现在的大多数仪器经过将封闭式FPGA与固定固件相结合来完成仪器的各种功用。假如您看过一个拆解后的示波器，您或许现已看过里边的FPGA.FPGA提高了测验仪器的处理才能，并且假如您会运用仪器中的开放式FPGA，就能够自己编写仪器的测验功用。
仪器厂商早就认识到FPGA的优势，并且也运用其共同的处理才能来完成仪器的各种特性：
*在示波器上进行预触发收集
*在矢量信号剖析仪上经过信号处理生成I和Q数据
*实时完成形式生成和高速数字仪器的向量比较
测验设备制造商正在致力于协助用户更好地运用FPGA，以针对更多的特定运用进行优化。为了协助您了解这一改变的优点，以下几点是FPGA特别适用于测验运用的要害特点：
*确认实时的处理
*真实的并行履行
*可重装备
*低推迟
再进一步考虑一下，您能够运用开放式FPGA来完成曾经无法完成的哪些功用呢?为了阐明这些或许性，以下介绍了一些运用开放式FPGA的常见测验运用。
加速测验体系
在高产量出产线的结尾出产测验中，测验时刻争分夺秒。当出产线的测验速率与出产速率相匹配时，出产功率到达最大。假如无法完成这一匹配，则有必要选用立异的技能来缩短测验时刻。传统的办法经过以太网、USB或GPIB将独立的台式仪器衔接到PC主机上。因为待测设备经过不同的数据总线别离进行操控、丈量和处理，因而所需求的测验时刻相对较长。另一种办法是运用开放式FPGA来加速该进程，如图1所示。
图1：在测验仪器中，开放式FPGA可完成触发和后处理等功用。
FPGA没有运用外部通讯总线，而是运用PXIe等高速总线来衔接仪器，并经过其装备端口(如I2C、SPI或其他操控总线)衔接到待测设备。在此类运用中，FPGA可操控DUT(待测设备)、触发其他仪器开端收集采样数据，乃至对这些采样数据进行处理，将其转化成对主机有意义的成果。
低推迟是能够加速此类运用运转速度的一个要害因素。FPGA自身并不具有操作体系，它是在具有高速时钟速率的硬件上完成一切逻辑。这意味着一个呼应或许需求一个时钟周期来进行收集、一个时钟周期来进行处理以及一个时钟周期来做出呼应。假如时钟速率为200MHz(时钟周期为4ns)，则一个完好的呼应需求12ns.因为FPGA确实认性特性，这种呼应并不是一次性的，而是每一次都是12ns.因而，FPGA就能够省去与主机相关的推迟，并且能够最小化依据主机的处理的非确认性推迟。
协议感知
今日，并不是一切的数字和MEMS器材能够针对已知的成果向量进行测验。例如，给PDM(脉冲密度麦克风)一个鼓励信号，因为PDM的模仿特性，每次测验得到的比特流都会不一样。为了取得此类待测设备相关的有意义成果，首要需求依据相应协议解码数字流，之后再比较成果。运用开放式FPGA，您能够对测验体系进行装备，在FPGA上履行PDM协议，而不是将其传输到CPU上进行解读。从更广泛的视点来说，您今日能够对FPGA进行装备来履行PDM协议，明日也可对同一个FPGA进行重新装备来履行其他协议，以测验数字温度传感器、加速度计、或MEMS器材。
在图2中，协议并不是在CPU上履行，而是在FPGA上。正因为如此，该测验体系能够支撑快速握手脚本，习惯精确等候周期等协议行为，并依据该通讯做出决议计划。这种办法不只能够让您接纳来自DUT的更高层数据，如PDM麦克风解码后的模仿数据，并且也能够让您运用更高等级的指令来编写测验脚本。
图2. FPGA可用于处理协议，使其感知总线所运用的协议。
闭环测验：功率放大器
在无线通讯体系中，功率放大器%&&&&&%可在将信号发送至天线之前添加信号的强度。功率放大器一般在一个特定的输出功率下具有特定的功用。因而，当功率放大器在特定输出功率电平下运转时，有必要对功率放大器进行测验。可是，咱们一般仅仅粗略地知道放大器的增益(例如±3分贝)，并且放大器的增益在设备运转规模内对错线性的。越挨近最大输出功率，增益越低。因而，在进行任何功用丈量之前有必要“调整”放大器的输出。输出调整一般称为功率调整或功率伺服。其根本原理是，调整放大器的输入功率直至丈量得到正确的输出功率。
用于丈量功率放大器的传统测验设备如图3所示。VSG(矢量信号发生器)生成一个鼓励波形至DUT(待测设备)。功率计可保证DUT输出的是正确的功率电平。最终，VSA(矢量信号剖析仪)丈量待测设备的功用——如EVM(差错矢量起伏)或ACP(邻信道功率)。这些丈量是在各种中心频率和功率电平下进行的。
图3.用于丈量功率放大器输出的传统测验设备包含一个VSG、VSA和功率计。
功率放大器的输出功率有必要依据每个所需的中心频率和功率电平进行调整。在调整进程中能够遵从以下过程：
●依据待测设备的预算增益，挑选一个开端VSG功率电平。
●设置VSG功率电平。
●等候VSG安稳。
●等候DUT安稳。
●运用功率计进行丈量。
●假如功率在量程内，则退出。不然核算新的VSG功率电平，并回来过程2.
