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完整版链接：http://www.hongketest.com/portal.php?mod=view&aid=59 1. 概要 本篇文章主要介绍在 FPGA 设计中如何使用本 GXFPGA 驱动创建一个中断事件 / 请求 。 2. 简介 中断作为硬件与软件握手和同步的手段而被广泛使用，可用于表示硬件进程的完成或软件执行过程中的请求。 Gx3500 & GX3700/GX3700e 用户可编程 FPGA 板卡都支持这一特性，并向 FPGA 设计者开放专用的硬件中断引脚；软件方面，三个 API 函数用于中断管理和设置。 在开始编程设计之前，请进行以下准备： l 检查并更新 Gx3500 & GX3700/GX3700e 最新固件。 FPGA 包含设备的核心固件， FPGA 版本必须为 B003 及其以上。使用 虚拟软面板 （ GxFpgaPanel.exe ）对 GX3500 进行初始化后，点击 About 按钮，点击 Upgrade Firmware 按钮，然后浏览选择用于更新的固件文件（ .RPD 文件）。 l 检查并安装最新的 GXFPGA （ .exe ） 驱动 （ 1.2 或更高版本）。 3. 软件 用户可以 以下两种方式中选择一种方式处理硬件中断： l 无论中断事件 / 请求何时发生，都调用回调（ callback ）函数（ GxFpgaSetEvent ）。 l 等待，直到中断事件 / 请求发生或超时（ GxFpgaWaitOnEvent ） 3.1 GxFpgaSetEvent GxFpgaSetEvent(SHORT nHandle, SHORT nEventType, BOOL bEnable, Gt_EventCallback procCallback, PVOID pvUserData, PSHORT pnStatus) 此函数用于控制是否捕捉中断事件 / 请求，并设置用于处理中断事件 / 请求的回调函数。 nEventType ：捕捉的事件 / 请求类型。通常此值必须设置为 GT_EVENT_INTERRUPT 。 bEnable ：布尔量，控制启用或关闭中断事件 / 请求的创建。 procCallBack ：一个回调函数（函数指针）。 pvUserData ：一个指向用户数据（标量或结构体）的指针，在中断事件 / 请求发生时，会传递给回调函数。 注意： 回调函数原型必须符合以下形式，函数名可以任意。 GxFpgaCallBack(SHORT nHandle, SHORT nEventType, PVOID pvUserData) 3.2 GxFpgaWaitOnEvent GxFpgaWaitOnEvent(SHORT nHandle, SHORT nEventType, LONG lTimeout, PSHORT pnStatus) 此函数会阻止程序的执行，并等待中断事件 / 请求的发生。 nEventType ：捕捉的事件 / 请求类型。通常此值必须设置为 GT_EVENT_INTERRUPT 。 lTimeout ：超时（ ms ），用于设置等待中断事件 / 请求的时间，若在此时间内中断事件 / 请求没有发生则继续执行程序。 3.3 GxFpgaDiscardEvents GxFpgaDiscardEvents(SHORT nHandle, SHORT nEventType, PSHORT pnStatus) 此函数用于清除所有挂起的中断请求。 nEventType ：捕捉的事件 / 请求类型。通常此值必须设置为 GT_EVENT_INTERRUPT 。 4. 硬件 在进行 FPGA 设计时，可使用 IRQ （见 GX3500 用户手册 或 GX3700/GX3700e 用户手册 的 Pin Assignment Table ）引脚创建一个硬件中断事件 / 请求。 IRQ 引脚输入信号为上升沿时，创建中断事件 / 请求 5. 例程 / 范例 GXFPGA 驱动包含一个例程，演示如何进行中断事件 / 请求编程。参阅 …\GxFpga\Examples\C 文件夹内的 GxFpgaExampleC.cpp 与 GxFpgaExampleIRQx250ms.rpd （ FPGA 设计文件） 。 在例程中，每 250ms 创建一个中断事件 / 请求。

