如同每個孩子所擁有的第一套LEGO?玩具改變了他們對世界的認識一樣都炮，26年前，美國國家儀器通過NI LabVIEW系統(tǒng)設計軟件缘说，重新改變了人們對儀器的認知淘巩。今年，NI將再次重演歷史努儒，發(fā)布一款新型儀器遇穷，幫助測試工程師擺脫廠商定義儀器的束縛。

        許多年來申屹，儀器的基本模式?jīng)]有太大的改變绘证。需要進行測試工作的工程師和科學家必須先從測試測量供應商處購買功能固定的硬件，然后在標準臺式計算機上使用諸如LabVIEW之類的軟件哗讥，通過信號處理嚷那，決策，自動化等方式擴展硬件的功能杆煞。而模塊化儀器的出現(xiàn)是一個巨大的飛躍魏宽，并成為了自動化測試系統(tǒng)的既定標準。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决乎，用戶無法對固件進行更改以滿足特定的應用需求队询。

        然而派桩，對于許多其他的應用來說，固定功能的硬件理念已經(jīng)過時蚌斩。傳統(tǒng)的手機生產(chǎn)商正努力快速轉向基于軟件的智能手機铆惑。客戶希望通過在設備上運行的軟件獲得更多的控制送膳，使得他們的手機具備滿足特定個人需求的功能员魏。而測試設備也不外乎此。

        您現(xiàn)在可以使用首款軟件定義的儀器穆烹，NI PXIe-5644R矢量信號收發(fā)器（VST）乌换，來體驗至今最具靈活性的自定義測試儀器。

        軟件設計儀器具備的三個本質特性：
        ? 使用基于FPGA的開源固件設計的儀器硬件败何，具有即時可用的特點祖销，并包含豐富的范例代碼。
        ? 優(yōu)秀的系統(tǒng)設計軟件能夠降低自定義硬件儀器設計的復雜度惹你。
        ? 從集成一個固定功能的設備到設計出用戶真正需要的儀器，這是一個根本性的理念改變哈滥。

使用開源的基于FPGA固件的硬件

        新的NI PXIe-5644R VST尺寸更小糊扑，成本更低，能更加徹底地以軟件為核心喷总≌撩觯基于行業(yè)領先的FPGA技術和完全基于LabVIEW編寫開源軟件和固件的原則，VST硬件設計可以盡可能地將射頻轉換成比特柳卒。使用靈活的軟件設計方案來替換固定的廠家定義的硬件笨扁，VST可幫助測試工程師設計出他們真正需要的儀器功能。

圖1：在NI PXIe-5644R VST的設計中列疗，將矢量信號發(fā)生器和分析儀與一個FPGA相連接滑蚯，這樣用戶可以在第一次射頻測試應用中執(zhí)行閉環(huán)的系統(tǒng)級測試任務

       
        VST還能幫助射頻工程師集成最多五個射頻通道（每個通道都具備射頻生成和采集功能）至一個PXI機箱，以滿足并行測試需求和多輸入多輸出（MIMO）應用需求抵栈。大多數(shù)的傳統(tǒng)儀器解決方案提供一個激勵告材，或者測量一個響應；而VST在一個獨立硬件上結合了射頻發(fā)生器和分析儀古劲，因為這兩個儀器都與一個FPGA相連接斥赋，用戶可以在這個FPGA中對固件進行設計，使得他們在第一次射頻測試應用中就能使用閉環(huán)的系統(tǒng)級測試功能产艾。
        通過將矢量信號發(fā)生器（VSG）和矢量信號分析儀（VSA）與LabVIEW可編程實時信號處理與控制相結合疤剑，VST具備了以下的特性：
        ? 一個用戶可編程FPGA
        ? 覆蓋從85 MHz到6 GHz的頻率范圍
        ? 80 MHz實時射頻帶寬
        ? 結合了射頻發(fā)生器和分析儀，以及一個高速數(shù)字I/O端口
        ? 使用三個PXI Express插槽闷堡，降低成本隘膘，減小封裝
        ? 支持最新的無線標準（802.11ac和 LTE）

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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(shù)字信號處理（DSP）及存儲于內(nèi)存中

