↗️ 😲 🥠 FPGAローダーはLabVIEWで作成します。パート1 👒 🔉 🏐

控えめに言っても、ほとんどの「普通の」プログラマーはLabVIEWテクノロジーに対して曖昧な態度を持っています。ここでは、長い間議論することができますが、無駄になります。ネットワーク上にLabVIEWプログラムの例がたくさんあるという事実によって状況は悪化しますが、それらはすべて初心者向けであり、「ああ、どれだけ簡単に見えるか、ツイストをインジケータに接続する、ノブをひねる、数字が変わる」、またはせいぜいサイクルのグラフに要約されます乱数または正弦波が表示されます。これには、巨大なトグルスイッチ、回転ノブ、ダイヤルインジケーターの形で、猛烈なインターフェイスが伴います。個人的に、この意識的な単純化のアプローチは私を悩ませます。短いシリーズの記事では、読者にLabVIEWでアプリケーションソフトウェアを開発するプロセスを紹介しようとします。サブジェクトエリアに多くの時間を費やさないように、 MPSSEモードでFTDIを介して構成ファイルをFPGAにアップロードするための詳細なアルゴリズムを使用します（ USBを介したFPGAへの構成のダウンロードまたはFTDI MPSSEの逆アセンブル）。この記事では、同じFPGAローダーをLabVIEW言語で実装する方法を示します。

前述のように、シリアルパッシブ（SP）モードでのFPGAロードアルゴリズムとFTDI動作の原理は、前の記事で詳しく説明されています。繰り返しません。アルゴリズムはテストされ、適切であると認識されていると考えています。はい、読者が少なくとも表面的にLabVIEWの概念に精通しており、古典的なプログラミングに精通していると仮定します。

ブートローダーの作成プロセスにはそれほど時間はかかりませんが、プロセスの説明を1つの記事のボリュームに収めることができなかったため、小さなシリーズがあります。実験の段階はすでに完了しており、アルゴリズムの操作性に自信があるので、ユーザーインターフェイスから開発を開始できるようにします。最初の記事では、ローダーのユーザーインターフェイスを作成し、プログラム構造を実装します。 2番目では、FTDIドライバーdllを使用して、* .rbfファイルのFPGAへのロードを実装します。

会話の生産性のために、LabVIEWで採用されている用語を思い出すことは不必要ではありません。 LabVIEWでは、アプリケーションプログラムは仮想計測器とも呼ばれ、VIとも呼ばれ、仮想計測器または略してVIとも呼ばれます。 VPには2つの「サイド」があります。コントロールとインジケータが配置されているフロントパネルと、これらの要素が相互接続され、機能とデータ処理フローが実装されているブロック図（ブロック図）です。原則として、VPには階層構造があり、最上位VP内のすべてのVPは通常、サブデバイスまたはサブVIと呼ばれます。

ユーザーインターフェース

アプリケーションは、構成ファイルをFPGAにロードする必要があります。同時に、複数のFTDIをコンピューターに同時に接続でき、それらの一部を使用してFPGAを構成できる可能性があることを意味します。ドロップダウンリストからデバイスを選択し、パス出力のあるボタンからファイルを選択することをお勧めします。ダウンロードを開始するには、「プログラム」ボタンを追加します。仮想LEDは、操作のステータスを示します。 LabVIEWを起動します。

必要な要素をフロントパネル（フロントパネル）に追加します。 VPには「シルバー」スタイルを使用します。次の図は、結果、元の状態のすべての要素を示しています。必要に応じて、名前を付けてパレットで簡単に見つけることができます。

要素を編集します。転送、ストレッチ、碑文の追加-必要なフォームに移動します。ここでは、実際には、デザイナーの手が必要ですが、次のことができます。

ブロック図：

あなたの注意を引きます。各要素には、名前を決定する2つのプロパティ-ラベルとキャプションがあります。

最初のプロパティは要素の名前を設定します。この名前の下でブロック図に表示されます。ラベルは、キャプションとは異なり、VIの実行中に変更できません。この機能に関連して、フロントパネルのVIでラベルを非表示にし、キャプションを表示することをお勧めします。 Labelが、古典的なプログラミング言語の変数として、できればラテン語のレイアウトで、意味のある名前を思い付くようにします。キャプションには、人間向けの名前を導入します。名前は非常に長く、スペースが含まれ、必要に応じてロシア語で表記されます。 LabVIEWを使用して、キャプション表示フォントをカスタマイズできます。キャプションを台無しにすることを誰も強制していないことを言わなければなりません：碑文は、 FPの任意の場所で直接作成できます。