用户面对的常见的问题是如何根据系统来决定什么选用矩阵的大小。矩阵的大小关乎到成本，但性能也是如此。矩阵越大，信号线路将会越长，除非增加了减少加载额外的开关。 常见的误区是，一个矩阵应该连接在一个轴(Y)和UUT测试设备连接到轴(X)。这通常会导致系统非常的低效，矩阵的大小和成本通常是直接依赖于相交点的数目，也就是X轴的大小乘以Y轴的大小。 一个更有效的方法是，将测试设备和UUT连接在同一轴（X）上，即使用另一个轴(Y)提供的连接。如下所示： 这种方法要求X轴有一个大小与连接到测试设备的数量相等的UUT。 Y轴的大小不通过测试设备连接的数量来决定所需的连接数量。四线测量使用数字例如4 x4矩阵，Y轴的数量是足够。对于大多数测试系统，x6，x12或x16的混合体是一个适当的选择。系统可以更高效但成本越高。 测试系统要求要有很高的Y轴数目的话，LXI平台通常是一种更好的方法。 唯一使用这种方法的缺点是,每个路径由两个继电器接点串联连接,所以一些路径可能会有更高的阻力。虽然会有更短的路径，因为连接相对较近，因此减少铜损。 用户可能想要设计他们的系统，简化布线，UUT连接到一个连接器，而测试设备是一个不同的连接器。这可能只是实际有更多的面板空间，能够支持较大的开关系统的连接器。 我们还有许多LXI解决方案，提供很多种类。可以到产品介绍页去查看合适的LXI设备。 （本文译者：广州虹科电子科技有限公司 郑南润 有疑问请邮件咨询：znr@hkaco.com）

摘要 Autotestcon 2010 的主旨“ 45 年的支持创新——以光速前进”，这个主旨对军用 ATE 系统是非常有意义的，因为它强调努力保持二分法的最先进的测试能力，同时需要支持传统的老技术 – 可能是几十年，像 Autotestcon 本身一样长久。对于支持基于晶体管的离散电子器件、 TTL 、 CMOS 和其他在 1960~1970 年代期间兴起的技术的需求，使用围绕定制 ASIC 、高性能 FPGA 和逻辑电平搭建的测试系统呈现出独特的挑战。 上个世纪部署的系统，使用 CRT 监视器向技术人员或操作人员提供显示信息。这些监视器是基于模拟视频传输标准的，比如 RS170 、 NTSC （国家电视标准委员会， National Television Standards Council ）、 PAL （ 逐行倒相制式 ， Phase Alternating Line ）和其他相似的标准。现今， DVI 与 HDMI 数字视频广泛使用，很难找到商用 CRT 监视器了。但是在老旧的部署系统中 CRT 监视器依旧被广泛使用。 本篇文档是一个应用案例，使用基于 PXI 的仪器生成 NTSC 与 PAL 制式的简单彩条信号，用于支持 Mini Samson 或 Katlanit 远程控制武器站。通过集成现成的 PXI FPGA 板卡与在公共领域与少数商用领域可用的知识产权核心（ IP ， intellectual property core ），提供低成本的解决方案，支持生成用于测试 CRT 与 LCD 监视器的模拟与数字视频信号。 此种解决方案的灵活性步进可以满足原始的基本需求 - 生成彩条码型信号，还可以通过扩展包括更多复杂的测试码型。 关键字 ：视频信号发生器， PXI 视频信号发生器， FPGA 概览 Rafael 系统部门在 1990 年代开发了 Samson 远程控制武器站 （ RCWS ， Remote Controlled Weapon Station ） ，这是一个可令大量设备自动操作或远程控制的武器平台，支持的武器包括 5.56mm 、 7.62mm 和 12.7mm 机枪， 40mm 自动榴弹发射器，反坦克飞弹与观察哨。 Samson 远程控制武器站的一种变体形式，称为 Mini Samson 或 Katlanit ，早在 2000 年代就已研发，在 2006 年首次部署。 Geotest – Marvin Test Systems 被指派搭建一个用于测试 Katlanit 远程控制武器站组件的测试系统。 TS-230 测试系统可全方面地对 Katlanit 武器系统进行 CU （ Control Unit ）、 DU （ Display Unit ）与 GCHU (Gun Control Hand Unit) 的功能测试。这些待测组件包含了 RCWS 平台的 80% 。 CU 是 RCWS 系统的计算机，用于监测机枪与载具的相对位置，根据载具类型不同判断不能进行射击的位置与角度（比如，接近哨口边缘载的位置或载具前部特定角度），还支持其他 RCWS 控制功能与驱动命令。 DU 是 RCWS 瞄准的控制与显示单元，同时也显示这些单元的图像数据。 