👩‍❤️‍💋‍👩 🥗 🕴️ 我们在LabVIEW中编写FPGA加载器。第一部分 ❗️ 🏽 👩🏿‍🏭

坦率地说，大多数“普通”程序员对LabVIEW技术持attitude昧态度。在这里，您可以争论很长时间，但无济于事。网络上有许多LabVIEW程序示例，使情况更加恶化，但是它们全都面向初学者，归结为“哦，看它有多简单，将扭转连接到指示器，扭转旋钮，数字变化”，或者充其量是在循环图中显示一个随机数或正弦，所有这些都伴随着一个愤怒的界面，它以巨型拨动开关，旋钮和百分表为形式。就个人而言，这种有意识的简化方法使我很烦。在简短的系列文章中，我将尝试向读者介绍在LabVIEW中开发应用软件的过程。为了不花太多时间在主题领域，我们将使用详细的算法以MPSSE模式通过FTDI将配置文件上传到FPGA（通过USB将配置下载到FPGA或拆卸FTDI MPSSE ）。在本文中，我将展示如何使用LabVIEW语言实现相同的FPGA加载器。

如上所述，串行无源（SP）模式下的FPGA加载算法和FTDI操作原理在上一篇文章中已有很好的描述。我不会重复自己。我们认为该算法已经过测试并被认为是合适的。是的，假设读者至少对LabVIEW概念有初步的了解，并且精通经典编程。

尽管创建引导加载程序的过程不需要花费很多时间，但是对该过程的描述并没有适合一篇文章的内容，因此将有一个小系列。由于实验阶段已经完成，并且我对算法的可操作性充满信心，所以我将允许我自己从用户界面开始开发。在第一篇文章中，我们将创建加载程序用户界面并实现程序结构。在第二个-通过FTDI驱动程序dll中，我们实现了* .rbf文件的加载到FPGA中。

为了提高对话效率，回顾LabVIEW中采用的术语并不是多余的。在LabVIEW中，应用程序称为虚拟仪器，也称为VI，也简称为虚拟仪器或VI。 VP有两个“方面”：控件和指示器所在的前面板，以及互连这些元素并实现功能和数据处理流程的框图（框图）。通常，VP具有分层结构；顶级VP中的所有VP通常称为子设备或SubVI。

使用者介面

我们的应用程序应将配置文件加载到FPGA中。同时，我们的意思是可以将多个FTDI同时连接到计算机，其中一些FTDI可能用于配置FPGA。我建议从下拉列表中选择设备，通过带有路径输出的按钮选择文件。要开始下载，请添加“程序”按钮。虚拟LED将指示操作状态。启动LabVIEW。

将所需元素添加到前面板（Front Panel）。我将为副总裁使用“银色”样式。下图显示了结果，所有元素均处于原始状态。通过名称，如果有必要，它们很容易在调色板中找到。

我们编辑元素：我们转移，拉伸，添加题词-我们将其带到所需的形式。实际上，这里需要设计师的手，但是我可以：

和框图：

我引起你的注意。每个元素都有两个用于确定名称的属性-标签和标题。

第一个属性设置元素的名称，以该名称显示在程序框图上。与Caption不同，Label在VI执行期间无法更改。结合此功能，建议您在前面板的VI中隐藏标签并显示标题。对于Label，想出一个有意义的名称，作为经典编程语言中的变量，最好是拉丁布局。对于Caption，我们将引入一个以人为本的名称，该名称可能会很长，包括空格，并在必要时使用俄语。使用LabVIEW，您可以自定义标题的显示字体。我必须说，没有人会迫使我们惹上字幕：任何题词都可以在任何自由地方直接在FP上进行。

我们根据经典方案实现VP操作：While循环和事件处理程序。 While程序框图中添加一个While循环（编程->结构-> While循环），并添加一个事件处理程序结构（编程->结构->事件结构）。

事件结构的简要帮助

该结构等待事件发生，然后执行相应的处理程序。事件的结构具有一个或几个子图-事件处理程序，即所谓的案例，在事件发生时执行其中一种。使用左上角的终端，您可以指定结构预期发生事件的毫秒数。如果在此期间未发生任何事件，则将执行“超时”子图。默认值为负1，表示超时永不过期。

