1. 1.什么是NI FlexRIO？

NI FlexRIO是NI公司的應用FPGA技術的最新產品族。它為LabVIEW FPGA提供了靈活的、可定制的I/O，以創建高性能、可重新配置的儀器。通過一個開放的、可定制的信號前端，可以滿足一個測試系統或嵌入式系統的嚴格需求。可設計的特定模數轉換裝置、數字緩存裝置、連接裝置、甚至特定的通道數，以實現與LabVIEW可編程FPGA目標平臺協同工作。

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圖1. NI FlexRIO系統由一個適配器模塊和一個PXI FPGA模塊構成，使工程師們能夠在新的層次上定制LabVIEW FPGA應用。

2. 2. 一個NI FlexRIO系統含有哪些組件？

一個NI FlexRIO系統由兩部分組成：一個NI FlexRIO FPGA模塊和一個NI FlexRIO適配器模塊。

NI FlexRIO FPGA模塊基于PXI平臺，其特性在于它具有一個高達128 MB板上DRAM的Xilinx Virtex-5 FPGA。該FPGA應用通過LabVIEW FPGA的圖形化編程實現，用于執行帶有定制定時與觸發功能的板上處理。該PXI平臺還提供了高速數據流處理和同步功能。表1展示了當前可用的NI FlexRIO FPGA模塊。

NI FlexRIO適配器模塊定義了一個NI FlexRIO系統的物理輸入和輸出，并且是可互換和可定制的。不同的適配器模塊由NI公司或者第三方制造商提供，也可以利用適配器模塊開發工具和您自己的PCB設計工具定制實現。

表1.NI FlexRIO FPGA模塊提供Virtex-5 FPGA和高達128 MB的板上存儲以滿足苛刻的應用需求

3. 3.如果沒有NI FlexRIO適配器模塊，我可以使用NI FlexRIO FPGA模塊么？

如果您計劃將NI FlexRIO系統用于信號輸入/輸出，那么您必須配備一塊與NI FlexRIO FPGA模塊的前端相連接的NI FlexRIO適配器模塊。PXI FPGA模塊的設計目的在于支持用戶通過卡邊沿連接器直接訪問FPGA的針腳，以最大程度地保持高性能應用的信號完整性。由于FPGA針腳的前面沒有附加的信號調理功能，這使其極易受影響，因而在實施任何接線方案前都需要一定的保護電路。鑒于此，我們必須采用一個適配器模塊，以便至少在接線前保護該FPGA，但該模塊還將很可能包括調理這些FGPA針腳的專用電路。現有這樣一個涉及高速數字通信的范例：雖然這些FPGA針腳可以以400 Mb/s的速率進行通信，但這樣的數據速率對于一臺外部的待測設備并非是可以直接使用的。NI 6581適配器模塊包含多個可以通過更為合適的數字連接器生成和采集多種電平信號的數字緩存器。通過這些緩存器，時鐘速率降至100 MHz，在保護FPGA的同時，通信的穩定性得到了很大的提高。

4. 4. 現有哪些NI FlexRIO適配器模塊可供使用？

您在挑選面向NI FlexRIO的I/O適配器模塊時可有三種選擇。

首先，NI公司將為具體應用開發適配器模塊，以實現與LabVIEW FPGA模塊和NI-RIO驅動程序的最佳軟件集成。NI 6581是第一款NI適配器模塊，它具有100 MHz數字I/O和可選的電壓值。

其次，第三方的開發合作者也設計了面向NI-FlexRIO的適配器模塊。敬請訪問第三方模塊網頁以獲取關于其可用性的更多信息。

最后，如果您無法找到一款滿足您的特殊需求的適配器模塊，那么總是存在設計和構建您自己的適配器模塊的可能的。NI FlexRIO適配器模塊開發工具集(MDK)便是用于這一原因。請記住，構建您自己的適配器模塊需要有PCB設計和VHDL的經驗。有幾家合作者也提供定制設計服務。敬請訪問第三方模塊網頁以獲取更多信息。

5. 5．NI FlexRIO適配器模塊開發工具集(MDK)包含哪些內容？

NI FlexRIO適配器MDK可供那些希望開發其自己的NI FlexRIO適配器模塊的富有經驗的工程師們或合作者們使用。MDK提供了關于電氣與機械設計細節的全部文檔(其中包括CAD文件和PCB輪廓圖)，以及整體金屬封裝。工程師們可以在開發定制電路原理圖時使用這些導則，并選擇幾乎任意品牌的CAD軟件進行PCB設計。一旦完成了PCB的制作，工程師們就可以植入組件，并添加精密的機械連接端子以盡可能方便地實現系統連接。此外，利用VHDL和一個XML文件創建一個具有套接字的組件層知識產權(CLIP)節點，還需要VHDL的有關知識。它用于在一個LabVIEW FPGA項目中準確地表示定制的I/O。
了解更多關于NI FlexRIO適配器MDK內容的信息