GCHU 是通过遥杆控制 CU ，由操作人员控制点火射击。 原始的测试需求要求使用定制的 DU 接口测试盒 进行手动测试。纯手动的测试系统的设计令集成度更加复杂，系统交互有限。未来的测试系统要求彩条信号发生器能够提供标准的 NTSC 或 PAL 制式视频信号进行 DU 自动测试。 TS-230 测试系统的升级包括基于 PXI 的彩条信号发生器，用于生成标准 NTSC 或 PAL 制式彩条视频信号；也支持生成其他码型，用于 测量视频码型的清晰度、亮度、角度、对比度。使用 PXI 彩条信号发生器后， DU 接口测试盒将会被淘汰，同时也会实现 DU 测试的完全自动化，提高测试能力，避免不必要的手动操作。 方案实施 通过集成多款 COTS （ Commercial Off-The-Shelf ）与控制软件，提供一个灵活、且低成本的解决方案，可用于测试传统的 NTSC 与 PAL 制式视频信号，也可用于测试 VGA 监视器。测试系统的核心是 Geotest GX3500 ，一款结合了 Altera Cyclone III FPGA 的 3U PXI FPGA 板卡（如图 1 ）。除了 Altera Cyclone III FPGA 的高性能与高等效逻辑门密度外， GX3500 也是此类应用的理想平台，因为在 GX3500 板卡上安装具有自定义接口的或集成了附加功能的扩展板卡，在本解决方案中就利用了扩展板卡的这两个用途。 图 1 基于 GX3500 的视频码型发生器结构 GX3500 FPGA 板卡 GX3500 的公共 是多样的，为本应用提供了一个现成的 PXI 平台，已包括视频信号发生器的硬件与固件组件。 GX3500 板卡上安装了两块 FPGA ，一块（称为 PXI Interface FPGA ）专用于连接至 PXI 总线，提供所有的握手、地址解码与其他 PXI 仪器所需要的功能。另一块 FPGA （称为 Cyclone III ），几乎是完全预留用于用户的特定应用， Cyclone III 的一小部分等效逻辑门资源用于连接另一块 PXI Interface FPGA 。通过 PXI Interface FPGA 将 PXI 总线与 Cyclone III 相连，在 Cyclone III 内部就不需要集成 PCI IP 核了，节省了开发时间并且为用户的特定应用（在本方案中就是视频信号发生器）节省了大量的等效逻辑门。可使用 Altera 的 Web 版 Quartus II 软件 进行 GX3500 的 Cyclone III FPGA 逻辑设计，此软件完全免费，可在 Altera 官网下载 。 视频信号发生器 IP 核 视频信号发生器的关键是 Altera 提供的开源 VGA 控制器 IP 核 。本项目的最初目的是生成 NTSC 与 PAL 复合视频信号，选择 VGA IP 核的原因是因为它能够提供与这些视频标准相似的分辨率。 VGA 控制器生成垂直与水平同步定时的视频数据，为扩展板卡中的 DAC 提供像素时钟；还具有内存管理功能，处理 512Kb x 3 SRAM 图像缓冲器，为 NTSC/PAL 编码器提供其他 VGA 控制，编码器与图像缓冲器都位于扩展板卡上。 视频信号发生器的输出被馈送至视频 DAC 。图像数据或者像素数据通过三个颜色（红、绿、蓝）通道传输，每通道分辨率 10 bit 。传输到视频 DAC 的数据通过 VGA IP 生成的像素时钟实现和同步与消隐控制的同步。 图像码型缓冲器 Cyclone III FPGA 不具有足够的内部内存储存一个完整的 640 x 480 VGA 图像，所以在扩展板卡上安装了一个外部 512Kb x 32 SRAM （ Static Random Access Memory ）。通过集成在视频 IP 核中的内存管理器单元控制 SRAM 。只要将一个位图图像写入到 SRAM 中，就会使图像以选定的视频制式输出（ VGA 、 NTSC 或 PAL ）——一旦该仪器处于运行状态。 视频 DAC （ ADV7123 ） ADV7123 是一款三通道、高速、数模转换器，由 Analog Devices 公司提供 。包括三个高速、 10 bit 视频 DAC （通道），具有差分输出与标准 TTL 输入接口 。 ADV7123 与很多高分辨彩色图像系统兼容，比如 NTSC （ RS-170A ）。 RGA 数据， VGA IP 核 接口至 ADV7123 的同步与消隐控制和像素时钟同步，像素时钟由 IP 核提供。