定性、高性能要求應用中的案例。NI PXIe-5644R VST的發(fā)布為射頻領(lǐng)域的工程師也帶來(lái)了這些強大的功能。

　　LabVIEW 2012提供了新的模板和范例項目，可應用于大多數的NI硬件設備，包括VST。范例項目可以確保系統的質(zhì)量和可擴展性，并包含了可以使VST作為VSA和VSG工作于嵌入式射頻流盤(pán)應用的軟件，從而給予用戶(hù)一個(gè)強大的測試應用起始點(diǎn)。所有的模板和范例項目都是開(kāi)源的，并且包含了相關(guān)文檔，清楚地闡明了應用方法，以及增加或修改功能的最佳實(shí)踐方法。

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

　　用戶(hù)可以使用LabVIEW FPGA模塊(在最新的2012版本中還增加了許多新的功能)對VST上的FPGA進(jìn)行編程。諸如整合浮點(diǎn)計算和分析的功能可以提供給用戶(hù)更多的選擇進(jìn)行代碼移植和復用，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。

　　對儀器的全新認知

　　在經(jīng)過(guò)數十年學(xué)習如何對廠(chǎng)家定義的儀器進(jìn)行編程后，用戶(hù)現在可以使用NI PXIe-5644R VST和LabVIEW來(lái)設計自己的儀器。

　　通過(guò)軟件設計的方法，用戶(hù)不用再去問(wèn)：“我如何才能讓這個(gè)盒子發(fā)揮廠(chǎng)家預先設計的功能?”相反地，用戶(hù)會(huì )開(kāi)始問(wèn)：“如果我能讓這臺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(hù)將他們的設備用于以下應用：

　　· 將協(xié)議嵌入到儀器中以搭建協(xié)議感知的射頻測試器

　　· 通過(guò)整合的實(shí)時(shí)通道模型來(lái)仿真現場(chǎng)射頻設備測試

　　· 使用硬件在環(huán)技術(shù)對射頻功率放大器的非線(xiàn)性進(jìn)行伺服

　　· 軟件定義無(wú)線(xiàn)電以未來(lái)射頻標準進(jìn)行原型開(kāi)發(fā)

　　對于部分人來(lái)說(shuō)，其應用和未來(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。就如同當年用戶(hù)授權的智能手機的出現一樣?，F在回頭去看，我們無(wú)法想象不能使用智能手機去實(shí)現無(wú)數應用的生活，但當第一部智能手機問(wèn)世時(shí)，大多數的人還只是把它認為是一部普通的手機。一旦軟件定義的儀器成為主流，你對儀器的看法又會(huì )如何改變呢?