1. 介紹

NI VST FPGA軟件包含多層代碼，提供了從底層控制到高層抽取的一切，擁有RF信號分析儀和RF信號發生器的功能。底層組件實現了具體硬件的標準功能，包括信號校準、前端控制，以及基于記錄的采集和生成，被稱為儀器設計庫。這些庫提供了互相匹配的主機和FPGA代碼對，并且可以聚集以構建完整的硬件設計。LabVIEW項目樣例包含了基于儀器設計庫的相關主機和FPGA代碼，提供了開發各種應用所需要的模板。另外，NI-RFSA和NI-RFSG儀器驅動還支持VST儀器驅動FPGA擴展，使VST FPGA源代碼完美適合具體應用。

2. 儀器設計庫

NI提供矢量信號收發器所用的多種儀器設計庫。如上文所述，這些儀器設計庫存在于用戶和生產廠商的關于主機端和FPGA的代碼中，，實現了儀器的常見功能。表2列出了一些頂層儀器設計庫及其功能。

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ni.com/vst/getting-started/zhs/所列軟件安裝了這些儀器設計庫，在硬盤的 c:Program FilesNational InstrumentsLabVIEW [version]instr.lb位置。這些庫具有顏色和諧的粗邊框，與其他VI明顯有別。

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圖1：儀器設計庫具有顏色和諧的粗邊框，此獨特圖標使其與其他VI相區別

另外，這些庫在默認情況下處于鎖定狀態，用戶在修改內容之前，需要先通過會話框將VI解鎖。下文所述是使用這些儀器設計庫的詳細信息，適用于任何更改。

在給定儀器設計庫的主機與FPGA之間交換數據可采用多種機制。所有采用LabVIEW RIO架構和LabVIEW FPGA的NI產品均使用NI-RIO驅動，此驅動提供了單點方式的、存儲器映射、基于寄存器的主機至FPGA以及FPGA至主機通信，還有從主機至FPGA以及FPGA至主機的多點連續DMA FIFO。這些都是功能強大的數據交換機制，實現主機與FPGA之間的有效通信不需要了解或者只要些許了解底層總線架構。

儀器設計庫的一個常見要求是：主機代碼需要將大量的設置下載到設備中，例如要對與FPGA相連接的芯片寄存器進行編程，或者更新設置組，例如FPGA上的濾波器抽頭。由于一些儀器設計庫要求采用此策略，并且設備的DMA通道數目有限，所以這些庫可能需要共享一個FIFO，從而需要在主機端和FPGA端增加額外的邏輯來實現。另外，對于大數據集來說，此類通信一般為單向，但是可能也需要提供從FPGA至主機的某種單點確認，例如確認所有設置均已成功應用等等。所有這些概念組成為一個單獨概念，稱為寄存器總線，并為一些儀器設計庫所采用。

寄存器總線使用一個主機到FPGA端的 DMA FIFO來下載設置，以及一些寄存器/NI-RIO控制器和指示器，用于握手，將單點數據返回主機，或者發出信號，確認已下載設置中的指令已經應用。

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圖 2. 寄存器總線是基于NI-RIO DMA、控制器和指示器構建的輕質協議，實現了大量設置組至FPGA的高效下載，這是給定儀器設計庫的主機與FPGA側之間的常見要求。

為了完成仲裁，每個儀器設計庫均有一個獨一無二的子系統ID，從而使得多個庫能夠共享一條寄存器總線。為了更好地總結VST儀器設計庫的通信策略，表2說明了每個庫所采用的策略。

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另外，通過與嵌入式配置儀器設計庫配合使用，寄存器總線還可以在不牽涉主機的情況下完成FPGA觸發的重新配置。

由于儀器設計庫代表了賣主與用戶代碼之間的已定義接口，所以位于主機和FPGA兩者的調色板上。在LabVIEW VI方塊圖的主機情境下，儀器設計庫的主機側接口見于Functions>>FPGA Interface>>NI PXIe-5644R 或者 Functions>>FPGA Interface>>NI PXIe-5645R。在FPGA側，則位于Functions>>NI PXIe-5644R 或者 Functions>>NI PXIe-5645R下。

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圖 3. NI VST儀器設計庫的主機和FPGA調色板。FPGA調色板包含了實現常用底層功能的其他儀器設計庫