我们在LabVIEW中编写FPGA加载器。 第二部分

通过USB将配置下载到FPGA或拆卸FTDI MPSSE
我们在LabVIEW中编写FPGA加载器。 第一部分

在第一篇文章中，我们测试了旧版本C上的加载算法，在第二篇文章中，我们了解了如何在LabVIEW中组织程序并实现简单的用户界面。 这次，我们将熟悉LabVIEW中的新工作方法，分析错误处理的功能并完成项目：我们实现了将配置文件加载到FPGA中的协议。

错误处理

打开源代码，分析函数MPSSE_open。 尽管算法简单（函数被称为另一个函数），但仍需要导入许多D2XX API元素： FT_OpenEx ， FT_ResetDevice ， FT_Purge ， FT_SetUSBParameters ， FT_SetChars ， FT_SetTimeouts ， FT_SetLatencyTimer ， FT_SetFlowControl ， FT_SetBitMode 如前一篇文章所示，使用“ Call library Function节点执行函数的导入。 该节点具有用于错误控制的专用端子。 LabVIEW有一个简单的规则：所有VI必须跟踪错误并报告错误终端返回的错误。 大多数内置VI都严格遵循它。 我希望每个人都知道控制和处理错误的重要性，尤其是在调试阶段，但这是另一个重要原因，为什么它对“经典”程序员不那么重要。 LabVIEW在程序框图中没有严格的设备顺序：当输入中的数据准备就绪时，将执行设备。 如果将一个VI的输出中的数据传输到另一个VI的输入中，则很显然第一个VI会在开始时起作用，而第二个VI才起作用。 但是，如果不进行数据传输，并且VI执行独立的操作，该怎么办？ 当然，您可以使用繁琐的“平面序列结构”，但是通过一系列错误将设备彼此连接起来会更加方便。

导入D2XX函数时，我们会遇到两种类型的错误。 第一个-这是直接导入错误-返回Call library Function块本身。 第二个错误是库本身的错误；几乎每个函数都通过FT_STATUS返回该错误。 头文件ftd2xx.h中将所有可能的值都描述为枚举。 尽管足以知道FT_OK值是没有错误，而所有其他值都是错误代码，但我不仅要跟踪错误本身的事实，而且还要跟踪发生了什么错误以及确切的位置。

在LabVIEW中，错误数据通过error簇传播。 这是一种特殊的专用数据类型； LabVIEW具有许多VI和用于处理它的函数。 错误群集由三个元素组成：逻辑变量-显示状态，带符号的整数-错误代码，字符串-错误源。 该状态指示是否发生了错误，错误代码确定了错误的类型，并由特殊VI用来生成报告。 该行给出了错误发生的确切位置的更详细的想法。 LabVIEW接受到，如果状态为TRUE ，则为错误;如果状态为FALSE ，但代码不为零，并且描述行不为空，则为警告 ;如果状态为FALSE ，则代码为零，且行为空-无错误。

LabVIEW包含一个内部数据库，每个错误代码均与其说明相关联。 对于每种类型的错误，都会分配特殊范围的代码值。 例如，对于与网络运行相关的错误，分配了几个范围：–2147467263至–1967390460、61至65、116至118和122、1101、1114、1115、1132至1134、1139至1143和1178至1185为用户定义的错误保留了两个范围，分别是–8999至–8000和5000至9999。从这些范围中，我们可以为D2XX库的错误代码选择值。

我们创建一个VI，该VI接收D2XX函数的状态作为输入，并将该状态转换为LabVIEW错误簇。 LabVIEW中的大多数函数和VI在“ Error In输入”输入中处于“ TRUE状态，不执行其代码，而是将错误信息传输至“ Error Out终端。 这使您可以通过整个链有效地将有关源的信息传输到错误处理程序，从而避免了在紧急模式下执行代码。 希望我们的VI具有相似的行为。

