Разработка многоканальной системы сбора и отображения информации гибридной силовой установки с использованием среды графического прогр

Выполните следующие действия, чтобы проверить работу FPGA VI в режиме эмуляции:

1. Кликните правой кнопкой мыши по элементу FPGA Target в иерархии проекта и выберите Properties. Откроется диалоговое окно FPGA Target Properties, как показано на рис. 4-18.

2. В списке Category (категория) выберите пункт General.
3. Выберите один из режимов эмуляции в ниспадающем списке Emulator.
4. Нажмите OK.
5. Запустите виртуальный прибор.

 

Рис. 4-18. Окно FPGA Target Properties

 

                      6. Снова откройте окно FPGA Target Properties и выключите режим эмуляции.

 

В режиме эмуляции невозможно проверить временные характеристики приложения, так как FPGA VI выполняется на компьютере, а не на ПЛИС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Режим интерактивной лицевой панели

 

Устройства ПЛИС не имеют собственного интерфейса пользователя, поэтому его функции возлагаются на компьютер. Непосредственное управление виртуальным прибором ПЛИС осуществляется в режиме интерактивной лицевой панели. В этом режиме компьютер отображает лицевую панель FPGA VI, а сам код выполняется на ПЛИС, как показано на рис. 4-19. Режим интерактивной лицевой панели включается автоматически и не требует дополнительного программирования. 
LabVIEW осуществляет обмен данными с ПЛИС, обновляя значения на индикаторах открытой лицевой панели. Работа в режиме интерактивной лицевой панели возможна как для локальных устройств ПЛИС, так и для ПЛИС в составе удаленных систем. В процессе выполнения FPGA VI лицевая панель на компьютере обновляется настолько быстро, насколько это возможно. Тем не менее, обмен данными не является детерминированным по времени. Компьютер не оказывает влияние на скорость выполнения кода ПЛИС.

Режим интерактивной лицевой панели удобно использовать для тестирования работы FPGA VI на ПЛИС. Чтобы контролировать состояние FPGA VI в интерактивном режиме, не закрывайте его лицевую панель после загрузки и запуска.

3. В режиме интерактивной лицевой панели нельзя использовать стандартные средства отладки LabVIEW. Для проверки FPGA VI используйте режим эмуляции и/или временно добавьте дополнительные индикаторы и элементы управления на лицевую панель. 
   Подключение датчиков к модулям

Подробную информацию о подключении внешних датчиков к конкретному модулю ввода-вывода CompactRIO можно найти в документации к этому модулю. Например, согласно руководству NI9211 Operating Instructions, модуль NI 9211 имеет 10 внешних соединений и съемный коннектор с винтовыми терминалами (табл. 4-4). К модулю можно подключить четыре термопары. Каждый канал имеет два терминала TC+ и TC-, для подключения контактов «+» и «-» термопары. На модуле также имеется общий терминал (COM), который соединен с изолированной линией зануления внутри модуля. Если используется кабель с проводящей оплеткой, ее необходимо соединить с терминалом COM.

Табл. 4-4. Терминалы модуля NI 9211

 

Каналы модуля NI 9211 имеют общую линию зануления, изолированную от других модулей CompactRIO. Между линиями TC+ и COM и TC- и COM каждого канала установлены сопротивления. Проходя через фильтр, сигнал каждого канала поступает на 24-битный АЦП. Между терминалами TC+ и TC- находится источник тока для детектирования размыкания термопары. Если термопара окажется разомкнутой, источник тока создаст напряжение между терминалами.

 

 

 

4. Компиляция FPGA VI

 

После подключения термопары необходимо проверить работоспособность всей системы. Вначале нужно скомпилировать и загрузить виртуальный прибор FPGA VI на ПЛИС. Запустите FPGA VI, чтобы инициировать процесс компиляции, либо запустите сервер компиляции вручную из меню nycK»nporpaMMbi»National Instruments»LabVIEW 8.x»LabVIEW FPGA Utilities»Compile Server.

По умолчанию опорная частота ПЛИС равна 40 МГц, то есть длительность одного такта составляет 25 нс. Изменив параметры компиляции, можно увеличить частоту до 200 МГц (5 нс). При работе на повышенных частотах возникает ряд ограничений, которые нужно принимать во внимание. Более подробную информацию можно найти на странице ni.com/Compactrio и в справочной системе LabVIEW.

В процессе компиляции блок-диаграмма конвертируется в промежуточные файлы на языке VHDL (рис. 4-24). Затем компилятор Xilinx ISE преобразует промежуточные файлы VHDL в бинарный код для ПЛИС. Полученный бинарный файл загружается на ПЛИС, то есть осуществляется конфигурирование ПЛИС.