事件选择器标签指示哪些事件触发了当前案例。要查看其他处理程序，可以单击事件名称旁边的向下箭头。
timeout终端设置等待事件的毫秒数。如果该值不是-1，则必须实现“超时”子图。
用于输入动态事件的终端。默认情况下不显示此终端。要显示它，请在上下文菜单中选择“显示动态事件终端”。
事件数据节点。事件发生时，LabVIEW将生成与此事件相关的数据。该节点将此数据提供给处理程序。您可以使用鼠标垂直调整节点的大小并选择必要的元素。一些数据（例如Type和Time对于所有事件都是通用的，而其他数据（例如Char和VKey ）则取决于所配置事件的类型。
事件过滤器节点定义事件数据，您可以在用户界面处理该数据之前对其进行修改。该节点仅显示在可进行过滤的处理程序中。您可以将项目从事件数据节点连接到事件过滤器节点并将其更改。您也可以通过将新值连接到节点终端来更改这些事件。如果我向Discard?终端提交了true ，是否可以完全取消接口对事件的反应Discard? 。如果未将值连接到过滤器元素，则此数据元素保持不变。
与Case结构一样，事件结构也支持隧道。如果在一种情况下添加隧道，则会为每个处理程序自动创建该隧道。但是，默认情况下，不需要在每个处理程序中连接事件结构的输出隧道。所有未连接的隧道均使用默认值作为隧道数据类型。潜在地，这可能导致难以检测的错误。您可以返回在所有处理程序中都应以有线方式连接隧道的模式，为此，请在上下文菜单中选择“使用默认，如果未有线”。

首先，我们将注意循环如何结束和退出程序。最简单的方法是添加一个停止按钮，该按钮将停止循环，但是我认为习惯上是在窗口的右上角用一个红色的叉结束该程序。
将适当的处理程序添加到Event Structure 。在上下文菜单中，选择“添加事件案例”。作为事件的来源，选择“ This VI”，事件指示“ Panel Close？”。

编辑活动

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请注意，如果选择“面板关闭”（没有问题），则此事件没有过滤器，因此无法撤消。如果有问题，那么当您单击十字架时，我们可以控制并独立正确地完成程序。在“面板关闭？”中通过隧道，我们将布尔常量true与终端连接，以停止while 。输入“放弃？” 也做到了。

现在没有明显的细微差别：如果当前的VI不是在LabVIEW环境中启动的，而是以已编译应用程序的形式启动的，则单击叉号不会关闭窗口，而是会停止应用程序，这是我们不需要的。为了解决这个问题，在主循环完成之后，我们将检查我们是处于开发环境还是处于程序模式，如果仍处于程序模式，则将结束应用程序。为了了解当前VI的运行位置，请使用属性节点（编程->应用程序控制->属性节点）。该节点通过引用该对象提供对对象属性的访问。在这种情况下，我们应该获得整个应用程序的链接。从同一选板中选择VI Server Reference常量。将常量设置为框图后，需要将其类型更改为“ This Application （鼠标左键）。我们将结果链接与属性节点连接。选择Application:Kind Property属性Application:Kind Property -返回运行当前VI的LabVIEW系统的类型。我们将属性的输出连接到案例结构，添加“运行时系统”案例，在此结束应用程序（ Quit LabVIEW ）。为了使该块在循环之后而不是之前执行，我们将输入端子error in通过隧道连接到循环中。

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现在，当您启动程序时，可以通过单击窗口的十字架来停止它。启动的程序如下所示：

在我看来，很多多余的。进入VI属性（文件-> VI属性菜单），选择“窗口外观”类别，设置自定义。

关闭菜单的显示（它保持在编辑模式），关闭滚动条，在应用程序运行时隐藏工具栏（运行时显示工具栏）。我们禁止调整窗口大小，我们允许最小化和最小化窗口。更好：

当然，删除“ National Instruments。LabVIEW Evaluation Software”字样是值得的，但是我还不想购买家用计算机的许可证，我们将忍受该字样并管理45天的试用期。

