設計工程師通常使用C等編程語言來開發基于微處理器或微控制器架構的嵌入式系統。 C語言的普及催生了用于程序庫、編譯器和操作系統等工具的大型技術生態系統。現場可編程門陣列（FPGA）是嵌入式領域的新技術，采用硬件描述語言來創建可重配置數字邏輯。為了描述硬件和利用數字電路的高性能并行性，硬件描述語言提供的語法與軟件工程師習慣使用的語法截然不同。通過提供包含軟件工程師熟悉的編程構造的FPGA開發環境，在設計中使用FPGA嵌入式軟件工程師就可以充分發揮FPGA的優勢。

使用NI硬件的嵌入式系統設計工程師在構建其系統時可以選擇一系列編程語言和工具。閱讀本文檔，了解如何編程NI嵌入式系統以及下載您需要的軟件工具。

1. NI嵌入式系統架構介紹

NI可重配置I/O (RIO)平臺包括兩個可編程硬件：運行實時操作系統(RTOS)的微處理器和FPGA。這使您可以根據每個任務的重要性，在FPGA和RTOS之間為代碼分區。

?

圖1. NI嵌入式硬件架構

NI可重配置硬件

在嵌入式系統設計中引入FPGA，使得無需自定義ASIC設計就可以創建高性能數字邏輯。FPGA的開發通常是采用基于文本的硬件描述語言來實現，如VHDL或Verilog，這些是由數字設計工程師編寫。但是由于這些硬件描述語言的語法過于復雜，要利用FPGA設計的全部功能非常困難。這一點充分體現在嵌入式行業亟需尋找更高層次抽象的FPGA設計，如C-to-gates工具或LabVIEW FPGA的G語言等圖形化編程語言。

?

圖2. NI嵌入式系統軟件架構

NI嵌入式軟件架構

實時操作系統 - 您可以靈活地選擇使用LabVIEW Real-Time、C / C+ +、文本數學或這些語言的組合來編程嵌入式處理器。您可以從多個軟件架構中進行選擇，使您既可以集成以往項目的現存源代碼，同時還可利用LabVIEW的特性來節省開發時間。

FPGA - LabVIEW提供了一種全功能的編程語言，因此如果您熟悉基于文本的傳統編程語言，如C，您就可以放心地使用環境，同時利用新硬件平臺——FPGA的優勢。

2. 選擇NI嵌入式硬件平臺

NI RIO硬件提供了最好的現成平臺來幫助您完成任何的控制和監測任務。NI基于平臺的方法使得小團隊能夠自信地構建創新型嵌入式系統，而且不需要浪費開發時間和成本在自定義設計上。

?

3. NI LabVIEW for FPGA Development

LabVIEW編程環境顯然非常適用于FPGA編程，因為它可清晰地顯示并行機制和數據流。使用?LabVIEW FPGA Module，擅長C語言的工程師和科學家也可以在他們的設計中利用FPGA，而無需學習硬件設計。此外，FPGA接口C API提供了FPGA和實時應用程序之間的通信層，用于實現I/O控制和數據流。有了這個API，您可以使用LabVIEW圖形化工具對FPGA進行編程，并選擇LabVIEW或C / C+ +工具來對系統內的處理器進行編程。?

LabVIEW FPGA可幫助您創建自定義測量和控制硬件而無需底層硬件描述語言或板卡級設計。您可以使用此自定義硬件來實現獨特的定時和觸發程序、超高速控制、數字協議連接、數字信號處理(DS)，P以及許多其他需要高速硬件可靠性和嚴格確定性的應用。

?

?

圖3. LabVIEW FPGA中定時循環

4. C/C++實時應用程序開發

程序員有幾種不同的軟件架構可供選擇，但是他們必須首先將項目需求與最佳的軟件設計進行匹配。他們必須考慮軟件性能預期等技術需求以及項目截止期限、現有代碼重用和團隊成員的編程語言技能等業務需求。

例如，系統設計人員必須決定如何最好地利用LabVIEW的生產效率優勢來進行實時編程，同時集成之前項目的C / C+ +代碼。一種解決方案是從LabVIEW應用程序中調用C或C+ +共享庫，C或C+ +共享庫使用的是LabVIEW固有的并行線程調度。設計人員還可以使用內置的LabVIEW信號處理函數或結合LabVIEW MathScript RT模塊使用.m算法，進一步節省開發精力。另外，程序員可以使用Eclipse或任何其他的集成開發環境(IDE)來開發、調試和部署完全使用C或C+ +編寫的應用程序，同時利用LabVIEW的優勢來編程FPGA。