標題：借助智能DAQ, 獲得高級數據采集技術

如定時框圖所示，所有16位數據均在每個時鐘周期上順次傳遞，而片選控制線（chip select line)則呈現低電平。 現在，我們來看看在NI LabVIEW FPGA中，如何通過智能DAQ硬件上的3條數字線進行此類編程。

圖16. 16位SPI通信程序框圖

圖16中，外部While循環確保了所有代碼均能連續執行，而寫入布爾輸入控件則通過條件結構啟動著數據傳遞。 順序結構中的第一框架將片選控制線（chip select line)設置為低電平，之后由中間框架寫入數據位并將時鐘線切換16次。 最終，第三順序框將片選控制線（chip select line)設置回TRUE狀態，并將數據線重置為默認的FALSE狀態。 這一簡單范例只是借助智能DAQ進行數字通信時的一項內容。 用戶若想應用數字握手，便需為ACK（備用）和REQ（暫停）線準備2路通道，其中一路通道面向并行運作的時鐘信號和數據線。

數字線會時常抖動，在使用機電接觸時更是如此，然而用戶可通過NI LabVIEW FPGA，選擇不同方式，在數字輸入線上添加去抖動濾波器。 在消除狀態的錯誤改動時，數字去抖動濾波器確保數值的變化能夠保持一段最短的時間，因而規避了因抖動引發的錯誤讀取。 圖17展現了如何通過智能DAQ實現此項功能的內容。

圖17. 智能DAQ硬件上的數字濾波器程序框圖

數據傳輸方式

配備NI-DAQmx驅動程序的傳統多功能DAQ和智能DAQ之間的最大差異在于：數據傳輸的執行方式。 NI-DAQmx驅動程序將承擔由設備至主機的各項傳輸任務，此項操作中NI LabVIWE FPGA會對基于FPGA的所有板載硬件進行編程。 用戶可通過多種途徑緩沖設備上的板載數據，并使用不同方式（如：DMA通道或中斷請求）傳輸數據。

NI LabVIEW FPGA中的FIFO緩沖區在LabVIEW項目瀏覽器中接受配置，并能借助板載內存或硬件邏輯獲得運行。 圖18顯示了如何經由項目瀏覽器，在板載塊存儲器中配置整數的FIFO緩沖區。

圖18. NI LabVIEW FPGA中的FIFO配置

FIFO一經創建，便能用于NI LabVIEW FPGA程序框圖上多個循環之間的數據傳遞。 圖19中的范例顯示：數據先被寫入左側循環中的FIFO，并隨即從右側循環中的FIFO被讀出。

圖19. 通過FIFO和多循環實現的NI LabVIEW FPGA程序框圖

同樣通過LabVIEW FPGA FIFO獲得應用的直接存儲器訪問(DMA)通道，在項目瀏覽器中接受了類似的配置。

圖20. NI LabVIEW FPGA中的DMA FIFO配置

圖21. 通過DMA FIFO和位組裝實現的NI LabVIEW FPGA程序框圖

所有的DMA FIFO數據傳輸寬度均為32位；因此，當其傳遞源自16位模擬輸入通道的數據時，往往能夠合并2路通道或2個樣本上的數據再進行傳輸，從而提高帶寬使用率。 這即是圖21所展現的位組裝。當數據被直接傳遞到主控計算機的內存后，便可通過在Windows環境下運行的NI LabVIEW主接口函數接受讀�。▓D22）。

圖22. 通過DMA FIFO讀取和位拆裝實現的主接口代碼

如圖22所示，主接口程序框圖引用FPGA終端VI，然后使用While循環連續讀取DMA FIFO。 32位的數據被分解為2路16位通道，在波形圖表上接受采樣和繪制。 主接口VI還能對FPGA VI前面板上的各類顯示控件和輸入控件進行讀寫操作；在這種情況下，“停止按鈕”輸入控件也被寫入。

結論

盡管DAQ-STC2等固定ASIC能夠滿足數據采集的大多數需求，然而，唯有借助智能DAQ中基于可重新配置FPGA的I/O定時和控制，方能實現高度靈活性和完全定制。 借助NI LabVIEW FPGA，觸發和同步任務獲得了簡化，因為通過繪制圖形化程序框圖即可充分滿足用戶需求；借助獨立的模擬和數字I/O線，智能DAQ可利用FPGA提供的實際并行。 R系列智能DAQ設備已經針對多速率采樣、自定義計數器操作和頻率高達40 MHz的板載決策，為多功能數據采集進行了各項可能的修繕。