Whileループとイベントハンドラーという古典的なスキームに従ってVP操作を実装します。 Whileループ（プログラミング->構造-> Whileループ）をブロック図に追加し、イベントハンドラー構造（プログラミング->構造->イベント構造）を追加します。

イベント構造に関する簡単なヘルプ

構造体はイベントが発生するのを待ってから、対応するハンドラーが実行されます。イベントの構造には、1つまたは複数のサブダイアグラムがあります。イベントハンドラー、いわゆるケースです。その1つは、イベントが発生したときに実行されます。左上隅のターミナルを使用して、構造体がイベントを予期するミリ秒数を指定できます。この時間中にイベントが発生しなかった場合、「タイムアウト」サブダイアグラムが実行されます。デフォルト値はマイナス1です。これは、タイムアウトが期限切れにならないことを意味します。

イベントセレクタラベルは、現在のケースをトリガーするイベントを示します。他のハンドラーを表示するには、イベント名の横の下矢印をクリックします。
timeout端末は、イベントを待機するミリ秒数を設定します。値が-1以外の場合、タイムアウトサブダイアグラムを実装する必要があります。
動的イベントを入力するための端末。この端末はデフォルトでは表示されません。表示するには、コンテキストメニューで[ダイナミックイベントターミナルの表示]を選択します。
イベントデータノード。イベントが発生すると、LabVIEWはこのイベントに関連するデータを生成します。このノードは、このデータをハンドラーに提供します。マウスを使用して、ノードのサイズを垂直に変更し、必要な要素を選択できます。 TypeやTimeなどの一部のデータはすべてのイベントに共通であり、 CharやVKeyなどの他のデータは構成されたイベントのタイプに依存します。
イベントフィルターノードは、ユーザーインターフェイスがこのデータを処理する前に変更できるイベントデータを定義します。このノードは、フィルタリングが利用可能なハンドラーでのみ表示されます。イベントデータノードからイベントフィルタノードにアイテムを接続および変更できます。新しい値をノードターミナルに接続して、これらのイベントを変更することもできます。 Discard?ターミナルにtrueを送信した場合、イベントに対するインターフェイスの反応を完全にキャンセルできますDiscard? 。値をフィルター要素に接続しない場合、このデータ要素は変更されません。
Case構造と同様に、イベント構造はトンネルをサポートしています。ある場合にトンネルを追加すると、ハンドラーごとにトンネルが自動的に作成されます。ただし、デフォルトでは、各ハンドラーでイベント構造の出力トンネルを接続する必要はありません。接続されていないトンネルはすべて、トンネルデータタイプにデフォルト値を使用します。これにより、検出が困難なエラーが発生する可能性があります。トンネルをすべてのハンドラーで配線するモードに戻すことができます。そのためには、コンテキストメニューで[配線されていない場合はデフォルトを使用]を選択します。

最初に処理するのは、サイクルがどのように終了してプログラムを終了するかです。最も簡単な方法は、サイクルを停止する停止ボタンを追加することですが、私の意見では、ウィンドウの上部隅にある赤い十字でプログラムを終了するのが慣習です。
適切なハンドラーをEvent Structure追加します。コンテキストメニューで、[イベントケースの追加]を選択します。イベントのソースとして「このVI」を選択すると、イベントは「パネルを閉じる？」を示します。

イベントを編集

クリック可能な画像

「パネルクローズ」（質問なし）を選択した場合、このイベントにはフィルターがなく、元に戻せないことに注意してください。質問がある場合は、十字架をクリックすると、私たちが制御し、自分でプログラムを正しく完了することができます。「パネルを閉じますか？」トンネルを介して、 whileを停止するためのブール定数trueを端末に接続while 。「破棄しますか？」と入力しますまた、 true役立つ。