自然地，您可以调整背景颜色和每个元素，选择字体，但是我不是设计师，但是有些事情告诉我，我只会使它变得更糟。

仪器清单

VP应该向用户提供适合于FPGA固件的连接到计算机的设备列表，以便用户可以选择所需的设备。在FTD2XX库中， FT_CreateDeviceInfoList和FT_GetDeviceInfoDetail函数用于此目的。如前一篇文章所述，驱动程序库可用于使用FTD2XX API。 LabVIEW提供了一种与动态库进行交互的便捷机制-“调用库功能节点”节点，可在“连接性->库和可执行文件”选项板中找到。应该配置函数调用节点：首先，指定dll的路径（“函数”选项卡），然后系统扫描库并提供在“函数名称”列表中选择函数名称的方法-选择FT_CreateDeviceInfoList ，调用约定-选择stdcall（WINAPI） 。其次，在“参数”选项卡上，您需要输入功能参数列表，其中列表的第一个元素是返回值。在这里最好记住API文档或头文件。在“功能原型”区域中设置参数时，将显示导入功能的原型。当文档中的签名与配置的原型匹配时，单击“确定”。

假设扫描应该每秒执行一次。我们将调用节点放置在“超时”选项卡上事件处理程序的结构中，将等待时间设置为1000毫秒。我们在节点引脚上添加了指示器，如果一切都正确完成，则在启动VI时，应显示已连接FTDI的设备数量：

前面板和框图

可点击的图片

同样，为FT_GetDeviceInfoDetail函数创建一个节点。该函数的原型是：

 FTD2XX_API FT_STATUS WINAPI FT_GetDeviceInfoDetail( DWORD dwIndex, LPDWORD lpdwFlags, LPDWORD lpdwType, LPDWORD lpdwID, LPDWORD lpdwLocId, LPVOID lpSerialNumber, LPVOID lpDescription, FT_HAN

在描述参数时，应注意lpdwFlags ， lpdwType ， lpdwID ， lpdwLocId作为指针传递给uint32 。参数lpSerialNumber和lpDescription是字节字符串（具有空终止符的char数组）的本质。调用节点中的此类参数可以通过各种方式设置格式，您可以将其输入8位字的数组中，但是我认为最方便的是立即表明这是一个字符串并设置期望的大小。在这种情况下，输出将立即是有效的“迷宫”行，并且不需要其他转换。

调用库功能

此函数通过dwIndex序列号返回信息。如果将多个FTDI连接到计算机，则为了读取每个转换器的信息，必须循环调用该功能。循环的迭代次数将由先前的函数FT_CreateDeviceInfoList 。

前面板和框图

可点击的图片

有一个不愉快的功能：呼叫节点的所有端口必须至少在一侧连接。因此，在环路中为不打算使用的输出端子建立了隧道。

Types数组包含FTDI芯片类型，我们需要它们以将选择范围限制为仅支持MPSSE，并且有可能用于FPGA编程。但是，使用“幻数”操作不方便-我建议以enum的形式排列FTDI类型。而且，这样的enum已经在ftd2xx.h头文件中。在LabVIEW中，可以使用两个控件来创建枚举：文本环和枚举本身。两者都包含带有数字值的字符串列表，可以在它们之间进行切换。主要区别在于“枚举”要求数字值是连续的整数，而“文本环”具有更大的自由度-您可以指定任何值。

枚举创作

我们手动输入值，很遗憾没有从C导入enum函数

在前面板上，该指示器如下所示

左键选择一个值

为了链接和同步创建列表的所有未来实例，使用“ Make Type Def”很方便。（通过项目上下文菜单选择）。结果，将创建一个自定义数据类型。新类型放置在扩展名为* .ctl的单独文件中。编辑此文件将修改此元素的所有实例。我认为不应该解释这样做有多方便。可以从实例的上下文菜单中选择“打开Type Def”来访问定义文件，在同一菜单中，您应注意“从Type Def自动更新”项。和“从Type Def断开连接”。

我们将Types指示器更改为FTDI Type的指示器数组，因此，当VI启动时，将显示所连接转换器的类型：

找到三个设备

很容易注意到，在“超时”情况下，结果代码的功能已经完成，因此可以将其移至单独的SubVI。选择我们要传输到子设备的元素，然后从主菜单“编辑”中选择“创建SubVI”。

已创建子仪器的框图

所有指示均保留，并形成了一个带有标准图标的新VI来代替调用节点。

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双击新的子VI将启动其编辑窗口。首先，我们将其保存并给出一个有意义的名称，例如“ FT_GetDeviceInfo”。设置I / O端子。为此，请使用连接器窗格：

面板是一组对应于控件和指示器VI的端子。

如果在连接面板上选择一个端子，则前面板上的相应元素将突出显示。如果选择一个空终端，然后单击前面板上的元素，则该元素将附加到终端，但是在此之前，不应将其分配给其他终端。在上下文菜单中，您可以单独或立即断开端子与元素的连接，还可以更改整个面板的样式。

