基于SOPC系统的多功能虚拟仪器设计.pdfVIP

电 子 测 量 技 术 第 34卷 第 6期 ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2011年 6月 基于 SOPC系统的多功能虚拟仪器设计* 杨进宝 张建军 倪芳英 (湖南师范大学工学院 长沙 410081) 摘 要：以FPGA为基础，融入SOPC技术，实现了1种嵌入NiosII软核的多用虚拟仪器实验样机 ，具有双通道示波 器、信号发生器、频率特性测试仪等多种功能。它利用 FPGA平台和模拟信号调理电路对信号进行采集和数据输出， 采用USB总线与上位机通信 ，并由上位机进行数据处理和显示。采用 Labwind0ws／CvI编写上位机软件，很方便地 实现通信功能和仪器面板。实际测试结果表明，该多功能虚拟仪器功能完善、界面友好、操作简便。 关键词：虚拟仪器；S0PC系统；LabWindows／CVI；FPGA；NiosII 中图分类号：TP274．1 文献标识码：A DesignofmultifunetionvirtualinstrumentbasedonSOPC system YangJinbao ZhangJianjun NiFangying (PolytechnicCollegeofHunanNorma1University。Changsha410081) Abstract：BasedonFPGA，blend in theSOPC technology to realizeaNiosIIsoftnuclearembeddedmulti-purpose prototypevirtualinstrument，Hasthedualchanneloscilloscope，thesignalgenerator，thefrequencycharacteristicsofthe testerfunctions．ItUsestheFPGA platform andanalog signalsregulatecircuitthesignalacquisitionanddataoutput． UsesUSB and superordination machine communication，and thePC for the data processing and display．Using LabWindows／CV1writePC software，easilyrealizecommunicationfunctionand instrumentpane1．Theactualtest resultsshow thatthemulti—functionvirtuaIinstrumentperlectfunction．friendlyinterface。easyoperation． Keywords：virtualinstrument；SOPC system；LabWindows／CVI；FPGA；NiosI1 0 引 言 1 系统硬件组成 随着信息技术和电子技术的飞速发展，测量仪器 已经 1．1 系统总体设计 成为科学研究和工业生产中不可缺少的工具之一，传统仪 系统总体方框图如图1所示。整个系统构成包括 3个 器无法适应现代仪器中多个物理量的测量以及存在仪器利 主要部分：PC部分、下位机主控板、信号调理板。系统的基 用率低和硬件冗余等问题，因此美国国家仪器公司首先提 本工作原理是上位机软件通过USB总线与下位机主控板 出了 “软件就是仪器”的虚拟仪器思想_】]。 进行通信，下传控制命令；下位机主控板解析上位机的命令 虚拟仪器 (virtualinstrument)是利用计算机和测量专 并控制信号调理板工作，控制A／D转换模块对输入信号采 用硬件相配合，完成数据采集、分析、处理和显示以及存储 样或控制 D／A模