構(gòu)建新型儀器：軟件定義的儀器

　　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(jié)合該新型射頻儀器，能夠幫助所有具備射頻知識的工程師和科學家成功設(shè)計出新的特性或提高現(xiàn)有儀器性能。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(shè)計，以基本模塊完成圖形化和編程，來簡化儀器的復雜度。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，使用戶快速理解信號流，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，訪問儀器中的每一個功能。

　　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(gòu)的內(nèi)在并行性來執(zhí)行自定義功能。最后，軟件應當提供良好的參考設(shè)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(jié)果。

　　LabVIEW可以滿足上述的全部需求。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。其天生的數(shù)據(jù)流編程模型也能提供直觀的方式，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，并能夠在同一個程序框圖中實現(xiàn)。

　　自從1998年以來，經(jīng)過實際的驗證，LabVIEW可應用于實時系統(tǒng)的編程，從2003年起，LabVIEW即可直接對FPGA進行編程。事實上，多年來通過基于LabVIEW的可重復配置I/O(RIO)構(gòu)架的產(chǎn)品，LabVIEW已經(jīng)能夠應對高性能、確定性任務的系統(tǒng)設(shè)計挑戰(zhàn)。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(shù)，構(gòu)建未來可再生能源的獲取和分布式系統(tǒng)，這些都是LabVIEW用于確定性、高性能要求應用中的案例。NI PXIe-5644R VST的發(fā)布為射頻領(lǐng)域的工程師也帶來了這些強大的功能。

　　LabVIEW 2012提供了新的模板和范例項目，可應用于大多數(shù)的NI硬件設(shè)備，包括VST。范例項目可以確保系統(tǒng)的質(zhì)量和可擴展性，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。所有的模板和范例項目都是開源的，并且包含了相關(guān)文檔，清楚地闡明了應用方法，以及增加或修改功能的最佳實踐方法。

　　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。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，并提供了一個新的優(yōu)化技術(shù)以生成高性能的FPGA IP核。

　　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，用戶現(xiàn)在可以使用NI PXIe-5644R VST和LabVIEW來設(shè)計自己的儀器。

　　通過軟件設(shè)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(shè)計的功能?”相反地，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，我該如何去做呢?”

　　較早使用VST的用戶將他們的設(shè)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(shè)備測試

　　· 使用硬件在環(huán)技術(shù)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，其應用和未來的發(fā)展是顯而易見的;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(quán)的智能手機的出現(xiàn)一樣?，F(xiàn)在回頭去看，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，大多數(shù)的人還只是把它認為是一部普通的手機。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?