为Blackfin ADSP-BF537评估板创建实时激励/响应系统
时间：2020-12-13
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概览
Blackfin® ADSP-BF537 EZ-KIT Lite®评估板配备有基于NI教育实验室虚拟仪器套件的I/O连接器，它可以连接到NI公司的数据采集硬件或者NI ELVIS工作站上。这篇文档解释了在Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板上进行音频数据编解码的输入输出信号选项。这篇文档还讨论了在这块评估板上创建实时激励/响应系统的不同方法。
供DSP开发人员使用的虚拟仪器
NI公司率先提出了用于测试和测量应用的革命性方法，即虚拟仪器。利用虚拟仪器，工程师们使用软件来定义模块化硬件的功能（如数据采集等），来迅速创建出用户自定义的测量设备。通过灵活的软件环境，用户自定义的测量系统可以实现数据采集、分析、数据表示等功能，以完全满足测试设备的需求。Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite ELVIS I/O连接器就是基于虚拟仪器的概念构建的，它可以允许用户扩展PC机的功能并将其转换成用于DSP
设计的分析工具。
驱动软件是对DAQ硬件的寄存器进行直接编程并管理硬件操作及与计算机资源(如处理器中断、DMA和存储器)集成的软件层。大多数DAQ应用程序都使用驱动软件作为开发环境，如LabVIEW，与DAQ硬件的接口。驱动软件隐藏了硬件编程中低级而复杂的细节，从而给用户提供了易于理解的接口或者单独的应用程序。Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite就包含了使用LabVIEW和NI-DAQmx驱动软件来构建独立测量程序的实例。因为插入式DAQ设备没有像传统示波器或者万用表那样的直接连到硬件上的显示设备，所以软件就是系统的用户接口。软件对变送器、信号调理、DAQ硬件和分析硬件进行集成，使之成为完整的功用强大的DAQ系统。
虚拟仪器系统的关键部件就是集成化的软件构架，它实现了用模块化结构来构建高性能的自动化测量和控制系统。为了实现性能最优化、易于开发、系统级的协同等目标，系统的各个模块必须独立但又紧密集成在一起。这个模块化的集成构架使得用户可以在系统需求改变时，快速构建并且容易地调整测量系统。使用紧密集成的软件构架来开发测量和自动化系统有很多好处，包括：
利用专为测量和控制系统设计的快速应用程序开发工具在开发、部署、维护和调整过程中显著地提高生产率。
提高了测量和自动化系统的性能，因为每个级别上的工具都被设计用于协同工作，以实现最优的系统性能。
集成得更加紧密的系统将大量不同测量设备整合成高级系统从而可方便地与组织内的其它子系统进行连接。
降低了整个产品生命周期的成本。
图1 测量和控制服务软件
图1中所示的测量和控制服务软件在实现模块化的基于计算机和网络的测量系统时扮演了至关重要的角色。这款软件的部件包含了灵活而高级的应用编程接口(API)、集成化驱动引擎和配置管理器，它们必须集成在一个应用程序开发环境(ADE)中，如LabVIEW，来获得最优异的系统性能和开发效率。测量和控制服务软件中的特定任务包含了测量设备的集成以及对测量设备的本地和分布式配置和编程。需要更多关于测量和控制服务软件框架的信息，请阅读下面链接给出的《在测量和自动化应用中使用集成化软件构架提高生产效率》白皮书。
用户可以使用LabVIEW开发环境将测量任务集成到产品设计流程中去，从而简化Blackfin的设计流程。例如，用户可以在外设中集成视频和音频信号来扩展调试系统，还可以集成VisualDSP++自动化软件来为不同的DSP算法开发测试序列。利用LabVIEW高度集成的框架和NI公司的硬件，用户可以快速构建系统，提供所需的功能。
Blackfin ADSP-BF537 ELVIS连接器
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite ELVIS连接器可以直接连接到NI ELVIS工作站或者NI公司的数据采集硬件上来创建实时的激励/响应系统。另外，Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板还允许在系统中使用不同的信号类型和信号路径。图2显示了Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite电原理图的一部分，用户可使用它对电路板进行配置。
使用函数发生器开关(SW8)来选择输入评估板音频放大器的源(左声道输入还是右声道输入)。函数发生器开关有以下开关选项：
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite电路板包含一个微型音频连接器，可以通过LEFT_IN和RIGHT_IN管脚进行选择。
