使用非同步化接線進行程式設計作業

傳統的 LabVIEW 程式設計作業均使用資料流模態 (Model)；而相反來說，NI-5640R 非同步化程式設計面板，則提供了不受拘束的節點，可於資料流之外獨立執行。非資料流或非同步化接線，均可傳輸資料與時脈資訊。常見的資料流接線與 VI，即可與相同應用中的非同步接線與自由 VI 進行互通，以啟動運算作業的混合模態 (Mixed model)。此程式設計面板可支援中頻 (Intermediate Frequency，IF) 收發器產品系列，包含 NI PCI-5640R 與 NI PXIe-5641R。

介紹

NI-5640R 非同步化程式設計 (Asynchronous Programming) 面板，包含 LabVIEW FPGA VI 或節點系列，可針對 IF 收發器硬體，簡化其多重速率 DSP 應用的建構作業。若以非同步化接線進行程式設計，則 LabVIEW 可處理某部分的作業：

• 自動將所需的時脈、FIFO，或其他 I/O 項目，新增至 LabVIEW FPGA 專案中。
• ADC 與 DAC 節點可自動選擇正確的時脈域 (Clock domain)。
• ADC 與 DAC 節點，必須考量 ADC 與 DAC 針對 I/IQ 資料進行封包/解封包的方法。
• 省略一般的資料交換技術，以簡化建立並使用資料緩衝區的作業程序。

接下來將比較資料流與非同步接線之間的相異處。

非同步化接線與資料流接線有何不同？

傳統的 LabVIEW 程式設計，均透過資料流模態 (Model) 以執行 VI。不論是 VI 或節點，均將於完整接收所需的輸入之後，才會接著執行。當執行 VI 或節點時，均將產生資料並傳輸至下 1 個位於資料流路徑上的 VI 或節點。此資料穿過節點的過程，將決定程式圖節點的執行順序。與上述的傳統資料流接線相較，非同步化接線則具有下列專屬動作：

• 當結構處於執行狀態時，資料可穿過如「While Loop」的結構邊界 (Structure boundary)。
• 若無特別的意外情況，非同步化接線並不會影響任何資料流順序的相關依賴性。

非同步化接線亦可做為資料或時脈接線。

非同步化資料接線

非同步化接線將連接用於傳送或接收緩衝資料的終端。而進行資料緩衝的方式，將依所選擇的資料交換方式 (Exchange policy) 而有所不同。資料交換方式，將進一步決定其連接節點的讀取/寫入動作。使用者所選擇的資料交換方式，亦會影響資料流順序的相關性。非同步化資料接線，將由 LabVIEW 程式圖上的粗線代表之。與資料流接線相似，非同步化接線的顏色亦將因資料類型而有所不同。

非同步化時脈接線

非同步化時脈接線，將連接至時脈訊號、時脈，或觸發器端點進行傳送/接收作業。非同步化時脈接線，可於節點之間傳送時脈資訊與觸發器事件。非同步化時脈接線，將由 LabVIEW 程式圖上的綠色粗線代表之。

接著將說明可完備 NI-5640R 非同步化程式設計面板功能的節點。

 

NI-5640R 非同步化程式設計面板

NI-5640R 非同步化程式設計 (Asynchronous Programming) 面板中的節點，將可存取 IF 收發器的固定 I/O 資源，如 ADC 輸入、DAC 輸出、數位 I/O 針腳，與時脈輸入。接著將逐一說明各個節點。

圖 1. NI-5640R 非同步化程式設計 (Asynchronous Programming) 面板

 

下列表格將說明 NI-5640R Asynchronous Programmer 面板 (即圖 1 所示) 的各個節點，並提供影片線上教學的摘要。

 

