什么是新型R系列设备?

什么是新型R系列设备?

4个新型NI R系列智能数据采集(DAQ)和各款控制模块，均可通过NI LabVIEW FPGA模块接受配置。 表1展现了各款R系列设备及其功能，如：750 kS/s同步模拟输入速率、1 MS/s同步模拟输出速率、新型高性能Virtex-5现场可编程门阵列(FPGA)芯片。

产品	总线/ 总线类型	FPGA	16位 模拟输入	每通道最大采样率	16位 模拟输出	每通道最大更新率	数字I/O
多功能R系列设备
NI 7851R 新!	PXI	Virtex-5 LX30	8	750 kS/s	8	1 MS/s	96
NI 7852R 新!	PXI	Virtex-5 LX50	8	750 kS/s	8	1 MS/s	96
NI 7841R 新!	PXI	Virtex-5 LX30	8	200 kS/s	8	1 MS/s	96
NI 7842R 新!	PXI	Virtex-5 LX50	8	200 kS/s	8	1 MS/s	96
NI 7830R	PCI, PXI	Virtex-II 1百万门	4	200 kS/s	4	1 MS/s	56
NI 7831R	PCI, PXI	Virtex-II 1百万门	8	200 kS/s	8	1 MS/s	96
NI 7833R	PCI, PXI	Virtex-II 3百万门	8	200 kS/s	8	1 MS/s	96
数字R系列设备
NI 7811R	PCI, PXI	Virtex-II 1百万门	-	-	-	-	160
NI 7813R	PCI, PXI	Virtex-II 3百万门	-	-	-	-	160

表1. R系列智能数据采集和控制设备

这些智能DAQ设备提供用户自定义板载处理功能，以及灵活自如的I/O定时和触发。 用户可通过使用NI LabVIEW程序框图的LabVIEW FPGA模块，配置各项设备功能。 程序框图在硬件中执行，帮助您在PXI或PCI设备上直接、即时地控制所有I/O信号。 用户凭借R系列设备和LabVIEW FPGA，可配置自定义的硬件，用于需要精确定时和控制的各种应用程序，例如：

• 配有板载处理的数据采集
• 高速模拟和离散控制回路
• 脉冲宽度调制 (PWM)和编码器接口
• 用户自定义的数字通信协议
• 具有64位分辨率的自定义计数器
• 速率高达40 MHz的硬件定时决策

了解更多关于R系列设备的信息

新型R系列模块较前一代R系列设备有哪些不同?

带高性能Virtex-5 FPGA的新型R系列模块，具有经改进表现优异的性能，与前一代R系列设备相比，能够实现更快的代码执行并能容纳更多的LabVIEW代码。 Virtex-5 FPGA通过新型6路输入查找表(LUT)架构显著提升资源利用率，并通过DSP帮助用户以更高速率开展更复杂的数字信号处理。 新型Virtex-5 LX30 FPGA的尺寸近乎是Virtex-II 1百万门FPGA的2倍；新型Virtex-5 LX50 FPGA的尺寸则略大于Virtex-II 3百万门FPGA。

此外，新型NI PXI-7851R和PXI-7852R模块在16位分辨率下8路模拟输入通道的采样速率都能达到750 kS/s。 PID控制回路的运行速度是前一代R系列硬件的3.5倍以上；多个控制回路又借助基于FPGA的并行执行，规避了对处理器带宽的争抢。 更快的模拟输入速率，亦优化了模拟触发精度和频率测量功能。

新型R系列模块还需配备新版本的NI-RIO驱动程序（2.4或更高版本）。 若您之前拥有了面向R系列设备的NI-RIO驱动程序，便可将其免费升级至最新版本。

新型Virtex-5 FPGA包含多少门?

传统意义上，门数用作FPGA芯片和ASIC技术之间的比较，而它却并不实际描述FPGA中单个组件的数量。 这也是Xilinx公司在过去不为新型Virtex-5系列指定门数的原因之一。 LabVIEW FPGA基准显示：新型Virtex-5 LX30 FPGA的尺寸近乎是Virtex-II 1百万门FPGA的2倍；新型Virtex-5 LX50 FPGA的尺寸则略大于Virtex-II 3百万门FPGA。

 用户如何确定哪类FPGA适合自身应用?

令人遗憾的是，为应用或程序确定FPGA的大小一直存在困难。 NI LabVIEW FPGA模块和NI-RIO驱动程序令用户无需借助任何硬件即可编译程序框图，因此查看所需资源种类的最佳方式是：亲身实践。

用户可将下方内容作为基本方针，以确定哪类FPGA适合自身应用。

针对在FPGA上执行基本定时、触发和同步的应用，用户可使用体积较小的FPGA。 若应用包含定时、触发和同步，以及FPGA上的其他信号处理（控制、数字滤波、复杂的模拟触发），用户便需要通过体积较大的FPGA获得更多资源，进而执行这些操作。

有关FPGA在更低层次运行的更多详情，请参阅FPGAs – 深层解析技术白皮书。

Virtex-II的程序能否用于Virtex-5?

通常，针对Virtex-II 1百万门FPGA编译的程序同样适用于Virtex-5 LX30，而针对Virtex-II 3百万门FPGA编译的程序也应适用于Virtex-5 LX50。 由于2个FPGA系列的架构具有差异，也就不存在适用性保证；确定程序能否在2个系列之间自由迁移的唯一途径便是：亲身实践。

NI LabVIEW FPGA模块和NI-RIO驱动程序可完全取代各类硬件，帮助用户编译程序框图。 用户若想为新型Virtex-5 R系列对象添加支持，只需免费升级至NI-RIO的最新版本。

 Virtex-5 FPGA有哪些优势?