为了从NI数据采集板或函数发生器等数据采集设备获取信号，可以在连接到Blackfin 537 ELVIS连接器上的信号DAC0和DAC1间进行选择。
选择FUNC_OUT信号，将Blackfin ADSP-BF537评估板与NI ELVIS工作站一起使用。
图2 Blackfin ADSP-BF537的配置DIP开关
NI公司可以提供名为ELVIS_To_MIO Adapter (EMA，部件号码为192400A-01)的特殊转换板，它可以将ADSP-BF537 ELVIS连接器直接转换成68管脚的NI数据采集连接器。需要了解EMA适配器板的管脚映射名称，请查阅Pin Names for ELVIS_ADI_MIO.xls。
使用NI ELVIS创建激励/响应系统
NI ELVIS，如图3所示，是专为大学的科研和工程类实验室设计的基于LabVIEW的设计和原型开发环境。NI ELVIS包含如下部分：
基于LabVIEW的虚拟仪器(图4)
多功能数据采集(DAQ)设备
台式工作站(图5)
原型电路板
这四部分结合在一起，为大多数教育实验室提供了所需的易于使用的仪器套件。NI ELV
IS是用于学术课程(从lower-division课程到基于项目的高级课程)作业的理想选择。由于系统是基于LabVIEW的，NI ELVIS提供了灵活而完整的数据采集和原型化功能。通过在DSP实验中使用NI ELVIS，可以为学生们提供前沿的基于虚拟仪器的教育。需要更多关于NI ELVIS的信息，请查阅下面给出的NI ELVIS链接。
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板可以直接连接到NI ELVIS工作站上。使用基于ELVIS的虚拟仪器，用户可以测量：
DSP输入输出电流
DSP电流
DSP电压
用户还可以：
利用自定义的模拟信号作为激励输入到Blackfin ADSP-BF537评估板
控制Blackfin ADSP-BF537电路板上的数字I/O发光二极管
利用Blackfin处理器产生自定义的中断或者定时事件
例如，用户可以非常容易地使用虚拟仪器来产生复杂的模拟波形来激励Blackfin评估板。使用自定义的信号类型，用户可以不受限制地进行实时激励信号的合成。
图5 ELVIS工作站
利用NI公司数据采集硬件来创建激励/响应系统
使用灵活的LabVIEW图形化编程和模块化硬件，如NI公司M系列数据采集硬卡，科学家和工程师们可以设计能够完全满足所测DSP设备需求的实现激励/响应系统。Blackfin ADSP-BF537 ELVIS连接器和NI公司的ELVIS转MIO适配器(EMA)使用户可以将Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板与NI数据采集卡进行连接。
与NI ELVIS相似，用户可以直接将Blackfin ADSP-BF537评估板连接到NI数据采集卡上。使用M系列数据采集卡，用户可以测量：
DSP输入输出电流
DSP电流
DSP电压
用户还可以：
利用复杂的模拟信号作为激励输入到Blackfin ADSP-BF537评估板
利用Blackfin处理器产生自定义的中断或者定时事件
用户可以使用与对NI ELVIS进行编程相同的软件来对NI数据采集系统编程，因此用户还可以很容易地创建复杂的模拟波形来激励Blackfin评估板。使用自定义的信号类型，用户可以不受限制地进行实时激励信号的合成。再举一个例子，假设你需要更好地了解特定软件算法在DSP上的实时电流消耗。使用Blackfin ADSP-BF537评估板和虚拟仪器硬件，用户可以开发DSP代码，在软件的开始和结束部分翻转GPIO的电平。用户可以通过Blackfin ELVIS I/O连接器直接访问从Blackfin ADSP-BF537输出的GPIO电平以及以泄流电阻电压形式表示的实时DSP电流。凭借对算法时间和实时电流消耗的了解，用户可以降低由低功耗设计所带来的编程挑战。
结论
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板配备有基于NI ELVIS的I/O连接器，使得用户可以直接连接到NI ELVIS或数据采集卡上。
NI ELVIS可同时满足教师和学生们的需求。它提供了易于学生们使用的经济而高度个性化的环境。凭借着功能强大的软件套件和便捷的服务功能，NI ELVIS成为入门型和高级课程理想的解决方案。通过在DSP实验中使用NI ELVIS，教师们可以为学生们提供前沿的基于虚拟仪器的教育。
集成了Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite板的NI数据采集硬件和模块化仪器，可以降低开发应用程序及产品进入市场的时间。通过将实时激励/响应信号与直接的能耗测量相结合，用户可以在设计和调试阶段更好地了解到应用方案的性能表现。