現在、明確なニュアンスはありません。現在のVIがLabVIEW環境ではなくコンパイルされたアプリケーションの形式で起動された場合、十字をクリックしてもウィンドウは閉じませんが、アプリケーションは停止します。この問題を解決するために、メインサイクルの完了後、開発モードかプログラムモードかを確認しますが、プログラムモードの場合はアプリケーションを終了します。現在のVIが実行されている場所を理解するには、プロパティノードを使用します（プログラミング->アプリケーション制御->プロパティノード）。このノードは、このオブジェクトへの参照によってオブジェクトのプロパティへのアクセスを提供します。この場合、アプリケーション全体へのリンクを取得する必要があります。同じパレットからVI Server Reference定数を選択しVI Server Reference 。定数がブロック線図に設定された後、そのタイプをThis Application （左マウスボタン）に変更する必要があります。結果のリンクをプロパティノードに接続します。 Application:Kind Propertyプロパティを選択Application:Kind Property -現在のVIが実行されているLabVIEWシステムのタイプを返します。プロパティの出力をケースストラクチャに接続し、「ランタイムシステム」ケースを追加して、アプリケーションを終了します（ Quit LabVIEWを終了します）。このブロックをサイクルの前ではなく後に実行するために、入力端子error inトンネルを介してサイクルに接続します。

クリック可能な画像

これで、プログラムを起動したときに、ウィンドウの十字をクリックして停止できます。起動されたプログラムは次のようになります。

私の意見では、多くの余分な。 VIプロパティ（ファイル-> VIプロパティメニュー）に移動し、「ウィンドウの外観」カテゴリを選択して、カスタムを設定します。

メニュー表示をオフにし（編集モードのまま）、スクロールバーをオフにし、アプリケーションの実行中にツールバーを非表示にします（実行中にツールバーを表示）。ウィンドウのサイズ変更を禁止し、ウィンドウの最小化と最小化を許可します。それは良いです：

もちろん、「NationalInstruments。LabVIEWEvaluation Software」という碑文を削除する価値はありますが、私はまだ家庭用コンピュータのライセンスを購入したくないので、碑文を我慢して45日間の試用期間で管理します。

当然、背景色と各要素を調整し、フォントを選択できますが、私はデザイナーではありませんが、それを悪化させるだけだと言われます。

楽器リスト

VPは、ユーザーが目的のデバイスを選択できるように、FPGAファームウェアに適したコンピューターに接続されたデバイスのリストをユーザーに提供する必要があります。 FTD2XXライブラリでは、 FT_CreateDeviceInfoListおよびFT_GetDeviceInfoDetail関数は、この目的のためのものです。前の記事で説明したように、ドライバーライブラリを使用してFTD2XX APIを使用できます。 LabVIEWには、ダイナミックライブラリと対話するための便利なメカニズムがあります-ライブラリ関数呼び出しノードノードは、「接続性->ライブラリと実行可能ファイル」パレットにあります。関数呼び出しノードを構成する必要があります。まず、dllへのパス（「関数」タブ）を指定します。その後、システムはライブラリをスキャンし、「関数名」リストで関数名を選択しますFT_CreateDeviceInfoList選択し、呼び出し規則を選択- stdcall（WINAPI） 。次に、[パラメータ]タブで、関数パラメータのリストを入力する必要があります。リストの最初の要素は戻り値です。ここでは、APIのドキュメントまたはヘッダーファイルを覚えておくと便利です。 [関数プロトタイプ]エリアでパラメーターを設定すると、インポートされた関数のプロトタイプが表示されます。ドキュメントの署名が構成済みのプロトタイプと一致したら、[OK]をクリックします。

1秒間に1回スキャンを実行する必要があるとします。「タイムアウト」タブのイベントハンドラーの構造に呼び出しノードを配置し、待機時間を1000ミリ秒に設定します。ノードピンにインジケータを追加します。すべてが正しく行われた場合、VIを起動すると、FTDIで接続されたデバイスの数が表示されます。

フロントパネルとブロック図

写真はクリック可能です

同様に、 FT_GetDeviceInfoDetail関数のノードを作成します。関数のプロトタイプは次のとおりです。

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

パラメーターを説明する際、 lpdwFlags 、 lpdwType 、 lpdwID 、 lpdwLocIdがuint32へのポインターとして渡されることに注意する必要があります。パラメーターlpSerialNumberおよびlpDescriptionは、バイト文字列（nullターミネーターを持つchar配列）の本質です。呼び出しノードのこの種のパラメーターはさまざまな方法で装飾でき、8ビットワードの配列に入力できますが、これが文字列であることをすぐに示し、予想されるサイズを設定するのが最も便利だと思います。この場合、出力はすぐに有効な「迷路」行になり、追加の変換は必要ありません。

