自從1997年基于FPGA的可重配置I/O（RIO）產(chǎn)品在NIWeek圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)議上首次亮相以來(lái)，NI已發(fā)布了多種基于NI RIO技術(shù)的設(shè)備，包括NI R系列、CompactRIO以及PXI Express RIO 中頻收發(fā)器。RIO技術(shù)不僅用于控制應(yīng)用，強(qiáng)大的FPGA功能大大提高了測(cè)試吞吐量，使新的測(cè)試成為可能，從而增強(qiáng)了自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。同時(shí)，現(xiàn)成可用的商業(yè)硬件平臺(tái)以及LabVIEW為FPGA編程帶來(lái)的簡(jiǎn)化，也大大降低了系統(tǒng)開發(fā)難度和成本。

圖1：基于高性能FPGA可以實(shí)現(xiàn)高帶寬實(shí)時(shí)頻譜分析儀等強(qiáng)大測(cè)試儀器。

自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用中的FPGA

開放式的用戶可編程FPGA可以用于解決全新的應(yīng)用挑戰(zhàn)。在FPGA測(cè)試技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中，測(cè)試系統(tǒng)必須向被測(cè)設(shè)備（DUT）提供實(shí)時(shí)反饋，來(lái)模擬真實(shí)世界的狀態(tài)變化，而這就需要使用具有硬件級(jí)響應(yīng)速度的基于FPGA的設(shè)備。以RFID標(biāo)簽測(cè)試為例，其測(cè)試系統(tǒng)必須模擬RFID讀卡器，以不超過(guò)25 μs的延遲與標(biāo)簽進(jìn)行協(xié)議交互。有些自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)要求極高的數(shù)據(jù)處理能力，這也是FPGA的全新應(yīng)用領(lǐng)域。寬帶實(shí)時(shí)頻譜分析儀需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)傅立葉變換（FFT），如圖1所示，只有通過(guò)FPGA對(duì)信號(hào)進(jìn)行協(xié)處理才能滿足這些用戶自定義分析需求的吞吐量。

除了用于閉環(huán)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)的高速響應(yīng)和增強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)處理能力，通過(guò)FPGA還可以實(shí)現(xiàn)自定義的協(xié)議接口、自定義的觸發(fā)控制等功能，從而可以進(jìn)一步提升現(xiàn)有自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)功能。

表1：三種基于PXI Express的NI FlexRIO FPGA模塊參數(shù)

基于PXI Express的NI FlexRIO FPGA模塊和適配器模塊

最新基于PXI Express的NI FlexRIO FPGA模塊利用更強(qiáng)大的FPGA、更大的板載內(nèi)存、增強(qiáng)的同步特性和高性能的數(shù)據(jù)吞吐量，進(jìn)一步延伸了自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的功能極限。

NI最新發(fā)布了基于PXI Express的NI FlexRIO FPGA模塊——NI PXIe-7961R、NI PXIe-7962R、NI PXIe-7965R。三款NI FlexRIO FPGA模塊集成了針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的高性能Xilinx Virtex-5 SXT FPGA與高達(dá)512 MB的板載DRAM，詳細(xì)信息見(jiàn)表1。您可以將它們作為獨(dú)立協(xié)處理器使用，將計(jì)算負(fù)荷從主處理器移到FPGA上，在主處理器和FPGA之前平衡運(yùn)算負(fù)擔(dān)，從而取得更優(yōu)的系統(tǒng)性能。NI同時(shí)還發(fā)布了多個(gè)NI FlexRIO適配器模塊，為FPGA提供了靈活的I/O。NI FlexRIO FPGA模塊的用戶可以結(jié)合使用這些提供了高性能模擬或數(shù)字I/O的適配器模塊，創(chuàng)建基于FPGA的儀器。

圖2：全新的基于PXI Express的NI FlexRIO FPGA模塊可以與例如NI 5781基帶收發(fā)器等I/O適配器模塊進(jìn)行交互。