NI Single-Board RIO通用逆變器控制器特性

低速的模擬輸入和輸出通道可以進(jìn)行系統級的控制和監測

高速數字輸出通道可以完成絕緣柵雙極晶體管和金屬氧化物-半導體場(chǎng)效應晶體管的開(kāi)關(guān)

通用數字輸入和輸出通道可以進(jìn)行系統級的控制和監測

接觸器數字輸出可以直接連接到24V直流接觸器

圖9.NISingle-BoardRIOGPICI/O

所有的輸入與輸出接口都通過(guò)RIO夾層卡(RMC)接口連接到NIsbRIO-9606控制板上。高速，高帶寬的RMC接口提供了對FPGA數字I/O線(xiàn)的直接訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)還提供了幾項處理器特定的功能。FPGAI/O通過(guò)一系列終端電阻連接到RMC接口上，并且FPGA的驅動(dòng)能力和板載信號終端阻抗已經(jīng)經(jīng)過(guò)合理的調整來(lái)支持各種應用。

圖10.NISingle-BoardRIOGPICI/O與FPGA之間的連接

所有的輸入與輸出接口都通過(guò)RIO夾層卡(RMC)接口連接到NIsbRIO-9606控制板上。高速，高帶寬的RMC接口提供了對FPGA數字I/O線(xiàn)的直接訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)還提供了幾項處理器特定的功能。FPGAI/O通過(guò)一系列終端電阻連接到RMC接口上，并且FPGA的驅動(dòng)能力和板載信號終端阻抗已經(jīng)經(jīng)過(guò)合理的調整來(lái)支持各種應用。

圖11.范例計數器

圖11展示了一個(gè)對DIO0上的上升沿之間的周期進(jìn)行計數的簡(jiǎn)單VI。注意，該單周期定時(shí)循環(huán)將使用一個(gè)80MHz的分頻時(shí)鐘來(lái)定時(shí)，并且已經(jīng)將DIO0定義為該時(shí)鐘頻率。單周期定時(shí)循環(huán)是LabVIEWFPGA環(huán)境中眾多圖形化對象之一，這些圖形化對象可以簡(jiǎn)化FPGA上復雜的數字邏輯的實(shí)現。

NISingle-BoardRIO特性

NIsbRIO-9606嵌入式控制和采集設備在一個(gè)印刷電路板(PCB)上集成了一個(gè)實(shí)時(shí)處理器，一個(gè)用戶(hù)可重配置的FPGA和各種I/O接口。它具有運行VxWorks實(shí)時(shí)操作系統的400MHz的PowerPC處理器，一個(gè)XilinxSpartan-6LX45FPGA和一個(gè)RMC接口。高速、高帶寬的RMC接口提供了對96個(gè)3.3VFPGA數字線(xiàn)的直接訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)還提供了某些處理器特定的功能?？梢詫PGAI/O和處理器功能進(jìn)行直接的調用就意味著(zhù)您可以在自己的電力電子應用中實(shí)現底層時(shí)序的自定義以及I/O信號的處理。

圖12.NIsbRIO-9606設備

您可以在LabVIEWFPGA環(huán)境中對所有的FPGAI/O進(jìn)行直接的訪(fǎng)問(wèn)。LabVIEW包含了內置的數據傳輸機制來(lái)幫助您將數據從硬件I/O傳送到FPGA，再通過(guò)高速的PCI總線(xiàn)從FPGA傳送到嵌入式處理器中以對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，后期處理，數據記錄以及與聯(lián)網(wǎng)的主機電腦進(jìn)行通訊。

您可以使用內置的10/100Mbit/s以太網(wǎng)端口通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)向主機自帶的Web(HTTP)和文件(FTP)協(xié)議服務(wù)器發(fā)起可編程的通訊。sbRIO-9606同時(shí)還提供了集成的控制器局域網(wǎng)(CAN)，RS232串口和USB端口來(lái)幫助您控制其它外圍設備。

您可以使用內置的10/100Mbit/s以太網(wǎng)端口通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)向主機自帶的Web(HTTP)和文件(FTP)協(xié)議服務(wù)器發(fā)起可編程的通訊。sbRIO-9606同時(shí)還提供了集成的控制器局域網(wǎng)(CAN)，RS232串口和USB端口來(lái)幫助您控制其它外圍設備。

FPGA的優(yōu)勢

利用可自定義的Spartan-6FPGA芯片的各種優(yōu)勢，您可以以更少的開(kāi)發(fā)成本來(lái)更快地開(kāi)發(fā)電力電子控制應用。使用LabVIEW開(kāi)發(fā)工具鏈，結合Spartan-6FPGA和一套完整的用于電力電子的硬件I/O，相比傳統的數字信號處理器(DSP)來(lái)說(shuō)在很多方面都提供了更好的性能。

1.可重置性

從最頂層來(lái)看，FPGA是可編程的硅芯片板，包含了可重配置的邏輯門(mén)電路矩陣。與DSP不同，FPGA不用受到特定的一組指令集或是硬件處理單元的限制。使用預置的邏輯塊和可編程的路由資源，您可以針對您自己特定的電力電子控制應用對這些板卡進(jìn)行配置。過(guò)去，在FPGA上實(shí)現一個(gè)DSP應用(例如PWM逆變器控制算法)通常會(huì )比在DSP處理器上實(shí)現相同的應用花費更多的精力。這需要開(kāi)發(fā)者對硬件描述語(yǔ)言和FPGA板卡編程相當熟悉。同時(shí)，還需要設計一套自定義的I/O接口板來(lái)與FPGA進(jìn)行交互。

NI的Single-BoardRIOGPIC提供了商業(yè)現成可用的開(kāi)發(fā)板，您可以使用LabVIEWFPGA圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境對其編程，訪(fǎng)問(wèn)所有您的電力電子應用需要用到的I/O，從而解決了上面提到的各種問(wèn)題。在LabVIEWFPGA圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境下，即使您不具備底層硬件描述語(yǔ)言(例如VHDL或者Verilog)或板卡級的硬件設計相關(guān)的知識，也可以準確地定義FPGA板卡需要實(shí)現的邏輯。

圖13.使用LabVIEWFPGA來(lái)設計FPGA板卡

使用LabVIEWFPGA，您可以利用高級的圖形化環(huán)境來(lái)抽象復雜的HDL編程并生成FPGA的實(shí)現代碼。

圖14.LabVIEW模擬硬件I/O實(shí)現：對比FPGA與VHDL

使用LabVIEWFPGA，您可以將電力電子IP庫中現成的VHDL代碼，第三方的IP和IP核集成到您自己的LabVIEWFPGA應用程序中，這樣您就可以將更多的開(kāi)發(fā)精力放在應用指標的設計和代碼片段的組織上，而通常的任務(wù)如PWM、PID控制和Clarke及Park變換則可以用預置的函數來(lái)完成。