        LabVIEW軟件結合該新型射頻儀器棘幸，能夠幫助所有具備射頻知識的工程師和科學家成功設計出新的特性或提高現(xiàn)有儀器性能锤塘。軟件應當首先讓客戶在儀器中以系統(tǒng)級別對軟件進行設計，以基本模塊完成圖形化和編程问乌，來簡化儀器的復雜度伦够。接著，軟件應當在底層抽象化射頻儀器軟件和固件的復雜度寂齐，使用戶快速理解信號流绅厘，并且了解在什么時候該進行怎樣的增加或修改。這能夠幫助客戶以層次化的方式深入了解每個抽象處理肃逐，訪問儀器中的每一個功能缤纽。

        編寫軟件的語言應當兼顧微處理器和FPGA，使得用戶可以在任意位置利用這兩個處理器架構的內(nèi)在并行性來執(zhí)行自定義功能袄肩。最后讨绝，軟件應當提供良好的參考設計，以幫助那些更加熟悉傳統(tǒng)儀器的客戶立即獲取測量結果再副。

        LabVIEW可以滿足上述的全部需求脸学。它可以對在儀器上的FPGA、實時處理器和PC軟件并行編程進行優(yōu)化躬拢。其天生的數(shù)據(jù)流編程模型也能提供直觀的方式躲履，顯示數(shù)據(jù)從I/O管腳輸入到應用程序的過程。這種方法可以解決可視化的問題聊闯，并能夠在同一個程序框圖中實現(xiàn)工猜。

        自從1998年以來，經(jīng)過實際的驗證菱蔬，LabVIEW可應用于實時系統(tǒng)的編程篷帅，從2003年起，LabVIEW即可直接對FPGA進行編程拴泌。事實上犹褒，多年來通過基于LabVIEW的可重復配置I/O（RIO）構架的產(chǎn)品，LabVIEW已經(jīng)能夠應對高性能弛针、確定性任務的系統(tǒng)設計挑戰(zhàn)叠骑。在CERN的大型強子對撞機中管理視準儀，在全球的醫(yī)生辦公室中控制激光進行白內(nèi)障手術削茁，構建未來可再生能源的獲取和分布式系統(tǒng)宙枷，這些都是LabVIEW用于確定性、高性能要求應用中的案例茧跋。NI PXIe-5644R VST的發(fā)布為射頻領域的工程師也帶來了這些強大的功能昏个。

        LabVIEW 2012提供了新的模板和范例項目蟋扩，可應用于大多數(shù)的NI硬件設備，包括VST乃屈。范例項目可以確保系統(tǒng)的質量和可擴展性南翻，并包含了可以使VST作為VSA和VSG工作于嵌入式射頻流盤應用的軟件，從而給予用戶一個強大的測試應用起始點兼英。所有的模板和范例項目都是開源的绵布，并且包含了相關文檔，清楚地闡明了應用方法喳牌，以及增加或修改功能的最佳實踐方法肪禾。

圖3：用戶可以使用LabVIEW FPGA模塊來對VST上的FPGA進行編程，其具有整合浮點計算和分析的特性

        用戶可以使用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進行編程玲院。諸如整合浮點計算和分析的功能可以提供給用戶更多的選擇進行代碼移植和復用袁羔，并提供了一個新的優(yōu)化技術以生成高性能的FPGA IP核。

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對儀器的全新認知

        在經(jīng)過數(shù)十年學習如何對廠家定義的儀器進行編程后淡早，用戶現(xiàn)在可以使用NI PXIe-5644R VST和LabVIEW來設計自己的儀器挠疲。

        通過軟件設計的方法，用戶不用再去問：“我如何才能讓這個盒子發(fā)揮廠家預先設計的功能醇坝？”相反地邑跪，用戶會開始問：“如果我能讓這臺儀器做我想讓它做的事情，我會讓它做什么纲仍，我該如何去做呢？”

        較早使用VST的用戶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
        ? 通過整合的實時通道模型來仿真現(xiàn)場射頻設備測試
        ? 使用硬件在環(huán)技術對射頻功率放大器的非線性進行伺服
        ? 軟件定義無線電以未來射頻標準進行原型開發(fā)

        對于部分人來說贸毕，其應用和未來的發(fā)展是顯而易見的郑叠；而其他的人則會需要一段時間才會接受這個新方法。就如同當年用戶授權的智能手機的出現(xiàn)一樣∶鞴鳎現(xiàn)在回頭去看乡革，我們無法想象不能使用智能手機去實現(xiàn)無數(shù)應用的生活，但當?shù)谝徊恐悄苁謾C問世時摊腋，大多數(shù)的人還只是把它認為是一部普通的手機沸版。一旦軟件定義的儀器成為主流，你對儀器的看法又會如何改變呢兴蒸？

        了解VST的詳情請訪問(暫不可見)/vst/zhs

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