Virtex-5 FPGA架构，通过NI LabVIEW FPGA模块中的单周期定时循环获得优化，令执行更为迅速高效。 在FPGA芯片中执行数字逻辑的基础模块称为片(slice)，而每个片又由触发器和查找表(LUT)所组成。 前一代Virtex-II FPGA通过4路输入LUT，实现了最多16种数字逻辑值的组合。 新型Virtex-5 FPGA通过6路输入LUT，实现了最多64种组合，增加了用户能在每片(slice)上所能执行的逻辑数量。 此外，片(slice)还可通过彼此间更为紧密的排布，缩短电子的传播时延并加快整体执行速率。 这对LabVIEW FPGA应用而言有何意义呢？ 单周期定时循环结构利用6路输入LUT，显著提升了资源利用率。 这样用户便能优化更多的NI LabVIEW FPGA代码以实现在Virtex-5 FPGA中的拟合，并可在每个时钟周期执行更多操作。

使用NI LabVIEW FPGA之前, 用户是否需要了解VHDL?

不需要。借助LabVIEW FPGA模块，用户可直接生成各类图形化代码，范围从LabVIEW延伸到R系列设备上的FPGA。 尽管用户可通过了解LabVIEW将图形化程序框图编译为VHDL的方式，洞悉优化背后的代价，但却无需通过理解FPGA或VHDL来使用NI LabVIEW FPGA。 对于希望通过FPGA技术实现硬件定制，但却并不了解或理解底层硬件描述语言（如：VHDL或Verilog）的工程师而言，LabVIEW是他们的理想选择。

了解更多关于NI LabVIEW FPGA模块的信息

用户是否需要借助NI LabVIEW FPGA模块对R系列设备进行编程?

是的，用户必须使用NI LabVIEW FPGA模块对R系列设备进行编程。 但倘若用户已经拥有了自身所需的VHDL IP核或者其他VHDL代码，则可使用HDL接口节点，将VHDL集成至LabVIEW程序框图。

参阅本应用说明，学习如何将VHDL集成至LabVIEW程序框图。

 R系列设备与其他数据采集系列有哪些不同?

R系列设备与控制设备功能的固定ASIC不同，具有可编程的FPGA芯片，适合板载处理和灵活的I/O操作。 多功能NI R系列智能DAQ设备具有每通道专用的模数转换器，可实现独立的定时和触发。 它提供超越典型数据采集硬件功能的多种专项功能，如：多速率采样和单通道触发。 用户可自行定义R系列设备上的硬件定时数字I/O，如：计数器、PWM通道、灵活的编码器，以及面向数字通信协议的各条数字线。

用户能否通过NI-DAQmx, NI-DAQmx Base或者NI测量硬件DDK, 对R系列设备进行编程?

R系列智能DAQ设备均使用NI-RIO驱动软件，它们并不兼容NI-DAQmx或NI-DAQmx Base。 NI测量硬件DDK提供的支持，则可通过寄存器层次的编程实现自定义的驱动程序开发。 用户一旦对LabVIEW FPGA应用程序进行编译并将其下载至R系列对象，NI MHDDK提供的文档便可帮助主机应用程序通过PCI或PXI总线与FPGA上的寄存器进行交互。

 R系列设备提供哪些板载处理功能?

LabVIEW FPGA模块包含的1款信号处理模板(Signal Processing Palette)配有诸多函数，如:

• PID控制
•  Butterworth滤波器 (高通和低通)
•  陷波滤波器 (Notch filter)
• 模拟周期测量
• DC和RMS测量

用户可借助LabVIEW轻松实现数字去抖动滤波器和看门狗定时器等功能，并通过LabVIEW FPGA IPNet查找更多的函数和范例。

 用户能否通过R系列设备, 实现同步式模拟输入/输出?

是的。 所有多功能R系列设备均为各路模拟输入/输出通道配备了专用模数转换器和数模转换器，因而能够在各条通道上进行同步采样/更新，或者以不同速率采样/更新。 用户可借助独立的模数转换器(ADC)，以最高速率（最高达750 kS/s），进行设备通道的采样。 用户可通过对独立式数模转换器(ADC)的编程，以高达1 MS/s的速率更新模拟输出通道。

图1中的LabVIEW FPGA程序框图显示：用户可在R系列FPGA上轻松实现同步模拟输入/输出。 LabVIEW FPGA模拟输入I/O节点能够对NI PCI-7833R板卡中位于相同While循环的全部8路通道进行数据读取，从而帮助程序以200 kS/s的速率对全部8路通道进行同步采样。 并行运行的下半周使用LabVIEW FPGA模拟输出I/O节点，并以1 MS/s的速率更新全部8路模拟输出通道。

 图1. 配备R系列和LabVIEW FPGA的同步模拟输入/输出

 

NI LabVIEW FPGA还有其他哪些功能?

LabVIEW FPGA可替代常用的自定义硬件，轻松应对诸多特定的应用挑战。 下方简表罗列了用户能够通过LabVIEW FPGA和R系列实施的任务:

• 信号处理函数, 如: 滤波器和快速傅立叶变换 (FFT)
• 数字通信协议
• 高速模拟和离散控制回路
• 自定义运动控制
• 模拟和数字信号生成

  查看有关LabVIEW FPGA函数和范例的完整列表，请访问LabVIEW FPGA IPNet。