GHz伪随机码脉冲序列发生电路设计与实现(5)
之前很长一段时间，对FPGA 编程的工作只有对VHDL 或其他底层设计工具有着深入了解的工程师才可以胜任，但掌握这些工具需要很长时间的学习和积累。而使用LabVIEW FPGA 模块，更多的工程师可以使用LabVIEW图形化开发环境对FPGA 的逻辑功能进行定义。而不再需要有关其他设计工具的知识，就可以对RIO 设备上的FPGA 逻辑功能进行配置。测量和控制工程师可以专注于他们所擅长的测试和控制应用，而不必考虑如何在芯片的各个单元上实现逻辑功能。
另外，LabVIEW图形化编程的并行性非常适合于FPGA 的并行架构，可以实现同步或异步模式的并行任务。
（2） LabVIEW FPGA程序开发流程
使用LabVIEW FPGA模块开发应用程序的流程如图3.2.1所示。首先创建FPGA VI，之后用FPGA设备仿真器在主控计算机上运行程序，反复地调试、修改，直至程序正确无误。然后编译FPGA VI，并把程序下载到FPGA上。FPGA部分的程序完成后，再根据需要在主控计算机上创建用户界面程序Host VI，最终就完成整个系统的设计。
图3.2.1 LabVIEW FPGA程序开发流程
3.1.3 开发平台简介
（1） 硬件平台
NI FlexRIO硬件能够为NI LabVIEW FPGA提供灵活且可定制的I/O。它由两部分组成：面向PXI的NI FlexRIO现场可编程门阵列(FPGA)模块和NI FlexRIO适配器模块。它们共同构成一款可重新配置的高性能仪器；该仪器可通过LabVIEW FPGA软件 接受编程。
本设计使用的硬件平台是NI公司FlexRIO系列FPGA 7951R与高速输出适配器模块6585[19]，如图3.2.2。
PXI-7951R作为NI FlexRIO FPGA模块，具有一款LX30 Virtex-5 FPGA。新型Virtex-5 FPGA架构，通过NI LabVIEW FPGA中的单周期定时循环获得优化，令执行更为迅速高效。它带有128 KB嵌入式块RAM， 接受访问的132条单端I/O线, 可配置为66对差分信号。
NI 6585是一款面向NI FlexRIO的低电压差分信号(LVDS)适配器模块。该模块拥有用于输入或输出的32条LVDS数字I/O通道（16×2）。用户可在单倍数据速率(SDR)模式下将本模块的时钟设为200 Mb/s或在双倍数据速率(DDR)模式下将时钟设为300 Mb/s。该模块可与NI FlexRIO FPGA模块结合，创建NI FlexRIO数字仪器(NI PXI-6585R)，继而实现各类应用，从配有待测设备的高速通信，到自定义触发。
图3.2.2 NI FlexRIO 7951R FPGA模块与NI 6585适配器模块
（2） 软件平台
本设计使用的软件开发平台是LabVIEW2010专业版。
3.2 PCB设计
3.2.1 OrCAD + PADS Layout PCB设计
随着电路设计规模的不断扩大以及高速电路越来越广泛的使用，EDA设计工具变得越来越重要。本设计选用了一套价廉物美的中档PCB设计与仿真工具组合，所选取的软件包括原理图设计软件OrCAD 16.3，PCB库元器件编辑、PCB设计布局、PCB设计布线工具Mentor PADS 9.2，高速电路仿真工具HyperLynx 8.0，以及报表生成工具CAM350。该组合将Cadence和Mentor两大全球顶级EDA厂商的优势相结合，形成了一个完整的电路设计环境。结合其物美价廉，易于学习的优势，适合小批量PCB制作[20-23]。
3.2.2 LVDS信号及其PCB设计要点
NI6585输出为高速LVDS信号，相比于常用的TTL/COMS信号，这种信号在传输与PCB设计方面有特别的要求[24-25]。
（1）LVDS概述
LVDS(Low Voltage Differential Signaling)是一种小振幅差分信号技术，使用非常低的幅度信号(约为35OmV)通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据。它允许单个信道传输速率达到每秒数百兆比特，其特有的低摆幅及恒流源模式驱动只产生极低的噪声，消耗非常小的功率。它的出现解决了物理层点对点传输的瓶颈问题，满足了数据高速传输的要求。
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