像素时钟是通过图像（ 640 x 480 ）的水平与垂直分辨率、刷新率（ 60 Hz ）、回扫时间或消隐因素（ 0.8 ）经过简单的计算得出的。对于 640 x 480 的图像，像素时钟为 23.04 MHz 。 NTSC/PAL 编码（ AD725 ） ADV712 视频 DAC 的输出是 VGA 信号，为了支持 NTSC 与 PAL 视频信号，需要使用编码器 。 AD725 ，由 Analog Devices 公司提供，是一款低价、通用的 RGA-NTSC/PAL 编码器，此款编码器根据 NTSC 或 PAL 标准将红、绿、蓝彩色信号转换为相应的亮度（基带信号的幅度）与色度（副载波的幅度与相位）信号 。 为了支持 NTSC 或 PAL 视频标准，图像数据必须以交错的形式馈送至编码器。通常， VGA 是非交错的，所以必须在 VGA IP 核中添加控制，当断言时 IP 核以奇数 / 偶数交错形式馈送图像数据至编码器。编码器要求时钟是选择的视频标准的彩色副载波的 4 倍， NTSC 为 14.318180MHz ， PAL 为 17.734475MHz 。这些时钟由专用的晶体振荡器生成，以保证稳定性，并由 FPGA 控制的多路复用器进行选择。像素时钟与视频 DAC 的其他定时参数可进行适当的程控以满足 NTSC 或 PAL 制式的不同分辨率需求。图 2 为安装了满足特定应用需求的扩展板卡的 PXI FPGA 模块。 图 2 3U PXI 视频信号发生器模块 软件 通过读写 Cyclone III 的多个控制寄存器实现对视频信号发生器硬件的控制。底层驱动库提供一些函数，调用这些函数极性以下操作：加载图像、选择视频标准、使能硬件显示储存在 SRAM 缓冲器中的图像。驱动库以 DLL 形式发布，易于与任何基于 Windows 的编程语言集成。其中一个函数，用于加载位图图像至图像缓冲器，可令测试码型以选择的视频标准进行显示。函数访问 BMP 图像文件的路径与名称，并将 24 bit BMP 图像（每个颜色通道 8 bit ）转换为 30 bit （每个颜色通道 10 bit ），将数据向左移动 2 bit 以另 10 bit 码型的 MSB 对齐——有效地填充每个 10 位颜色通道的两个 LSB 。集成了视频测试码型发生器的测试系统如图 3 。高层控制包括预定义测试码型，可以通过主机选择并加载至视频信号发生器。用户可选视频标准 VGA 、 NTSC 或 PAL ，软件会设置相应的控制寄存器。 图 3 PXI 视频测试码型系统 总结 利用现今的技术与 PXI 平台，结合灵活的 FPGA 平台、一些商业上可用的组件与控制软件，提供了一种灵活且低成本、支持传统显示设备的视频测试解决方案。对于很多显示器与视频处理器的测试需求，使用标准的 PXI FPGA 产品与满足特定应用的扩展板卡可以提供一种低成本且紧凑的视频信号发生器——从此不再需要昂贵、单一的视频信号发生器。 阅读原文，点击 这里

本文提及了PXI开关模块在使用过程中产生热损耗/功耗的几点原因和一些解决办法。 前言 关于本篇文章所讨论的 PXI 模块功率理论适用任何 PXI 机箱供应商与 Pickering 的 LXI Modular Chassis (60-102/3/4) 。 PXI 标准规定机箱在使用了冷却降温手段后能够为每槽位提供 25W 的功率，要求冷却降温系统的气流从 PXI 模块底部流入顶部流出。 PXI 标准还要求 PXI 机箱能够为任意外设槽提供 6A 、 +5V 的开关操作常用功率 。 对于大电流与一些高密度开关应用，功率限制将会影响可闭合继电器的数量或模块允许的最大功率损耗。 每槽位 25W 功率限制是平均值，在时变条件下可超过此值，但是时长不应该超过 热时间常数 （通常测量为 2 分钟到 30 分钟时间，取决于结构），也就是说不能够长时间超过平均值 25W 。功率限制是平均值，但是若需大电流的槽位过多可能会导致机箱停机。 PXI 标准规定机箱可为外设槽时提供 大于 2A 的平均电流 @+5V 。 PXI 标准要求 PXI 供应商提供电源电流信息。 Pickering 在数据手册中提供了所有 PXI 模块的电源电流信息， PXI 机箱的数据手册中还提供了机箱电源供电能力信息。 Pickering 还在操作手册中为一些特殊情况中如何限制模块超过标准规定的热时间常数提供指导建议，例如 40-139 。在大多数情况下，用户不需要以超热时间常数的状态使用开关系统。 本文档用于在热管理与功率管理方面提供指导建议。 PXI 开关模块的功耗 理论上， PXI 开关模块的功耗源主要是三个方面： 静态负载功率 由模块的基础结构构成，包括 PCI 接口与继电器驱动。 