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圖2. NI FlexRIO適配器MDK提供了所有構建滿足復雜應用需求的定制適配器模塊所必需的信息

6. 6.我必須使用NI LabVIEW FPGA模塊嗎？

是的。NI FlexRIO需要 LabVIEW FPGA模塊以實現與I/O的接口和FPGA應用程序的編譯。與其他數據采集和模塊化儀器硬件不同，NI FlexRIO沒有功能豐富的驅動程序API可供使用。NI-RIO驅動程序軟件使用I/O節點，以實現在硬件層次上與輸入和輸出的圖形化接口。此外，必須創建主計算機應用以與FPGA應用相結合。

7. 7.什么是LabVIEW FPGA？

NI LabVIEW FPGA模塊可以幫助您利用LabVIEW程序框圖對一個FPGA進行編程。在其底層，該模塊采用代碼生成技術實現圖形化開發環境與FPGA硬件的整合。這種利用程序框圖處理FPGA的方式非常適用于FPGA所提供的對內在并行機制的一種直觀描述。不論您是否曾使用過硬件描述語言(HDL)，您都可以利用該模塊以及商業現成可用的(COTS)硬件來創建基于FPGA的測量與控制硬件。
. systems 支持包括PCI/PXI板卡和模塊化獨立系統的硬件目標平臺
. 超過100個面向快速開發的FPGA IP組塊
. 內置的I/O直接存儲器訪問(DMA)提供與主機系統的快速通信
. 創建可以在40 MHz、80 MHz或者更高時鐘下單個周期內執行的邏輯
. 管理LabVIEW項目中的存儲器、FIFO、時鐘和I/O
. 利用可供使用的向導快速啟動或從零開始

8. 8.為了使用NI FlexRIO，我需要了解VHDL編程技術么？

如果該適配器模塊是由NI公司開發的，那么不需要任何VHDL或其他硬件描述語言的經驗。所有的FPGA編程均通過NI LabVIEW FPGA模塊和NI-RIO驅動程序軟件以圖形化的方式完成。如果該適配器模塊是由第三方開發的，則或許提供定制的LabVIEW FPGA I/O節點。若存在一個帶有套接字的CLIP節點，用戶的體驗可能會與NI提供的解決方案相似。對于定制設計的適配器模塊，設計工程師將需要利用VHDL和XML文件創建一個帶有套接字的CLIP節點，以便在LabVIEW FPGA項目中正確表示定制的I/O。

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圖3. NI FlexRIO中的FPGA利用CLIP節點，集成了第三方的IP核并與適配器模塊進行通信

9. 9.可以將第三方的IP(來自VHDL或Verilog)吸納到我的NI FlexRIO應用中么？

是的，多年前工程師們就已經能夠將HDL代碼植入LabVIEW框圖，以運行與其LabVIEW代碼相適應的既有IP。但是，從LabVIEW 8.6 FPGA模塊開始，CLIP技術支持工程師們引入第三方的IP并與LabVIEW框圖并行執行。這樣，第三方IP核可與NI FlexRIO結合使用。

采用FPGA技術有哪些技術優勢？

下面列舉了FPGA技術的五大技術優勢。
. 高性能
. 上市時間短
. 低成本
. 高可靠性
. 長期維護性

10. 10.Virtex-5 FPGA具有哪些技術優勢？

Virtex-5 FPGA架構經優化，可利用LabVIEW FPGA模塊中的單周期定時循環更快速、更有效地運行。實現FPGA芯片內部的數字邏輯的基本構建模塊被稱為slice，每個slice由多個觸發器和查詢表(LUT)組成。上一代的Virtex-II FPGA使用4-輸入的LUT，以支持高達16種數字邏輯賦值的組合。而新型的Virtex-5 FPGA使用了6-輸入的LUT，以支持高達64種組合，從而提高了您在每個slice中可實現的邏輯的數量。此外，這些slice相互緊密布置，以減少電子的傳輸時延并提高整體執行速率。對于LabVIEW FPGA應用這意味著什么？單周期定時循環結構利用6-輸入的LUT顯著地提高了資源的利用率。這意味著您可以優化更多的LabVIEW FPGA代碼以載入Virtex-5 FPGA，并在每個時鐘周期內完成更多的操作。