让我们以enum的形式排列D2XX状态列表，并将其放在单独的类型中（在上一篇文章中，我们使用FTDI类型进行了此操作）。

我们将新VI保存为FT_error.vi。 我们将两个群集“ Error In和“ Error Out前面板，您可以在“数组，矩阵和群集”面板中找到它们。 如上一篇文章所述，我们将它们分别连接到左下角和右下角的连接面板上的端子，这是LabVIEW采用的错误流端子的位置。 我们将Case结构添加到框图，将Error In群集提交到Case selector输入，之后Case结构更改颜色并划分两个子图：“无错误”-绿色和“错误”-红色。 在“错误”情况下，我们将错误簇从选择器终端直接传输到右边界的输出隧道。 在绿色案例中，我们根据状态添加另一个Case ，它将确定是创建错误（状态不等于FT_OK）还是保持原样：跳过输入错误集群以退出而不更改。

为了将错误代码从技术上转换为群集，可以使用VI Error Cluster From Error Code VI 。 该子VI在错误描述中添加了一个调用链，因此我们不仅可以确定发生了什么 ，还可以确定发生在哪里 。

要选择与输入状态（FT_Status）相对应的文本，请使用属性块：选择“ RingText.Text”。 错误文本Error Cluster From Error Code VI发送到Error Cluster From Error Code VI的error message输入。
不要忘了画一个“会说话的”图标。

要测试FT_error，可以创建一个空的VI，在其中添加创建的VI，并查看在应用各种状态时启动时值将如何变化。

现在，在从D2XX API调用任何函数之后，我们将使用SubVI FT_error.vi。 在整个调用层次结构中，所有VI都会传递错误簇。

在顶级VI中，我们必须决定如何处理检测到的错误：您可以在对话框中显示消息，将其写入报告文件，忽略它，或者简单地“安静地”结束应用程序。 对话框是报告错误的最简单，最流行的方法。 对于新手程序员而言，这也很方便，因为它无关紧要。 在每个VI中，默认情况下均启用了自动错误处理模式（位于VI Properties菜单的Execution类别中的Enable auto error processing ）。 它的工作原理是：如果某个节点的Error Out输出端子未连接到任何地方，并且此节点发生错误，则LabVIEW将暂停应用程序并显示一个对话框。 如果连接了节点的“ Error Out终端，则错误流将按编程方式传播，并且不会发生其他操作。 但是，可以通过编程方式调用消息窗口，为此，您需要使用General Error Handler Simple Error Handler程序VI和Simple Error Handler程序VI（位于“对话框和用户界面”面板中）。 在这种情况下，我们可以使用错误信息来完成程序。 在框图中，它看起来像这样：

可点击的图片

发生错误时，程序将被挂起，将显示一个报告窗口，关闭该窗口后，程序将正确退出。

打开和关闭FTDI

因此，回到MPSSE_open函数。 创建一个新的VI 。 首先，添加错误流的端子。 添加选择结构，然后Error In选择器上选择“ Error In输入”输入。 在绿色情况下，我们按照Sishny原型中的顺序和参数导入函数。 Call Library Function Node所有节点通过错误流成链状连接。 在通过隧道的红色情况下，我们将Error In与Error In的输出端子连接。

可点击的图片

VI MPSSE_open.vi

带有FTDI描述的行（ Description ）被发送到SubVI的输入，在输出处Handle和处于MPSSE模式的已初始化FTDI芯片。

让我们创建一个完成FTDI工作的VP，您已经可以检查硬件的性能了。

在上一篇文章中，为了调试接口，我们制作了VI存根SP_FT_MPSSE_FPGA.vi，现在该填充它了。 将MPSSE_open.vi和FT_Close.vi添加到其框图。 在此阶段，很难评估初始化是否正确，但是，MPSSE_open.vi输出上的Handle的非零值以及没有错误将告诉我们很多。

流程图SP_FT_MPSSE_FPGA.vi

为了查看Handle的值Handle可以使用“ Probe Watch Window”。 这是一种方便的调试工具，可让您在设备执行期间在任何（几乎所有）线路上显示数据值。 为了在该行上设置样本，您需要在该行的上下文菜单中选择“探针”。 “ Probe Watch Window”窗口将打开，并且带有样品编号的数字将显示在该行上。 在上图中，它是“ 3”。

