利用虛擬儀器進行數(shù)字信號處理設(shè)計

圖3 前面板顯示了定點濾波器設(shè)計和浮點濾波器設(shè)計的幅度、相位和零極點圖特性以及仿真結(jié)果和第一個測試的分析

圖4 根據(jù)在濾波器分析報告中提供的信息，增加了加法、乘法和延遲的整數(shù)字長，現(xiàn)在定點設(shè)計和浮點設(shè)計的仿真結(jié)果能夠匹配

　　設(shè)計驗證與發(fā)布

　　虛擬儀器通過與測試測量應(yīng)用中所需的硬件自然整合在一起，改進了工程設(shè)計。在上述數(shù)字濾波器設(shè)計中， PCI數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠獲得實際信號，將它與仿真信號進行比較，就更加能確保濾波器設(shè)計的正確性。由于LabVIEW與NI以及眾多第三方廠家的數(shù)據(jù)采集硬件緊密整合，這點在工程設(shè)計中又是一個重要的優(yōu)點。

　　許多測試與測量應(yīng)用需要具有能夠在包括實時系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)在內(nèi)的多平臺之間的可移植性。這點又是與工程設(shè)計相關(guān)的，其中VI需要可以被用于各種通用操作系統(tǒng)，包括Windows、Mac、Linux，以及支持LabVIEW的FPGA、DSP和任何32位微處理器等嵌入式系統(tǒng)。數(shù)字濾波器設(shè)計工具包是LabVIEW的一個附件，它提供了定點建模工具和LabVIEW FPGA以及ANSI-C代碼生成。DSP工程師現(xiàn)在可以利用LabVIEW的強大功能進行完整的數(shù)字濾波器開發(fā)，從設(shè)計到驗證直至嵌入式系統(tǒng)發(fā)布。

　　數(shù)字濾波器設(shè)計工具包為學(xué)術(shù)應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用都提供了發(fā)布方案。一種是將濾波器參數(shù)保存到文件中，這也是最簡單的發(fā)布方式，它將所有實現(xiàn)細(xì)節(jié)保存到文件中，供以后使用。使用LabVIEW DSP模塊，可以讀取過去保存在文件中的濾波器參數(shù)，并在DSP上實時實現(xiàn)。LabVIEW DSP將圖形化編程帶入到多個硬件平臺上，能夠廣泛地應(yīng)用于學(xué)術(shù)中，其中包括了NI SPEEDY-33和Texas Instruments C6711、C6713、C6416 DSK，用于對DSP進行設(shè)計、快速原型開發(fā)和發(fā)布。它很好地支持了快速VI(Express VIs),可以加速開發(fā)速度，能夠?qū)Π蹇ㄉ系哪M及數(shù)字IO進行直接存取，并支持圖形編程環(huán)境的調(diào)試。

　　另一種方案是FPGA發(fā)布，數(shù)字濾波器設(shè)計工具包能根據(jù)定點數(shù)字濾波器設(shè)計生成LabVIEW FPGA代碼，并在LabVIEW FPGA模塊中使用生成的代碼，它利用Xilinx編譯器直接同步位于NI可重配置I/O(RIO)硬件上的FPGA。具有RIO技術(shù)的設(shè)備有著多種外形規(guī)格，包括PCI、PXI以及CompactRIO可編程自動化控制器。LabVIEW FPGA提供了在數(shù)字濾波器應(yīng)用中 對數(shù)字I/O線路和模擬I/O線路的直接訪問。

　　ANSI-C代碼生成是另一種發(fā)布數(shù)字濾波器設(shè)計的選擇。LabVIEW嵌入式開發(fā)模塊利用第三方嵌入式工具鏈和操作系統(tǒng)，能對LabVIEW 生成的C代碼進行編譯、連接，并下載到任何32位微處理器目標(biāo)中。使用LabVIEW嵌入式模塊，您可以在前面板和程序框圖中交互式地調(diào)試程序，訪問板卡的外圍I/O，使用任何用于嵌入式應(yīng)用的1000個內(nèi)置數(shù)字處理和信號處理VI。

圖5 LabVIEW DSP、LabVIEW FPGA和LabVIEW嵌入式模塊將圖形化編程的強大功能引入到無限的硬件平臺中

　　虛擬儀器是用于測試和測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的可行方法。虛擬儀器思想所采用的獨特方法可以應(yīng)用到工程設(shè)計應(yīng)用和信號處理開發(fā)中，并且實現(xiàn)在理論設(shè)計、分析測試與發(fā)布實現(xiàn)中使用同一工具。