 

 

Не вносите изменения в FPGA VI во время компиляции, иначе придется начать компиляцию заново. 
Состояние компиляции отображается в диалоговом окне Compiling VI for

FPGA (рис. 4-25). Диалоговое окно позволяет прервать процесс компиляции, а также отключиться от сервера компиляции, чтобы продолжить работу в

LabVIEW не останавливая сервер.

Диалоговое окно Compiling VI for FPGA включает следующие элементы:

• Client ID (идентификатор клиента) — уникальный идентификатор, соответствующий компилируемому виртуальному прибору
• Server ID (идентификатор процесса) — идентификатор текущего процесса компиляции на стороне сервера. Сервер сохраняет записи о предыдущих процессах компиляции. Откройте сервер компиляции из меню nycK»nporpaMMbi»National Instruments»LabVIEW
1. x»LabVIEW FPGA Utilities»Compile Server, нажмите кнопку Compile List (список процессов компиляции) и укажите идентификатор процесса в поле в левом верхнем углу окна.
• Status (состояние) — текущее состояние процесса компиляции
• Refresh (обновить) — при нажатии на эту кнопку LabVIEW запросит последнюю информацию от сервера компиляции и обновит диалоговое окно Compiling VI for FPGA. Раз в 20 секунд окно обновляется автоматически.
• Disconnect (отключиться) — при нажатии на эту кнопку LabVIEW отключится от сервера, при этом процесс компиляции на сервере не прекратится. После отключения от сервера вы сможете продолжить работу в LabVIEW. Снова запустите виртуальный прибор, чтобы восстановить соединение с сервером.
• Cancel (отмена) — при нажатии на эту кнопку процесс компиляции на сервере будет принудительно остановлен, затем LabVIEW отключится от сервера.

Рис. 4-25. Окно компиляции

 

На рис. 4-26 показано окно сервера компиляции LabVIEW FPGA Compile Server 8.x, автоматически открывающееся вначале процесса компиляции. Чтобы запустить сервер компиляции вручную, выберите Tools»FPGA Module»Start Local Compile Server в главном меню. Окно LabVIEW FPGA Compile Server 8.x не закрывается автоматически по завершении компиляции. Чтобы закрыть окно вручную, нажмите кнопку Stop Server. 

• Compile Status (состояние процесса компиляции) — в этом разделе содержится информация о текущем процессе компиляции. Раздел становится активным при запуске компиляции.
• Server Service ID (идентификатор процесса компиляции) — идентификатор текущего процесса компиляции на стороне сервера. Сервер сохраняет записи о предыдущих процессах компиляции. Откройте сервер компиляции из меню nycK»nporpaMMbi»National Instruments»LabVIEW
8. x»LabVIEW FPGA Utilities»Compile Server, нажмите кнопку Compile List (список процессов компиляции) и укажите идентификатор процесса в поле в левом верхнем углу окна.
• Client Name (имя клиента) — имя компьютера, являющегося клиентом сервера компиляции.
• Client Service ID (идентификатор клиента) — уникальный идентификатор, соответствующий компилируемому виртуальному прибору.
• Status (состояние) — текущее состояние процесса компиляции.
• Start time (время начала компиляции) — время запуска процесса компиляции на сервере
• Last Update Time (время последнего обновления) — время последнего обновления окна.
• Details (подробно) — подробная информация о процессе компиляции
• Stop Compile (остановить компиляцию) — при нажатии на эту кнопку процесс компиляции будет принудительно остановлен. Окно сервера остается открытым.
• Compile List (список процессов компиляции) — при нажатии на эту кнопку откроется диалоговое окно Manage All Server Records(управление отчетами сервера), позволяющее просмотреть записи предыдущих процессов компиляции. Вы можете также удалить ненужные записи при помощи кнопок Delete Index (удалить открытую запись) или Delete All (удалить все).
• Server Status (состояние сервера) — текущее состояние сервера компиляции.
• Stop Server — при нажатии на эту кнопку сервер компиляции будет закрыт. Текущий процесс компиляции будет принудительно остановлен.
• Configure (настройка) — при нажатии на эту кнопку откроется диалоговое окно Configure Server, позволяющее вносить изменения в настройки сервера компиляции. Если у вас часто возникают ошибки соединения с сервером, увеличите значение параметра Network timeout (ms). При необходимости вы также можете изменить порт подключения к серверу.

На рис. 4-27 показано окно отчета Compile Report, автоматически открывающееся после завершения процесса компиляции. В первой строке указано, что компиляция прошла успешно. Из-за нехватки ресурсов ПЛИС или неверно указанной опорной частоты процесс компиляции может завершиться ошибкой.