太好了！ 我们启动顶层VI，将调试板连接到计算机。 所连接的FTDI芯片的描述出现在“选择设备”列表中，单击“程序”按钮，然后...什么都没有发生。 仅在“ Probe Watch”窗口中，“ Handle ”值出现。 那很好。

我们关闭电路板，清除设备列表。 点击“程序”。 这是错误报告窗口弹出的地方。

单击“继续”按钮后，VI将完成其工作。

如果找不到任何设备，则禁止按下按钮。 我们修改案例“超时”事件处理程序。 让我提醒您，连接到PC的FTDI芯片每秒扫描两次，如果它们被检测到并可用于对FPGA进行编程，则它们的描述符通过Strings[]属性添加到Devices list 。 我们为“编程”创建Disabled属性，如果找不到合适的设备，请关闭按钮并使其变暗。

掌握GPIO

激活MPSSE后，将通过所谓的“操作码”进行操作，并且FT_Write API函数仅使用FT_Write ， FT_Read和FT_Queue （以查找接收器缓冲区的状态）。 我们沿着创建的轨迹创建相应的VI：FT_Write.vi，FT_Read.vi，FT_Queue.vi。

现在，从这三个积木中，我们布置VI来读取并写入并行端口。 该值方便地表示为布尔变量数组。

如第一篇文章所述，无源串行FPGA启动协议仅是带有附加标志操作的SPI。 总共使用了五个分支 ：必须将DCLK ， DATA [0] ， nCONFIG行配置为输出，将nSTATUS ， CONF_DONE行配置为输入。

我们需要一个VP，它可以在不影响所有其他支路的情况下更改所选支路的值。 首先，使用端口中分支的序列号创建Enum ，将其另存为“ Strict Type Def”到文件SP_LBYTE_BITS.ctl。 我们创建一个新的VI，添加熟悉的错误流程终端。 我们使用MPSSE_Get_LByte.vi读取并行端口的当前值，使用“ Replace Array Subset功能修改所需的位并将该值写回到端口（MPSSE_Set_LByte.vi）。

要开始配置，MPSSE必须在nCONFIG线上产生从低到高的跳变。 一旦FPGA准备好接收数据，它将在nSTATUS线上形成高电平。 在这个阶段，一切准备就绪，可以用铁进行实验了。 在框图SP_FT_MPSSE_FPGA.v上，我们添加了控制线nCONFIG-在MPSSE初始化之后，我们给出了一个低电平，然后为高电平。 每次操作（用于调试）后，我们都会读取端口支脚的状态。

通常，在启动VI时，很明显FPGA响应nCONFIG线上的转换-在nSTATUS引脚上设置为0，然后再设置为1。 但是用示波器来监视它并不是多余的。 几乎任何带有触发触发（待机）的两通道示波器都适用。 我将通道A （蓝色轨道）放入电路nCONFIG的控制点中，通道B （红色轨道）-链nSTATUS 。 触发器设置为通道A的下降沿。

图片是可单击的。 随着细节！

处理文件

FPGA准备接受配置文件。 我们准备好将文件传输到FPGA了吗？

LabVIEW包含大量用于处理文件的工具。 我不能说该功能足以满足所有任务，但是，诸如读取和写入之类的基本操作可以轻松愉快地执行。 可在“文件I / O”面板中找到用于处理文件的基本VI集。 为了解决该问题，您需要打开配置文件，评估其大小（我们需要知道发送FPGA的字节数），然后读取并关闭它。 一切都很简单，一个接一个。 我们使用Open/Create/Replace File ， Get File Size ， Read from Binary File ， Close File refnum ，将它们与错误流链和refnum结合使用-打开文件时会创建一个数字，例如文件描述符，应将其传送至其他可处理VI的输入该文件。

到目前为止，我们没有地方可以处理读取的数据，但是，如果您确实要检查链的可操作性，则可以创建String类型的指示器并进行一些设置。 在上下文菜单中，激活“十六进制显示”选项，打开垂直滚动条（“可见项->垂直滚动条”），启动后，我们观察二进制配置文件的内容。