调整所需的时刻取决于待测设备的类型、所需的精度以及所运用的仪器类型，一般为几百毫秒到几秒。调整完成后，运用VSA进行功用丈量。
图4显现的是一个待测设备在调整进程中的输出，该设备选用传统办法来取得28dBm的均匀输出功率。假如功率放大器的增益呈线性且匹配数据表中规则的规范增益，则VSG生成的第一个点会输出28dBm的功率。相反，放大器的输出只要26.5dBm，这阐明功率放大器规则的规范增益并不精确。因而，需求对VSG输出功率进行调整，一起VSA捕获另一个点。此刻的均匀功率为27.6dBm，这表明了放大器处于增益紧缩状况。整体上，该办法需求七个过程以及大约150毫秒的时刻才能使放大器的输出到达所需的等级。在这个比如中，每个过程的待测设备安稳时刻为10ms.可是，安稳时刻依据每个待测设备而有所不同，这会大大影响全体的调整时刻。
图4.调整功率放大器输出的传统办法显现了功率电平呈逐渐增大状况。
VST(矢量信号收发仪)结合了VSG、VSA和FPGA.这一组合使您可将功率调整算法的运转转移到硬件上。在图5中，尽管没有功率计，可是您也能够运转一个体系校准过程，在VSA上取得与功率计相同的精确度。
图5.矢量信号收发仪结合了信号发生器、信号剖析仪和FPGA.
功率放大器的输出功率调整过程类似于传统办法过程，不同的是调整循环是在开放式FPGA内部运转。在FPGA内运转循环可大大下降每次调整所需的时刻。与在主机上运转操控循环比较，经过运用开放式FPGA，并在FPGA上履行操控循环，调整待测设备输出功率所需的时刻将大大缩短。关于本例中的DUT，功率调整只需大约5毫秒，而选用传统办法则需求150毫秒。请注意，依据硬件的办法比传统办法多一个过程。可是，调整所需的整体时刻却少得多。与图4比较，在图6中，前面几个过程履行的速度非常快(缩短了均匀时刻)，之后跟着调整循环的收敛，点之间的距离不断增大。
图6.与传统办法比较，依据硬件的调整可使功率电平上升的时刻大大缩短。
信号处理
用户可编程FPGA最典型的运用之一是削减仪器上有必要发送回主机进行处理的数据量，从而将通讯总线释放出来进行其他数据传输，一起下降了CPU的负荷。常见的办法包含对收集的数据集进行杂乱触发、滤波、峰值检测或许履行FFT(快速傅立叶改换)。
例如，在图7所示的运用中，有四个待测设备需求并行进行测验。ADC(模仿数字转化器)将采样数据传送至FPGA，但当收到一个自界说触发才会开端收集数据。在收集数据时，FPGA会对丈量成果进行实时均匀，然后将核算成果序列化到记载中。接着，对记载的数据进行FFT，然后开端丈量SFDR(无杂散动态规模)、SNR(信噪比)和SINAD(信噪失真比)。这些成果仅仅是来自ADC的输入信号的一小部分数据，经过DMA FIFO(直接内存存取，先入先出)机制传输至主机。
图7.开放式FPGA可让您收集数据、对信号取均匀值以去噪、将并行数据转化为串行数据，并运用数学运算、FFT和滤波。
FFT作为DSP中的一个根本函数，FFT可用于许多测验运用。FPGA具有这个功用有助于测验频域触发、数据紧缩、依据频率的闭环操控和图画处理等运用。图8显现了该示例怎么运用LabVIEW FPGA完成FFT.
图8.代码显现了开放式FPGA上履行FFT的方位。
尽管本文说到的仅仅是FPGA几个令人激动的数字信号处理功用，可是FPGA上还具有许多其他功用可用于测验运用中。许多开放式FPGA均具有这种处理功用，图9显现的是NI硬件经过LabVIEW FPGA可完成的一些处理类型。
图9. FPGA上具有的数字信号处理功用包含数学运算、滤波、三角函数和视频处理。
跟着开放式FPGA在整个测验丈量职业的日益遍及，具有固定功用的仪器将会逐渐被筛选。相反，仪器的功用将越来越多地由软件来界说，这类似于“运用程序”为移动设备职业带来的革新。测验运用程序将不再受限于测验厂商能够开发何种软件功用，而是受限于硬件和运用该仪器的工程师的幻想