節點	說明
	ADC Node 此 ADC 節點可從 ADC 讀取 I/Q 資料，並將之寫入至非同步化接線。當於 LabVIEW 程式圖中拖曳 ADC 節點時，即自動設定為 ADC 0。若要選擇 ADC 1，則對節點按下滑鼠右鍵，並選擇功能表中的「ADC 1」。相關 ADC 的名稱將顯示於節點中。
	DAC Node DAC 節點可從非同步化接線讀取 I/Q 資料，並將之寫入至其中 1 組 14 位元數位類比轉換器 (DAC)。當於 LabVIEW 程式圖中拖曳 DAC 節點時，即自動設定為 DAC 0。若要選擇其他 DAC，則對節點按下滑鼠右鍵，並選擇所需的 DAC。
	Digital I/O Node 數位 I/O 節點可讀取並寫入 NI 5640R/5641R 上的數位 I/O 通道。當要將特定的 DIO 通道新增至專案時，只要處於執行期間，即無法更改目前的數位輸入或輸出選擇。
	Clock Node 時脈節點可設定應用所使用的時基 (Base)、導出 (Derived)，與脈波產生器的時脈訊號。於程式圖中拖曳此節點時，將可啟動「Clock Configuration Utility」。時脈名稱亦將顯示於節點上。使用者可將 FIFO 連接至「Period」或「Pulse width」端點，以建立任意脈波列；且每組脈波均具有不同的期間或作業週期 (Duty cycle)。若要以此方法使用 FIFO，則可於執行「Clock」節點之前，將所有的期間 (Period) 或脈波寬度 (Pulse width) 寫入至 FIFO 架構的非同步化接線。亦可使用「Pulse Editor」建立波形，但由於這些波形無法於執行期間進行更改，因此較缺乏作業彈性。若使用 FIFO 架構的非同步化接線，將「Period」或「Pulse width」值寫入至由脈波產生器所建立的「Clock」節點時，則可將「Start trigger」端點接至「Clock」節點，並限制於 FIFO 寫入最後 1 筆數值之後，才能夠執行該節點。
	DMA from Host Node 此非同步化節點可讀取主機資料，並將之寫入至 FIFO 或非同步化資料接線的環形緩衝區 (Circular buffer)。於 LabVIEW 程式圖中拖曳此 VI 時，將自動建立 2 組緩衝區：本端 FIFO 或環形緩衝區，還有 1 組 DMA FIFO。並將透過 DMA FIFO 讀取主機資料。此筆資料接著將寫入至第二組本端 FIFO，或非同步化資料接線的環形緩衝區。
	DMA to Host Node 此非同步化節點，可從非同步化資料接線讀取資料，再透過其在於案中所建立的 DMA FIFO，將資料寫入至主機。
	Harness 此非同步化節點將於執行期間取得 VI，並於非同步化接線與所擷取的 VI 之間進行資料轉換。若要使用「Harness」節點，則可將資料流 VI 拖曳至「Harness」節點上。將 VI 拖曳至「Harness」節點之後，「Harness」節點則會於中央顯示所擷取的 VI，並建立非同步化接線端點以輸出/輸入資料。
	Read Accessor Node 此資料流節點可將非同步化接線連至資料流接線。在接收非同步化資料後，則接著將之寫入至資料流接線中。而資料類型與資料交換方式，將因接線所連接的端點而有所不同。
	Write Accessor Node 此資料流節點可將資料流接線連至非同步化接線。在接收資料流的資料後，則接著將之寫入至非同步化接線中。

 

如同一般的 LabVIEW VI，NI-5640R 非同步化節點亦具有輸出/輸入，或端點。在外觀上，非同步化端點即與一般的 LabVIEW VI 有所差異，且其隱藏式端點可透過節點的子功能表選項進而啟動之。在下列的影片線上教學中，即可觀看應如何使用 NI-5640R Asynchronous Programming 面板，以架構簡單的頻譜分析應用。接著將針對非同步化接線，說明處理並轉換資料的方法。

 

資料交換方式

資料交換的方式，將影響非同步化接線節點轉換資料與時脈資訊的方法。每種資料交換方式，均以不同的圖像 (Glyph) 表示。這些圖像將顯示於多種非同步化接線節點上。當可使用者設定資料交換方式時，則圖像為橘色。直接點選圖像即可啟動設定對話框。灰色的資料交換圖像則表示「無法透過該節點設定資料交換方式」。使用者必須透過建立該緩衝區的節點圖像，才可進行設定。下表則為 3 種資料交換方式與對應的圖像。

 

Data Policy	圖示	說明
暫存區		此方式將建立 1 組元素深層資料 (Element deep data) 緩衝區，且後續的寫入作業均將覆寫現有資料。資料寫入至緩衝區後將為續存狀態，因此可多次讀取該筆資料，直到後續寫入新的資料為止。
FIFO		FIFO 資料交換方式，將根據使用者所指定的尺寸建立資料緩衝區。當在移除已讀取的資料時，可回復該項讀取作業。讀取作業將以「先進先出 (FIFO)」的順序執行。若 FIFO 已滿 (達到 Buffer Depth 所指定的最大深度)，則必須先讀取某筆資料，才能夠寫入其他資料。
環形緩衝區		環形緩衝區資料交換方式，將根據使用者所指定的尺寸建立資料緩衝區。當環形緩衝區滿載時，後續的寫入作業將覆寫先前的資料。此寫入作業無法回復。

表 2. 資料交換方式

這些方式將決定資料緩衝區的程式設計過程，而設定方式亦將影響緩衝區的大小，與其溢位 (Overflow)/虧位 (Underflow) 的動作。

 

結論

NI-5640R 非同步化程式設計 (Asynchronous Programming) 面板，包含不受限制的節點，可銜接非同步化 (非資料流) 接線。常見的資料流接線與 VI，即可於相同應用中互換非同步化接線與節點，以啟動運算作業的混合模態 (Mixed model)。若以非同步化接線進行程式設計，將可針對 IF 收發器硬體，簡化多重速率 DPS 應用的建構程序，並讓 LabVIEW 直接處理某些程式設計作業。

 

相關資源

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