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　　NI公司的LabVIEW 图形化编程开发平台具有一系列的优点，它不同于VHDL等基于时序的语言，而是一种基于信号流向的语言，程序运行过程和真实硬件电路运行原理相似，用LabVIEW编程的过程就像设计电路图一样。另外它有不需要预先编译就存在语法检查和调试过程使用的数字探针，其丰富的函数、数值分析、信号处理和设备驱动等功能，都是十分优越的。LabVIEW将广泛的数据采集、分析与显示功能集中在了同一个环境中，可以在自己的平台上无缝地集成一套完整的应用方案。　2.3 数字量输入/输出设计

　　直接将通用背板的FPGA端口引到前端接口板，根据测试对象的接口电路，如27 V/开、地/开等形式，选择继电器、OC门、光耦隔离等方式，实现数字量的输入和输出。

　　2.4 串口电路设计

　　由于FPGA板卡具有便利的输入输出控制功能，利用FPGA 板卡可以很方便的通过连接不同的接口芯片选择相应的串口模式。MAX490是低功耗收发器，用于RS 485 与RS 422通信。它具有一个驱动器和一个接收器，驱动器摆率不受限制，可以实现最高2.5 Mb/s的传输速率。驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态，防止过度的功率损耗。接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。如图5所示，通过连接低功耗收发器MAX490可以实现RS 422通信，而改接SP3223芯片后就可以实现RS 232通信，区别只是在于FPGA中建立的UART逻辑模块有所不同，进一步显示了系统良好的通用性。

　　串口电路

　　2.5 电气隔离设计

　　由于该系统为模拟/数字混合信号系统，电路中的噪声会对数模和模数转换精度造成影响，因此在电路的实现上应该对板卡芯片进行降噪和隔离保护，这样既避免了不同信号之间的相互影响，提高了系统的共模抑制能力，也使得一些比较昂贵的芯片不会因为外部信号的不稳定而烧毁。

　　传统的隔离方式是对每个通道都使用电容耦合模拟隔离芯片ISO124等进行隔离。这类隔离方式其输入和输出分别由两组直流电源供电，而且存在较大的漂移，输出信号通常存在纹波，尤其当信号比较小时，输出的相对误差会增大。因此，还需要对输出信号进行滤波、调零等调理措施，使得系统电路比较复杂。

　　光电耦合器性能优越，具有良好的抗干扰能力，因而被广泛地应用于输入和输出信号的电气隔离。使用HCPL2630 等高速光耦进行光耦隔离，只需要一组直流供电电源，电路十分简单。其良好的电绝缘能力和抗干扰能力使得模拟地和数字地分开，消除了共模电压影响。系统选用串行而非并行的ADC和DAC，只需要隔离三路的SPI总线数字信号，这样进一步简化了电路设计。 硬件设计

　　以前端接口板a的实现为例，其主要构成为16位的D/A转换器DAC7731模块、14位A/D转换器TLC3574模块及其他辅助电路。

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　　2.1 D/A转换电路

　　DAC7731 为16 位的数字模拟转换芯片，其内部提供+10 V 的参考电压。将其模拟量输出通过引脚设置为-10~+10 V 的电压范围。DAC7731 具有带双缓冲的标准三线SPI串行接口，允许模拟输出的异步更新。如图3 所示，它还有一个串行数据输出线以实现多片DAC7731的链接。系统工作时由LabVIEW图形化编程开发平台通过FPGA生成和发送DAC7731芯片的SPI接口和时序控制信号，通过SDI信号依次将需要转换的数据以从最后一片到第一片的顺序发送给每片DAC7731，之后通过C-S 和LADC 信号实现多片DAC7731的同步转换输出。

　　D/A转换电路

　　2.2 A/D转换电路