數(shù)據(jù)采集和智能儀器-資料下載頁(yè)
2025-04-30 23:57本頁(yè)面
【正文】 ， 性能更優(yōu)良 ， 保密性更強(qiáng) 。 FPGA(Field Programmable Gates Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 ) CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件 ) FPGA／ CPLD的規(guī)模比較大，適合于時(shí)序、組合等邏輯電路應(yīng)用場(chǎng)合，它可以替代幾十甚至上百塊通用 IC芯片。 這種芯片具有可編程性和實(shí)現(xiàn)方案容易改動(dòng)的特點(diǎn)。電路保持不動(dòng)的情況下，改變內(nèi)部硬件連接關(guān)系的描述，就能實(shí)現(xiàn)一種新的功能。 比較典型的有 Xilinx公司的 FPGA器件系列 Altera公司的 CPLD器件系列。 FPGA （ 1） FPGA／ CPLD芯片的規(guī)模也越來越大 ， 其單片邏輯門數(shù)已達(dá)到上百萬門 ， 它所能實(shí)現(xiàn)的功能也越來越強(qiáng) ， 同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 。 應(yīng)用 FPGA／ CPLD的優(yōu)點(diǎn) （ 2） FPGA／ CPLD芯片在出廠之前都做過百分之百的測(cè)試，不需要設(shè)計(jì)人員承擔(dān)投片風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用，設(shè)計(jì)人員只需在自己的實(shí)驗(yàn)室里就可以通過相關(guān)的軟硬件環(huán)境來完成芯片的功能設(shè)定。研制開發(fā)費(fèi)用相對(duì)較低。 （ 3） FPGA／ CPLD芯片和 EPROM(Flash存儲(chǔ)器 )配合使用時(shí)，用戶可以反復(fù)地編程、擦除、使用或者在外圍電路不動(dòng)的情況下用不同的 EPROM(Flash存儲(chǔ)器 )就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。 （ 4） FPGA／ CPLD芯片的電路設(shè)計(jì)周期很短 。 軟件包中不但有各種輸入工具和仿真工具 ， 而且還有版圖設(shè)計(jì)工具和編程器等全線產(chǎn)品 ， 電路設(shè)計(jì)人員在很短的時(shí)間內(nèi)就可完成電路的輸入 、 編譯 、 優(yōu)化 、 仿真 ， 直至最后芯片的制作 (物理版圖映射 )。 當(dāng)電路有少量改動(dòng)時(shí) ， 更能顯示出 FPGA／ CPLD的優(yōu)勢(shì) 。 它大大加快了新產(chǎn)品的試制速度 ， 減少了庫(kù)存風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)錯(cuò)誤所帶來的危險(xiǎn) ， 從而提高了企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力和應(yīng)變能力 。 （ 5）電路設(shè)計(jì)人員使用 FPGA／ CPLD進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，不需要具備專門的 IC(集成電路 )深層次的知識(shí)， FPGA／CPLD軟件易學(xué)易用，可以使設(shè)計(jì)人員更能集中精力進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。 FPGA／ CPLD適合于正向設(shè)計(jì) (從電路原理圖到芯片級(jí)的設(shè)計(jì) )，對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)也非常有利。 在計(jì)算機(jī)和必要的儀器硬件確定之后 ， 軟件就是PCI儀器發(fā)展的關(guān)鍵 。 軟件就是儀器 成為流行的說法 。 NI（ National Instruments） 公司 1986年設(shè)計(jì)的LabVlEWl． 0， 2022年發(fā)展到 Labview7． 0， 推動(dòng)虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展 （ 最新版 labview2022） 。 圖形化編程語言建立的虛擬儀器面板 ， 完成對(duì)儀器的控制 、 數(shù)據(jù)采集 、 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示功能 。 LabVlEW就是利用 通用的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集硬件 以及通用的計(jì)算機(jī)軟件 ， 組成各種滿足實(shí)際需要的虛擬儀器 。 LabVlEW等圖形化軟件技術(shù) → 虛擬儀器 利用太陽能供電的一個(gè)氣象站智能儀器 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 、 通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用 ， 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)受到廣泛關(guān)注 ， 這必將對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的測(cè)試儀器和測(cè)試技術(shù)產(chǎn)生革命性變化 。 表現(xiàn)在兩個(gè)方面： ★ 智能儀器要上網(wǎng) ， 完成數(shù)據(jù)傳輸 、 遠(yuǎn)程控制與故障診斷等； ★ 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng) ， 將分散的各種不同測(cè)試設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)上 ， 通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源 、信息共享 ， 協(xié)調(diào)工作 ， 共同完成大型復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù) 。 網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)主要由兩大部分組成： ◆ 組成系統(tǒng)的基本功能單元 (PC儀器 、 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量?jī)x器 、網(wǎng)絡(luò)化傳感器 、 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量模塊 )； ◆ 連接各基本功能單元的通信網(wǎng)絡(luò) 。 用于測(cè)試和控制的網(wǎng)絡(luò)與以信息共享為目的的信息網(wǎng)不同 ， 前者采用工業(yè)Ether， 后者采用快速 Ether。 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)需考慮的問題： ◇ 系統(tǒng)要具有開放性和互操作性； ◇ 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和時(shí)間的確定性； ◇ 系統(tǒng)的成本盡可能低，通用性好； ◇ 基本功能單元必須是智能化的，帶有本地微理 器和存儲(chǔ)器，具有網(wǎng)絡(luò)化接口。 思考題 1．你在學(xué)習(xí)和生活中，接觸、使用或了解哪些儀器儀表？屬于哪種類型？指出它們的共同之處、主要區(qū)別。選擇一種儀器，針對(duì)其存在的問題或不足，提出改進(jìn)設(shè)想。 2． 結(jié)合你對(duì)智能儀器概念的理解 ， 討論 “ 智能化 ” 的層次 。 3． 儀器儀表的重要性體現(xiàn)在哪些方面 ？ 4． 簡(jiǎn)述推動(dòng)智能儀器發(fā)展的主要技術(shù) 。 5． 學(xué)過的哪些課程為智能儀器設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ) ， 回顧主要內(nèi)容 。 6． 智能儀器有哪幾種結(jié)構(gòu)形式 ？ 對(duì)其作簡(jiǎn)要描述 。 7． 智能儀器設(shè)計(jì)時(shí)采用 FPGA／ CPLD有哪些優(yōu)點(diǎn) ？ 、 SOC將智能儀器設(shè)計(jì)提升到 一個(gè)新階段 ？
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