В отчете указано, что скомпилированный код занял около 8% секций ПЛИС. Отчет также содержит следующую дополнительную информацию:

□ Summary — на этой вкладке приведены следующие данные:

- Device Utilization Summary (использованные ресурсы ПЛИС):

• Number of slices — количество задействованных секций ПЛИС.
• Number of IOBs — количество задействованных блоков ввода-вывода 
  Number of MULT18X18s — количество задействованных умножителей
• Number of RAMB16s — количество задействованных блоков оперативной памяти
• BUFGMUXs — количество задействованных входов опорной частоты, соединенных с триггерами

- Clock Rates (Частоты):

• Requested Rate (заданная частота) — опорная частота, заданная при компиляции (40 МГц по умолчанию).
• Theoretical Maximum (теоретический максимум) —

теоретический максимум опорной частоты, достижимый для данного виртуального прибора. Если необходимо достичь максимально возможной опорной частоты, сначала скомпилируйте виртуальный прибор на частоте по умолчанию, затем — на указанной в поле Theoretical Maximum частоте. Чем больше опорная частота, тем труднее компилятору оптимизировать код.

□ • Advanced — эта вкладка содержит данные из служебных файлов компилятора xflow.log и .twr.

Если включить опцию Do not show this message in the future (не показывать это сообщение в будущем), окно Compile Report более не будет открываться автоматически. Чтобы вновь включить автоматическое отображение окна отчета, необходимо внести изменения в файл labview.ini. Убедитесь, что в файле labview.ini присутствует строка nirviShowCompileReport=TRUE.

Чем больше виртуальный прибор, тем сильнее компилятор старается его оптимизировать. Как только доля задействованных ресурсов приближается к 90%, компилятор включает режим интенсивной оптимизации.

При нажатии на кнопку OK в окне Compile Report скомпилированный код виртуального прибора загружается на ПЛИС и запускается. На компьютере активизируется интерактивная лицевая панель виртуального прибора ПЛИС. Данные из устройства ПЛИС передаются на контроллер CompactRIO по шине PCI, затем от контролера на компьютер по сети Ethernet. Интерактивная лицевая панель обновляется несколько раз в секунду, типичное значение — 10 раз в секунду.

Сервер сохраняет записи о предыдущих процессах компиляции. Откройте сервер компиляции из меню nycK»nporpaMMbi»National Instruments»LabVIEW 8.x»LabVIEW FPGA Utilities»Compile Server,нажмите кнопку Compile List (список процессов компиляции) и укажите идентификатор процесса в поле в левом верхнем углу окна.

 

5. Загрузка кода во флеш-память

После завершения компиляции необходимо загрузить полученный бинарный файл на целевое устройство ПЛИС и настроить автоматический загрузку кода при включении питания. Автоматическая загрузка упрощает внедрение системы: на компьютере может отсутствовать LabVIEW и пакет LabVIEW FPGA Module. Необходим только LabVIEW Run-Time Engine.

Выполните следующие действия, чтобы загрузить код виртуального прибора во флеш-память устройства ПЛИС.

1. Кликните правой кнопкой мыши по элементу FPGA Target в иерархии проекта и выберите RIO Device Setup (настройка целевого устройства RIO). Откроется диалоговое окно RIO Device Setup (рис. 4-28). Окно RIO Device Setup можно также открыть из меню Пуск»Программы>^айопа1 Instruments»NI-RIO»RIO Device Setup. Если вы воспользовались этим способом, выберите нужное устройство ПЛИС в ниспадающем списке Device.

Рис. 4-28. Окно RIO Device Setup

 

2. В поле Bitfile to download задайте путь к бинарному файлу, который необходимо загрузить во флеш-память ПЛИС.

3. Нажмите кнопку Download Bitfile.

4. Во вкладке Device Settings включите опцию Autoload on Power-On Reset или Autoload on Any Device Reset.

5. Нажмите кнопку Apply Settings.
6. Нажмите Exit.

Записанный на флеш-памяти бинарный код будет автоматически загружаться на ПЛИС при включении питания или перезагрузке системы.

Диалоговое окно RIO Device Setup включает следующие элементы:

• Device (устройство) — выберите целевое устройство ПЛИС, на которое будет загружен бинарный файл. Если нужного устройства нет в ниспадающем списке, на удаленной системе необходимо включить сервер VISA.
• Download Bitfile to Flash (загрузка бинарного файла на флеш- память) — вкладка включает следующие элементы:

• Bitfile to Download (бинарный файл) — путь к бинарному файлу, который необходимо загрузить на флеш-память устройства ПЛИС.
• Download Bitfile (Загрузить бинарный файл) — при нажатии на эту кнопку бинарный файл будет загружен на флеш-память устройства ПЛИС
• Erase Bitfile on Flash (очистить флеш-память) — при нажатии на эту кнопку флеш-память устройства ПЛИС будет очищена. Память также очищается перед загрузкой нового бинарного файла.