在VI的框图上形成的两条独立的并行代码行，因此使用了独立的错误链。 为了减少流入一个Error Out终端的并行流，使用了“ Merge Errors功能。 此函数从上到下查找输入错误（是的，可以有两个以上的输入端子，用鼠标拉伸），然后返回找到的第一个错误。 如果没有错误，它将返回第一条警告消息。 如果没有警告，则输出无错误。 重要的是要注意，“ Merge Errors输入的连接顺序确定了Merge Errors的优先级，如果在两个链中立即发生错误，则较低的错误将被忽略。 这应该小心对待。

如果我们尝试在不选择文件的情况下在顶级VI中按下“程序”按钮，则输入SP_FT_MPSSE_FPGA.vi将收到一个空路径，这将导致错误“错误1430。LabVIEW：（Hex 0x596）路径为空或相对。您必须使用绝对路径。” 就像我儿时的朋友说的那样：“步枪，这是世间万物！” 这个错误根本不是错误，而是用户的疏忽。 我们不会停止该程序并使用带有红叉的窗口发誓，我们只是从流中删除此代码的错误，并在对话框中建议用户决定该文件。 要过滤错误，请使用“对话框和用户界面”选板中的“清除错误” VI。 要显示消息-“一个按钮对话框”。

下载配置

对于串行数据传输，MPSSE处理器需要发送操作码0x18，命令参数将是传输序列的长度（两个字节，从最低的字节开始），以及数据序列本身。 长度编码为负一。 让我们以VI MPSSE_send的形式发送数据块。

输入缓冲区的大小（ Array Size ）转换为双字节类型U16 ，我们减去一个，交换低字节和高字节（ Swap Bytes ）-您需要从最低字节开始发送长度，并将双字节数字转换为单字节数组（ Type Cast ）。

Type Cast功能值得特别注意。 这是一种通用类型的转换器，其独创性有时非常令人惊讶。 简而言之，则：

直观地为程序员

但是，这不仅是将数据转换为其他类型，还是一种启发式的解释。 该功能使您可以在不兼容的数据类型之间执行转换，而该功能则毫不犹豫地对齐输入数据，甚至删除了“多余的”部分。 如果请求的数据类型比输入数据需要更多的内存，则该函数将分配丢失的数量。 对于新手开发人员来说，LabVIEW Type Cast可以成为救生员，但是随着年龄的增长，最好不要使用这样的转换器-它非常隐蔽，可能会导致意外错误。 最好使用更明确的转换方法，例如Coerce To Type 。

初始化MPSSE处理器时，我们将用于数据传输的缓冲区的最大允许大小设置为65536字节，因此我们必须将配置文件划分为大小不超过指定大小的片段。 我们将使用Array Subset函数，该函数从数组中选择一个以index元素和long length开头的子数组。 我们将在While循环中将其断开，将索引的每次迭代增加65536，在迭代之间，我们将值传递给移位寄存器。 一旦无法从主阵列中捏入65536个字节，我们将处理剩下的所有内容，将其发送并停止循环。

根据下载协议，在传输完所有数据之后，必须再施加两个时钟脉冲以启动FPGA初始化。 为此，在循环之后，我们发送另一个“空”字节。

为了理解固件的成功，我们考虑了这些标志，如果将CONF_DONE设置为1，则报告顶层VI一切正常。

程序完成。 仍然需要确保FPGA成功闪烁，并且板上的LED会愉快地闪烁。

关于VP命名

, , LabVIEW, , SubVI. . :

• — , FTDI, API D2XX. "FT", FT_Close.vi FT_Read.vi.
• — MPSSE. "MPSSE". : MPSSE_open.vi, MPSSE_Set_LByte.vi, MPSSE_Get_LByte.vi.
• — "Passive Serial" MPSSE. "S". , SP_FT_MPSSE_FPGA.vi ( , ) SP_LBYTE_BITS.ctl.
• . . , .

( ), . subVI .

结论

, , .

, LabVIEW, . , , , ( ). .

1. . LabVIEW: . . . . .– .:
   , 2008 – 400 .: .
2. labview_mpsse . .
3. .
4. Software Application Development D2XX Programmer's Guide . API D2XX.