利用虛擬儀器進(jìn)行數字信號處理設計

圖3 前面板顯示了定點(diǎn)濾波器設計和浮點(diǎn)濾波器設計的幅度、相位和零極點(diǎn)圖特性以及仿真結果和第一個(gè)測試的分析

圖4 根據在濾波器分析報告中提供的信息，增加了加法、乘法和延遲的整數字長(cháng)，現在定點(diǎn)設計和浮點(diǎn)設計的仿真結果能夠匹配

　　設計驗證與發(fā)布

　　虛擬儀器通過(guò)與測試測量應用中所需的硬件自然整合在一起，改進(jìn)了工程設計。在上述數字濾波器設計中， PCI數據采集設備能夠獲得實(shí)際信號，將它與仿真信號進(jìn)行比較，就更加能確保濾波器設計的正確性。由于LabVIEW與NI以及眾多第三方廠(chǎng)家的數據采集硬件緊密整合，這點(diǎn)在工程設計中又是一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。

　　許多測試與測量應用需要具有能夠在包括實(shí)時(shí)系統與嵌入式系統在內的多平臺之間的可移植性。這點(diǎn)又是與工程設計相關(guān)的，其中VI需要可以被用于各種通用操作系統，包括Windows、Mac、Linux，以及支持LabVIEW的FPGA、DSP和任何32位微處理器等嵌入式系統。數字濾波器設計工具包是LabVIEW的一個(gè)附件，它提供了定點(diǎn)建模工具和LabVIEW FPGA以及ANSI-C代碼生成。DSP工程師現在可以利用LabVIEW的強大功能進(jìn)行完整的數字濾波器開(kāi)發(fā)，從設計到驗證直至嵌入式系統發(fā)布。

　　數字濾波器設計工具包為學(xué)術(shù)應用和工業(yè)應用都提供了發(fā)布方案。一種是將濾波器參數保存到文件中，這也是最簡(jiǎn)單的發(fā)布方式，它將所有實(shí)現細節保存到文件中，供以后使用。使用LabVIEW DSP模塊，可以讀取過(guò)去保存在文件中的濾波器參數，并在DSP上實(shí)時(shí)實(shí)現。LabVIEW DSP將圖形化編程帶入到多個(gè)硬件平臺上，能夠廣泛地應用于學(xué)術(shù)中，其中包括了NI SPEEDY-33和Texas Instruments C6711、C6713、C6416 DSK，用于對DSP進(jìn)行設計、快速原型開(kāi)發(fā)和發(fā)布。它很好地支持了快速VI(Express VIs),可以加速開(kāi)發(fā)速度，能夠對板卡上的模擬及數字IO進(jìn)行直接存取，并支持圖形編程環(huán)境的調試。

　　另一種方案是FPGA發(fā)布，數字濾波器設計工具包能根據定點(diǎn)數字濾波器設計生成LabVIEW FPGA代碼，并在LabVIEW FPGA模塊中使用生成的代碼，它利用Xilinx編譯器直接同步位于NI可重配置I/O(RIO)硬件上的FPGA。具有RIO技術(shù)的設備有著(zhù)多種外形規格，包括PCI、PXI以及CompactRIO可編程自動(dòng)化控制器。LabVIEW FPGA提供了在數字濾波器應用中 對數字I/O線(xiàn)路和模擬I/O線(xiàn)路的直接訪(fǎng)問(wèn)。

　　ANSI-C代碼生成是另一種發(fā)布數字濾波器設計的選擇。LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊利用第三方嵌入式工具鏈和操作系統，能對LabVIEW 生成的C代碼進(jìn)行編譯、連接，并下載到任何32位微處理器目標中。使用LabVIEW嵌入式模塊，您可以在前面板和程序框圖中交互式地調試程序，訪(fǎng)問(wèn)板卡的外圍I/O，使用任何用于嵌入式應用的1000個(gè)內置數字處理和信號處理VI。

圖5 LabVIEW DSP、LabVIEW FPGA和LabVIEW嵌入式模塊將圖形化編程的強大功能引入到無(wú)限的硬件平臺中

　　虛擬儀器是用于測試和測量系統設計與實(shí)現的可行方法。虛擬儀器思想所采用的獨特方法可以應用到工程設計應用和信號處理開(kāi)發(fā)中，并且實(shí)現在理論設計、分析測試與發(fā)布實(shí)現中使用同一工具。