Blackfin® ADSP-BF537 EZ-KIT Lite®评估板配备有基于NI教育实验室虚拟仪器套件的I/O连接器，它可以连接到NI公司的数据采集硬件或者NI ELVIS工作站上。这篇文档解释了在Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板上进行音频数据编解码的输入输出信号选项。这篇文档还讨论了在这块评估板上创建实时激励/响应系统的不同方法。
供DSP开发人员使用的虚拟仪器
NI公司率先提出了用于测试和测量应用的革命性方法，即虚拟仪器。利用虚拟仪器，工程师们使用软件来定义模块化硬件的功能（如数据采集等），来迅速创建出用户自定义的测量设备。通过灵活的软件环境，用户自定义的测量系统可以实现数据采集、分析、数据表示等功能，以完全满足测试设备的需求。Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite ELVIS I/O连接器就是基于虚拟仪器的概念构建的，它可以允许用户扩展PC机的功能并将其转换成用于DSP
设计的分析工具。
驱动软件是对DAQ硬件的寄存器进行直接编程并管理硬件操作及与计算机资源(如处理器中断、DMA和存储器)集成的软件层。大多数DAQ应用程序都使用驱动软件作为开发环境，如LabVIEW，与DAQ硬件的接口。驱动软件隐藏了硬件编程中低级而复杂的细节，从而给用户提供了易于理解的接口或者单独的应用程序。Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite就包含了使用LabVIEW和NI-DAQmx驱动软件来构建独立测量程序的实例。因为插入式DAQ设备没有像传统示波器或者万用表那样的直接连到硬件上的显示设备，所以软件就是系统的用户接口。软件对变送器、信号调理、DAQ硬件和分析硬件进行集成，使之成为完整的功用强大的DAQ系统。
虚拟仪器系统的关键部件就是集成化的软件构架，它实现了用模块化结构来构建高性能的自动化测量和控制系统。为了实现性能最优化、易于开发、系统级的协同等目标，系统的各个模块必须独立但又紧密集成在一起。这个模块化的集成构架使得用户可以在系统需求改变时，快速构建并且容易地调整测量系统。使用紧密集成的软件构架来开发测量和自动化系统有很多好处，包括：
利用专为测量和控制系统设计的快速应用程序开发工具在开发、部署、维护和调整过程中显著地提高生产率。
提高了测量和自动化系统的性能，因为每个级别上的工具都被设计用于协同工作，以实现最优的系统性能。
集成得更加紧密的系统将大量不同测量设备整合成高级系统从而可方便地与组织内的其它子系统进行连接。
降低了整个产品生命周期的成本。
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图1 测量和控制服务软件
图1中所示的测量和控制服务软件在实现模块化的基于计算机和网络的测量系统时扮演了至关重要的角色。这款软件的部件包含了灵活而高级的应用编程接口(API)、集成化驱动引擎和配置管理器，它们必须集成在一个应用程序开发环境(ADE)中，如LabVIEW，来获得最优异的系统性能和开发效率。测量和控制服务软件中的特定任务包含了测量设备的集成以及对测量设备的本地和分布式配置和编程。需要更多关于测量和控制服务软件框架的信息，请阅读下面链接给出的《在测量和自动化应用中使用集成化软件构架提高生产效率》白皮书。
用户可以使用LabVIEW开发环境将测量任务集成到产品设计流程中去，从而简化Blackfin的设计流程。例如，用户可以在外设中集成视频和音频信号来扩展调试系统，还可以集成VisualDSP++自动化软件来为不同的DSP算法开发测试序列。利用LabVIEW高度集成的框架和NI公司的硬件，用户可以快速构建系统，提供所需的功能。
Blackfin ADSP-BF537 ELVIS连接器
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite ELVIS连接器可以直接连接到NI ELVIS工作站或者NI公司的数据采集硬件上来创建实时的激励/响应系统。另外，Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板还允许在系统中使用不同的信号类型和信号路径。图2显示了Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite电原理图的一部分，用户可使用它对电路板进行配置。
使用函数发生器开关(SW8)来选择输入评估板音频放大器的源(左声道输入还是右声道输入)。函数发生器开关有以下开关选项：
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite电路板包含一个微型音频连接器，可以通过LEFT_IN和RIGHT_IN管脚进行选择。
为了从NI数据采集板或函数发生器等数据采集设备获取信号，可以在连接到Blackfin 537 ELVIS连接器上的信号DAC0和DAC1间进行选择。
选择FUNC_OUT信号，将Blackfin ADSP-BF537评估板与NI ELVIS工作站一起使用。
