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齐羽-LabVIEW在嵌入式系统开发中的应用


LabVIEW在嵌入式系统开发中的应用 在嵌入式系统开发中的应用

齐 羽 清华大学基础工业训练中心

主要内容
? 算法性能的快速验证 ? 通过LabVIEW FPGA快速构建嵌入式实验系统

LabVIEW 及虚拟仪器技术应用领域
Sensors

DSP
FPGAs on NI RIO Handheld Devices Vision Systems Embedded Controllers Programmable Automation Controllers PXI Industrial Controllers Portable PCs Desktop PCs

LabVIEW Embedded Module for ADI Blackfin

LabVIEW Embedded Module for ADI Blackfin
NI LabVIEW Embedded Module for ADI Blackfin

– Dataflow programming – Control methodologies – I/O control and integration – Integration of traditional tools – Hand-tuned algorithms – High degree of code reuse – Strong debugging capabilities

VisualDSP++
Embedded Kernel/OS

LabVIEW Embedded Module for ADI Blackfin
A comprehensive Graphical Programming development environment for embedded design jointly developed by ADI and NI. ? Integrates LabVIEW and VisualDSP++ to deliver an easy to use programming toolset. ? Graphical programming with LabVIEW on Blackfin is ? Optimized C code generation technology ? Linked of VDSP compiler and linker to LabVIEW ? Targets Blackfin 531~538 548… Customer Application

Generated C Code Component Drivers Blackfin Optimized VIs

VisualDSP++ Kernel (VDK)

Deploying with LabVIEW

Code My Top Level VI.vi Generation My_Top_Level_VI.c Build

Runtime Library

Target Specific Implemented by You

My_Top_Level_VI.dxe Debug Download/Ru n

LabVIEW+VisualDSP++联合调试 + 联合调试

Develop Fract_16 FFT VI with LabVIEW

利用VisualDSP++开发的Fract_16 FFT算法程序 ++开发的 利用 ++开发的 算法程序

调用LabVIEW中的 中的FFT.vi (库VI)实现 调用 中的 )实现FFT算法 算法

? ?

Float-point算法 在Blackfin处理器上 运行效率比较低

利用LabVIEW编写 编写Fract_16的定点 算法程序 的定点FFT算法程序 利用 编写 的定点

Fract_16定点 算法程序后面板 定点FFT算法程序后面板 定点

Performance Test: My_FFT vs NI_FFT

Debug Mode VS. Release Mode
? Debug—Applies no compiler optimizations, which allows for C source-level debugging using Visual DSP++. This makes the embedded application larger in size. ? Release—Applies compiler optimizations, which does not allow for C source-level debugging. This makes the embedded application smaller in size and faster.

Debug Mode 测试程序

? ?

可以实时改变Core Voltage 可以测试库VI与自己编写的SubVI

Release Mode 测试程序

?

与front Panel无数据交换

Debug Mode下性能比较 I 下性能比较
Core Voltage (V) Core Frequency (MHz) 1024 FFT Elapsed Time* (ms) Ratio (My_FFT vs NI_FFT) (%)

NI_FFT

1.25 0.85

600 250 600 250

345 529 289 461

----84% 87%

My_FFT

1.25 0.85

*: Elapsed Time Calculated with LabVIEW Embedded Module for ADI Blackfin v1.0

Debug Mode下性能比较 II 下性能比较
Core Voltage (V) Core Frequency (MHz) 1024 FFT Elapsed Time* (ms) Ratio (LEMA v2.0 vs v1.0) (%)

NI_FFT

1.25 0.85

600 250 600 250

250 364 115 165

72% 69% 40% 36%

My_FFT

1.25 0.85

*: Elapsed Time Calculated with LabVIEW Embedded Module for ADI Blackfin v2.0

Release Mode下性能比较 下性能比较
Core Voltage (V) Core Frequency (MHz) 1024 FFT Elapsed Time* (ms) Ratio (LEMA v2.0 vs v1.0) (%)

NI_FFT

1.25 0.85

600 250 600 250

252 365 115 165

75% 71% 52% 46%

My_FFT

1.25 0.85

*: Elapsed Time Calculated with LabVIEW Embedded Module for ADI Blackfin v2.0

Additional Function with ELVIS

BF537 EZ-KIT Lite 功能扩展

NI ELVIS工作台功能 工作台功能

借助ELVIS实现动态功耗实时测量 实现动态功耗实时测量 借助
? ? 可以测定DSP Core与各个外设模块 可以测定 与各个外设模块 的实时功耗 功耗测定SubVI可以嵌入用户程序 可以嵌入用户程序 功耗测定

NI LabVIEW FPGA Module

Xilinx Spartan XC3S500E/1600E

LabVIEW FPGA软件工作模式(Host+FPGA) 软件工作模式( 软件工作模式 )

中嵌入VHDL程序模块 在LabVIEW FPGA中嵌入 中嵌入 程序模块

基于FPGA的模拟信号采集与滤波实验系统 的模拟信号采集与滤波实验系统 基于

下位机程序( 下位机程序(FPGA VI) )

上位机程序( 上位机程序(Host VI) )

基于FPGA的模拟信号采集与滤波实验程序 的模拟信号采集与滤波实验程序 基于

基于FPGA的模拟信号采集与滤波实验程序 的模拟信号采集与滤波实验程序 基于


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