PCI 接口负载一般很小；但是对于大的开关系统（例如 BRIC ），继电器驱动会消耗大量电流。 PCI 接口与继电器驱动会降低电流，无论机箱电源电压是 5V 还是 3.3V 。 继电器线圈电流 继电器的导通需要为线圈提供电流，随着闭合的继电器数量的增加，继电器线圈的功耗与模块的电流负载都会增加。 舌簧继电器 的线圈功耗比较低，典型值为 10mA ，然而 EMR 却很大。通常是 EMR 导致模块功率损耗增加与机箱电源供电能力下降的原因。 开关路径损耗 用户常常 忽视这个因素，但是开关路径损耗是引起模块过热甚至高温的主要原因。例如，一组 SPST 开关的通路路径额定电流为 2A ，路径电阻为 0.15 Ω ，那么每条路径的的功耗为 600mW 。高温会增加模块中镀铜电阻的阻值（每个 C form 电阻阻值会增加 0.039% ），阻值变大的电阻会以同倍数增加功耗。在一个模块中， 160 针的连接器可以支持 80 个 SPST 开关，不建议将所有开关路径进行闭合并激励 2A 电流，因为开关路径总功耗会高达 48W 。 大多数情况下，认为模块的静态负载是常数并且值相对偏小以简化热损耗的计算，所以在一些系统中静态负载不总是关键因素，例如在大规模矩阵模块中，当闭合的开关数量远远少于断开的开关数量时。继电器线圈负载可以根据供应商参数表中的线圈功率数据进行估算。 信号 功率损耗 / 开关路径功耗可以根据每条路径的电阻与电流值进行计算。因为不同路径的电阻与电流值不同，所以需要简化计算。通常，开关路径承载 额定电流的 33% 以上时，信号功率才会有明显损耗（开关路径损耗正比路径电流的平方，所以路经承载 33% 的电流，开关路径功耗大约为信号功率的十分之一） 简化计算后的数据表如下： PXI Power Calculation 。提供了一种估算模块功耗的方法。根据静态功率、继电器线圈功率、开关路径阻抗计算功耗后列表与画图，绿色方框内功耗小于 25W 。 12V 继电器 一些模块使用的继电器的线圈驱动电压为 12V ，例如汽车继电器或微波继电器。机箱的电源供电能力一般被限制在 +5V 以下，所以机箱电源如何为 12V 继电器提供足够的供电 电流 成为了一个疑点。微波继电器一般体积大，占用多个槽位，所以尽管它们会拉低机箱电源供电电流，但是一般不会出现机箱电源供电不足的问题。对于汽车继电器也有类似的情况，汽车继电器密度不是很高，一般不会出现机箱电源供电不足的情况。 可变速风扇 一些机箱中安装有可变速风扇，并且风扇可以设置为自动调速。对于一些比较关注风扇噪声的应用自动调速功能是个不错的选择，例如办公室环境。 当机箱内 负载热损耗 很低时，自动调速功能会将风扇调至低速模式。然而，当机箱内负载热损耗变化幅度较大或机箱内负载变化较大时，自动调速功能也会引起一些问题，下是导致问题的两个原因： 当机箱内有一个或两个产热量比较大的模块时，会导致机箱内局部温度过高，但是很可能不会触发风扇转换为高速运转模式，所以高热模块和机箱内的其他模块可能会因处于过热环境导致故障。 若机箱内有负载热损耗随时间大幅度变化的模块，可能会导致模块急速过热而机箱温度却变化缓慢，导致机箱风扇调速功能反应延时。 对与需要支持高热损耗模块的机箱，建议手动设置风扇而不是依赖自动调速功能。

          阿牛哥今天上午去北京国家会议中心参加第八届PXI 技术和应用论坛，看到和听到的都是PXI 与时俱进的标准自动化测试平台。由于会议现场不允许拍照和录像，阿牛哥只好努力做笔记，还在展示台上可以拍摄一些照片。         哈尔滨工业大学工孙圣和教授谈到测试测量的标准化，虚拟化，智能化和网络化等趋势。孙教授谈到了解决远程实时测试问题，公用网络的软时钟和纳米级的随机触发，还有软件无线电系统，确实值得大家好好学习。NI 公司副总裁Victor Mieres 谈到NI 公司和北京大学合作的“三网融合”研究项目，NI 公司与清华大学的混合动力汽车研究项目。PXI 在新兴产业领域很广的。        阿牛哥听到NI 公司Brirger Scheider 的从模拟视频到数字视频 全方位的视频解决方案。听到高处理能力的测试架构还有NI Video Master 硬件测试。3D视频信号测试项目协议支持，左眼图测试还有右眼图测试还是有很有技术含量的。听到一些专业厂商的软件无线电应用，PXI 定时与同步技术问题，阿牛哥觉得受益很多。阿牛哥看到展台上的安捷伦公司，北京航天测控公司，聚星公司等产品方案，都是最新的测试方案。