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图2 Blackfin ADSP-BF537的配置DIP开关
NI公司可以提供名为ELVIS_To_MIO Adapter (EMA，部件号码为192400A-01)的特殊转换板，它可以将ADSP-BF537 ELVIS连接器直接转换成68管脚的NI数据采集连接器。需要了解EMA适配器板的管脚映射名称，请查阅Pin Names for ELVIS_ADI_MIO.xls。
使用NI ELVIS创建激励/响应系统
NI ELVIS，如图3所示，是专为大学的科研和工程类实验室设计的基于LabVIEW的设计和原型开发环境。NI ELVIS包含如下部分：
基于LabVIEW的虚拟仪器(图4)
多功能数据采集(DAQ)设备
台式工作站(图5)
原型电路板
这四部分结合在一起，为大多数教育实验室提供了所需的易于使用的仪器套件。NI ELV
IS是用于学术课程(从lower-division课程到基于项目的高级课程)作业的理想选择。由于系统是基于LabVIEW的，NI ELVIS提供了灵活而完整的数据采集和原型化功能。通过在DSP实验中使用NI ELVIS，可以为学生们提供前沿的基于虚拟仪器的教育。需要更多关于NI ELVIS的信息，请查阅下面给出的NI ELVIS链接。
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板可以直接连接到NI ELVIS工作站上。使用基于ELVIS的虚拟仪器，用户可以测量：
DSP输入输出电流
DSP电流
DSP电压
用户还可以：
利用自定义的模拟信号作为激励输入到Blackfin ADSP-BF537评估板
控制Blackfin ADSP-BF537电路板上的数字I/O发光二极管
利用Blackfin处理器产生自定义的中断或者定时事件
例如，用户可以非常容易地使用虚拟仪器来产生复杂的模拟波形来激励Blackfin评估板。使用自定义的信号类型，用户可以不受限制地进行实时激励信号的合成。
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图3 NI ELVIS虚拟仪器套件
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图4 ELVIS仪器
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图5 ELVIS工作站
利用NI公司数据采集硬件来创建激励/响应系统
使用灵活的LabVIEW图形化编程和模块化硬件，如NI公司M系列数据采集硬卡，科学家和工程师们可以设计能够完全满足所测DSP设备需求的实现激励/响应系统。Blackfin ADSP-BF537 ELVIS连接器和NI公司的ELVIS转MIO适配器(EMA)使用户可以将Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板与NI数据采集卡进行连接。
与NI ELVIS相似，用户可以直接将Blackfin ADSP-BF537评估板连接到NI数据采集卡上。使用M系列数据采集卡，用户可以测量：
DSP输入输出电流
DSP电流
DSP电压
用户还可以：
利用复杂的模拟信号作为激励输入到Blackfin ADSP-BF537评估板
利用Blackfin处理器产生自定义的中断或者定时事件
用户可以使用与对NI ELVIS进行编程相同的软件来对NI数据采集系统编程，因此用户还可以很容易地创建复杂的模拟波形来激励Blackfin评估板。使用自定义的信号类型，用户可以不受限制地进行实时激励信号的合成。再举一个例子，假设你需要更好地了解特定软件算法在DSP上的实时电流消耗。使用Blackfin ADSP-BF537评估板和虚拟仪器硬件，用户可以开发DSP代码，在软件的开始和结束部分翻转GPIO的电平。用户可以通过Blackfin ELVIS I/O连接器直接访问从Blackfin ADSP-BF537输出的GPIO电平以及以泄流电阻电压形式表示的实时DSP电流。凭借对算法时间和实时电流消耗的了解，用户可以降低由低功耗设计所带来的编程挑战。
结论
Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite评估板配备有基于NI ELVIS的I/O连接器，使得用户可以直接连接到NI ELVIS或数据采集卡上。
NI ELVIS可同时满足教师和学生们的需求。它提供了易于学生们使用的经济而高度个性化的环境。凭借着功能强大的软件套件和便捷的服务功能，NI ELVIS成为入门型和高级课程理想的解决方案。通过在DSP实验中使用NI ELVIS，教师们可以为学生们提供前沿的基于虚拟仪器的教育。
集成了Blackfin ADSP-BF537 EZ-KIT Lite板的NI数据采集硬件和模块化仪器，可以降低开发应用程序及产品进入市场的时间。通过将实时激励/响应信号与直接的能耗测量相结合，用户可以在设计和调试阶段更好地了解到应用方案的性能表现。