我不喜欢创建当前子VI时如何分配端子，所以我选择“断开所有端子”并手动标记。我建议将输入端子放在左侧，将输出放在右侧，可以将可选输入放在顶部，而将可选输出放在底部。这样可以确保程序框图具有良好的代码可读性和视觉顺序。

要控制错误，请创建两个附加元素： Error in和Error out 。 LabVIEW的错误控制主题非常广泛，已经超出了本文的讨论范围，因此，我们将自己限制在最低限度的解释范围内，并坚持“按我做”的原则。因此，我们为错误创建了两个终端-输入和输出。

使用上下文菜单创建它们很方便

右键单击任何节点的错误终端：

在LabVIEW中，通常将错误的输入端子放在连接面板的左下方，而输出端子放在右下方。

将输出组合到一个结构中会更加方便。对于输出，我们将创建两个阵列：第一个阵列将包含找到的所有FTDI器件，第二个阵列将仅包含那些可以进行MPSSE的器件，并且理论上可以用于配置FPGA。

创建子乐器时的最后一步是配置图标。双击窗口右上角的图标将启动编辑器。我们正在尝试创建某种有意义的图像，以使我们能够在框图中明确解释设备的用途。

FT_GetDeviceInfo.vi

前面板

方块图

这是将事物整理好后的“超时”情况的样子：

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到目前为止，名称为“选择设备”的下拉列表为空，现在我们可以填充数据。我们使用属性“ Strings []”为列表创建一个属性节点（上下文菜单->创建->属性节点->字符串[]）。任何属性都是可写和可读的；在属性节点的上下文菜单中选择当前模式。默认情况下，在创建节点时，将属性配置为读取。更改为写：“更改为写”。

从结构数组中，选择带有说明的数组，并将其提供给Strings[] 。您可以使用For Loop选择一个数组。

启动VI后，按下元素“选择设备”上的左键，即可指定要配置的设备。在这种情况下，设备列表每秒更新两次。当然，只有在列表已更新的情况下，才有可能更新属性，但是到目前为止，这将导致不必要的框图混乱。

怎么了

前面板

可点击的图片

之前，我忘了提到这样一个有趣的功能，For循环不必显式指定迭代次数，创建数组的输入隧道就足够了，并且该循环将对每个元素执行，此行为类似于C ++ 11中的foreach 。但是，当多个数组到达循环输入时，您需要小心。

在事件结构中，添加一个用于按下“程序”按钮的处理程序。虽然我们没有负责将文件加载到FPGA的VI，但我们将创建一个子设备“存根”。假设它将配置文件的路径和FTDI描述符作为输入，并根据操作结果返回固件状态：成功与否。为了使测试程序界面更有趣，我们将使此状态随机化。

存根FT_MPSSE_SP_FPGA.vi

前面板

方块图

我们将通过列表属性（上下文菜单->创建->属性节点->环形文本->文本）将FTDI描述符传递到存根输入，以将文件路径传输到“文件路径”元素，创建一个本地变量（上下文菜单->创建->本地）变量）并将其设置为已读（更改为已读）。并将状态输出直接连接到Status指示器。将“ Programm按钮拖到事件处理程序中。优良作法是将在其上配置了事件的元素放置在处理程序中-现在双击前面板上的该元素将不仅在程序框图中显示相应的元素，而且还显示与该元素关联的事件处理程序。

现在，通过按下“程序”按钮，指示器变为绿色（成功）或深绿色（不成功）。不太清楚。在指示器属性中，将颜色“关”更改为红色。这样更好如果指示灯为绿色，则可以说所选设备上的FPGA由文件配置，该文件的路径在窗口中指示：

前面板

但是，如果我们更改文件或选择其他设备，则此语句将为false。同时，由于没有发生编程错误，我们不能将指示器变成红色。如果文件或设备发生更改，可以方便地强调指示符值无关紧要-将其变暗。为此，您可以使用“ Disabled指示器属性。此属性可以采用三个值： Enabled -正常显示，用户可以控制对象； Disabled -该对象照常显示在前面板上，但是用户无法控制该对象； Disabled and Grayed Out -前面板上显示的对象变暗，用户无法控制该对象。

我们为Devices list和File Path创建事件处理程序，并在其中使状态指示器变暗，在处理程序中，将“程序”按钮分配给Enabled属性。

发生什么事了

“程序”处理程序：值更改。