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圖2展示了包含選擇濾波器拓?fù)�、定點(diǎn)設(shè)計(jì)工具以及用于定點(diǎn)和浮點(diǎn)設(shè)計(jì)仿真與分析的范例VI。這個(gè)VI提供了能夠隨著仿真運(yùn)行對(duì)實(shí)現(xiàn)參數(shù)進(jìn)行交互式修改的接口。首先，可以保持定點(diǎn)建模參數(shù)不變，使用默認(rèn)的濾波器拓?fù)洌褂谜龖B(tài)分布的白噪聲信號(hào)作為濾波器輸入，測(cè)試濾波器在所有頻率下的響應(yīng)。圖3給出了仿真結(jié)果。很明顯，定點(diǎn)濾波器并沒(méi)有給出與浮點(diǎn)仿真相同的結(jié)果，盡管設(shè)計(jì)的濾波器具有幾乎相同的幅度、相位和零極點(diǎn)圖。濾波器分析報(bào)告指出由于在乘法、加法、延遲中產(chǎn)生了上溢出和下溢出，因此得到的結(jié)果不夠理想。利用在VI環(huán)境中給出的信息，用戶可以對(duì)定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行運(yùn)行時(shí)修改，例如增加問(wèn)題區(qū)域中的整數(shù)字長(zhǎng)、嘗試其他濾波器拓?fù)浠蚴切薷亩c(diǎn)建模的其他屬性。對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)而言，提高乘法、加法和延遲的整數(shù)字長(zhǎng)就可以得到希望的定點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖4所示。
圖2：程序框圖展示了濾波器的設(shè)計(jì)，可以修改濾波器拓?fù)�、整�?shù)字長(zhǎng)、對(duì)正態(tài)分步的白噪聲進(jìn)行定點(diǎn)和浮點(diǎn)設(shè)計(jì)仿真以及仿真分析。
圖3：前面板顯示了定點(diǎn)濾波器設(shè)計(jì)和浮點(diǎn)濾波器設(shè)計(jì)的幅度、相位和零極點(diǎn)圖特性以及仿真結(jié)果和第一個(gè)測(cè)試的分析。
圖4：根據(jù)在濾波器分析報(bào)告中提供的信息，增加了加法、乘法和延遲的整數(shù)字長(zhǎng)，現(xiàn)在定點(diǎn)設(shè)計(jì)和浮點(diǎn)設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果能夠匹配。
設(shè)計(jì)驗(yàn)證與發(fā)布
虛擬儀器通過(guò)與測(cè)試測(cè)量應(yīng)用中所需的硬件自然整合在一起，改進(jìn)了工程設(shè)計(jì)。在上述數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中， PCI數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠獲得實(shí)際信號(hào)，將它與仿真信號(hào)進(jìn)行比較，就更加能確保濾波器設(shè)計(jì)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(diǎn)在工程設(shè)計(jì)中又是一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。
許多測(cè)試與測(cè)量應(yīng)用需要具有能夠在包括實(shí)時(shí)系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)在內(nèi)的多平臺(tái)之間的可移植性。這點(diǎn)又是與工程設(shè)計(jì)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(jì)工具包是LabVIEW的一個(gè)附件，它提供了定點(diǎn)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(qiáng)大功能進(jìn)行完整的數(shù)字濾波器開(kāi)發(fā)，從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證直至嵌入式系統(tǒng)發(fā)布。
數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的發(fā)布方式，它將所有實(shí)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(guò)去保存在文件中的濾波器參數(shù)，并在DSP上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。LabVIEW DSP將圖形化編程帶入到多個(gè)硬件平臺(tái)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(duì)DSP進(jìn)行設(shè)計(jì)、快速原型開(kāi)發(fā)和發(fā)布。它很好地支持了快速VI（Express VIs）,可以加速開(kāi)發(fā)速度，能夠?qū)Π蹇ㄉ系哪M及數(shù)字IO進(jìn)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(jì)工具包能根據(jù)定點(diǎn)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)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(dòng)化控制器。LabVIEW FPGA提供了在數(shù)字濾波器應(yīng)用中 對(duì)數(shù)字I/O線路和模擬I/O線路的直接訪問(wèn)。
ANSI-C代碼生成是另一種發(fā)布數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的選擇。LabVIEW嵌入式開(kāi)發(fā)模塊利用第三方嵌入式工具鏈和操作系統(tǒng)，能對(duì)LabVIEW生成的C代碼進(jìn)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(wèn)板卡的外圍I/O，使用任何用于嵌入式應(yīng)用的1000個(gè)內(nèi)置數(shù)字處理和信號(hào)處理VI。
圖5：LabVIEW DSP、LabVIEW FPGA和LabVIEW嵌入式模塊將圖形化編程的強(qiáng)大功能引入到無(wú)限的硬件平臺(tái)中。
虛擬儀器是用于測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的可行方法。虛擬儀器思想所采用的獨(dú)特方法可以應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)應(yīng)用和信號(hào)處理開(kāi)發(fā)中，并且實(shí)現(xiàn)在理論設(shè)計(jì)、分析測(cè)試與發(fā)布實(shí)現(xiàn)中使用同一工具。
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