ライブラリ関数を呼び出す

この関数は、 dwIndexシリアル番号によって情報を返します。複数のFTDIがコンピューターに接続されている場合、各コンバーターの情報を読み取るには、関数をループで呼び出す必要があります。ループの反復回数は、前の関数FT_CreateDeviceInfoListによって提供されます。

フロントパネルとブロック図

写真はクリック可能です

不快な機能があります。コールノードのすべてのポートは、少なくとも片側で接続する必要があります。したがって、使用しない出力端子のループ内にトンネルが作成されます。

Types配列にはFTDIチップタイプが含まれていますが、MPSSEをサポートし、FPGAプログラミングに使用できる可能性があるものにのみ選択を制限するために必要です。ただし、「マジックナンバー」での操作は不便です。FTDIタイプをenumの形式で配置することを提案します。さらに、そのようなenumすでにヘッダーファイルftd2xx.hにあります。 LabVIEWでは、テキストリングとEnum自体の2つのコントロールを使用して列挙を作成できます。両方とも、切り替え可能な数値を持つ文字列のリストが含まれています。主な違いは、「列挙型」では数値が整数の連続した数値である必要があるのに対し、「テキストリング」では自由度が高いことです。任意の値を指定できます。

列挙。 作成

手動で値を入力しますが、Cからenumをインポートする機能がないのは残念です

フロントパネルでは、このインジケータは次のようになります

左クリックして値を選択する

作成されたリストの今後のすべてのインスタンスをリンクおよび同期するには、「Make Type Def」を使用すると便利です。（アイテムのコンテキストメニューから選択）。その結果、カスタムデータ型が作成されます。新しいタイプは、拡張子が* .ctlの別のファイルに配置されます。このファイルを編集すると、この要素のすべてのインスタンスが変更されます。これがどれほど便利かを説明する価値はないと思います。定義ファイルへのアクセスは、「Type Defを開く」を選択してインスタンスのコンテキストメニューから取得できます。同じメニューで「Type Defからの自動更新」に注意する必要があります。および「Type Defから切断」。

TypesインジケータをFTDI Typeインジケータの配列に変更します。その結果、VIが起動すると、接続されているコンバータのタイプが表示されます。

3つのデバイスが見つかりました

「タイムアウト」の場合の結果のコードの機能が完全であることに気付くのは簡単です。したがって、別のサブVIに移動できます。サブデバイスに転送する要素を選択し、メインメニューの[編集]から[サブVIの作成]を選択します。

サブ機器が作成されたブロック図

すべてのインジケータが残り、コールノードの代わりに、標準アイコンで新しいVIが形成されました。

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新しいサブVIをダブルクリックすると、編集ウィンドウが起動します。まず、保存して意味のある名前（たとえば、「FT_GetDeviceInfo」）を付けます。 I / Oターミナルをセットアップします。これを行うには、コネクタペインを使用します。

パネルは、制御器および表示器VIに対応する端子のセットです。

接続パネルで端子を選択すると、フロントパネルの対応する要素が強調表示されます。空のターミナルを選択し、フロントパネルの要素をクリックすると、その要素はターミナルにアタッチされますが、その前に他のターミナルに割り当てるべきではありません。コンテキストメニューでは、個別に、またはエレメントからターミナルを一度に切断して、パネル全体のパターンを変更できます。

現在のサブVIを作成するときの端子の割り当て方法が気に入らないので、「すべての端子を切断」を選択して手動でマークアップします。入力端子を左側に、出力を右側に、オプションの入力を上部に、オプションの出力を下部に配置することをお勧めします。これにより、ブロック図でのコードの読みやすさと視覚的な順序が良好になります。

エラーを制御するには、 Error inとError out 2つの追加要素を作成Error outます。 LabVIEWのエラー制御トピックは非常に広範囲にわたるため、この記事の範囲を超えているため、最小限の説明に限定し、「私がやる」という原則を遵守します。したがって、エラー用の2つのターミナル、入力と出力を作成します。

コンテキストメニューを使用して作成すると便利です

任意のノードのエラーターミナルを右クリックします。

LabVIEWでは、左下の接続パネルにエラーの入力端子を配置し、右下に出力端子を配置するのが一般的です。

出力を構造に結合する方が便利です。出力用に、2つのアレイを作成します。最初のアレイには検出されたすべてのFTDIデバイスが含まれ、2番目のアレイにはMPSSEが可能で、理論的にはFPGAの構成に使用できるもののみが含まれます。

サブ機器を作成するときの最後の仕上げは、アイコンを構成することです。ウィンドウの右上隅にあるアイコンをダブルクリックすると、エディターが起動します。ブロック図でデバイスの目的を明確に解釈できる、何らかの意味のある画像を作成しようとしています。

FT_GetDeviceInfo.vi

フロントパネル

ブロック図

そして、これは、「タイムアウト」ケースが整理された後にどのように見えるかです：

写真はクリック可能です

この時点まで、「デバイスの選択」という名前のドロップダウンリストは空でしたが、これでデータを入力できるようになりました。プロパティ「文字列[]」でリストのプロパティノードを作成します（コンテキストメニュー->作成->プロパティノード->文字列[]）。書き込みと読み取りに任意のプロパティを使用でき、現在のモードはプロパティノードのコンテキストメニューで選択されます。デフォルトでノードを作成する場合、プロパティは読み取り用に設定されます。書き込みに変更：「書き込みに変更」。

構造の配列から、説明のある配列を選択し、それをStrings[]送信します。 For Loopを使用して配列を選択できます。

VIを開始した後、「デバイスを選択」要素の左ボタンを押すと、構成するデバイスを指定できます。この場合、デバイスのリストは1秒に2回更新されます。もちろん、リストが更新された場合にのみプロパティを更新することは可能ですが、今のところはブロック図の不要な混乱が発生します。

どうしたの？

フロントパネル

写真はクリック可能です

以前、このような興味深い機能について言及するのを忘れました。Forループは反復回数を明示的に示す必要はありません。配列の入力トンネルを作成するだけで十分です。ループは各要素に対して実行されます。この動作はC ++ 11のforeachに似ていforeach 。ただし、ループ入力に複数の配列が到着する場合は注意が必要です。

イベント構造に、「プログラム」ボタンを押すためのハンドラーを追加します。 FPGAへのファイルのアップロードを担当するVIはありませんが、サブデバイスを「スタブ」にします。構成ファイルへのパスとFTDI記述子を入力として受け取り、作業の結果に応じて、ファームウェアのステータス（成功または失敗）を返すとします。そして、プログラムのインターフェースをテストすることをより面白くするために、このステータスをランダムにします。

スタブFT_MPSSE_SP_FPGA.vi

フロントパネル

ブロック図

リストプロパティ（コンテキストメニュー->作成->プロパティノード->リングテキスト->テキスト）を介してFTDI記述子をスタブ入力に渡し、ファイルパスを「ファイルパス」要素に転送して、ローカル変数を作成します（コンテキストメニュー->作成->ローカル変数）、読み取り（Change To Read）に設定します。ステータス出力をStatusインジケータに直接接続します。 Programmボタンがイベントハンドラーにドラッグされます。イベントがハンドラーで構成されている要素を配置することをお勧めします-フロントパネルでこの要素をダブルクリックすると、ブロック図の対応する要素だけでなく、この要素に関連付けられたイベントハンドラーも表示されます。

ここで、「プログラム」ボタンを押すと、インジケータは緑色（成功）または暗緑色（成功ではない）になります。あまり明確ではありません。インジケータのプロパティで、色「オフ」を赤に変更します。良いですインジケータが緑色の場合、選択したデバイスのFPGAはウィンドウで構成されているファイルで構成されていると言えます。

フロントパネル

ただし、ファイルを変更するか別のデバイスを選択すると、このステートメントはfalseになります。同時に、プログラミングエラーが発生しなかったため、インジケーターを赤に色付けすることはできません。ファイルまたはデバイスが変更された場合、インジケーターの値は関係ないことを強調するのが便利です-暗くします。これには、 Disabledインジケータープロパティを使用できます。このプロパティは3つの値を取ることができますEnabled -通常の表示、ユーザーはオブジェクトを制御できます。 Disabled -通常どおりオブジェクトはフロントパネルに表示されますが、ユーザーはオブジェクトを制御できません。 Disabled and Grayed Out表示-オブジェクトは前面パネルに暗い色で表示され、ユーザーはオブジェクトを制御できません。

Devices listとFile Pathイベントハンドラーを作成し、それらでステータスインジケーターを暗くし、ハンドラーで[Program]ボタンをEnabledプロパティに割り当てます。

どうした

「プログラム」ハンドラー：値の変更。