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作者：ADI產(chǎn)品應用工程師Lluis Beltran Gil 摘要 評估板(EVB)及其配套軟件具有即插即用功能，可輕松評估ADI產(chǎn)品的性能。其圖形用戶(hù)界面(GUI)提供了直觀(guān)的方式，可進(jìn)行手動(dòng)配置并與該設備通信。但是，在更復雜的產(chǎn)品中，如果不能自動(dòng)處理這些重復性任務(wù)，那么在評估所有可用功能的同時(shí)，掃描產(chǎn)品的所有附加功能可能會(huì )變得非常耗時(shí)。 文中說(shuō)明了如何記錄宏，以及如何無(wú)需開(kāi)發(fā)復雜的軟件控制器代碼，也能在Python®和MATLAB®環(huán)境中使用宏來(lái)自動(dòng)處理某些評估任務(wù)。本文以ADI的AD7380和AD7606C-16為例自動(dòng)處理所有用戶(hù)交互，用于掃描不同的配置，發(fā)起轉換，然后導出結果。通過(guò)使用這些示例，來(lái)自動(dòng)評估過(guò)采樣數字濾波器帶給模數轉換器(ADC)的性能優(yōu)勢。雖然本文著(zhù)重介紹AD7380和AD7606C-16，但文中的信息也適用于A(yíng)DI的其他產(chǎn)品和應用。 簡(jiǎn)介 ADI提供了一些方法來(lái)輕松評估每次發(fā)布的新產(chǎn)品及其可實(shí)現的性能和特性。首先，我們的評估板由印刷電路板(PCB)（集成主要器件，例如ADC）和所需的配套產(chǎn)品（例如基準電壓源、驅動(dòng)放大器、時(shí)鐘源、電源解決方案等）組成。其次，這些板附帶的軟件可以展示解決方案可實(shí)現的實(shí)際性能。它展示了使用該平臺可以獲得的真實(shí)數據。在過(guò)去幾年中，ACE軟件1平臺一直用于此目的。 在A(yíng)CE平臺中，每個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)插件，通過(guò)簡(jiǎn)潔明了的GUI訪(fǎng)問(wèn)設備寄存器映射，從而簡(jiǎn)化了設備配置。 在A(yíng)DC示例中，ACE通常以波形或直方圖的形式顯示原始數據，并通過(guò)FFT計算AC性能指標，例如SNR或THD。本文展示如何無(wú)需進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)自動(dòng)處理所有這些程序。 
圖1.評估板的硬件和軟件交互框圖，包括ACE與Python/MATLAB的通信。 ACE插件 圖2顯示AD7380插件芯片視圖，其中包含多個(gè)按鈕，以便輕松配置該器件： 1. REF允許選擇內部或外部基準電壓源 2. OSC可以啟用過(guò)采樣，并設置過(guò)采樣率
圖2.AD7380的ACE插件芯片視圖 圖3顯示AD7606C-16插件芯片視圖，其中多個(gè)按鈕用深藍色突出顯示，可用于： 1. 通過(guò)單擊PGA符號選擇每個(gè)通道的模擬輸入范圍 2. 選擇內部或外部基準電壓源 3. 選擇過(guò)采樣率 4. 配置偏置/增益/相位校準功能 5. 配置診斷
圖3.AD7606C-16的ACE插件芯片視圖 雖然前面的示例使用ADI AD7380和AD7606C-16，但本文不止介紹這些產(chǎn)品，還包括與ACE配套使用和用于自動(dòng)處理重復性任務(wù)的所有其他器件。每個(gè)ACE插件都有自己的GUI布局。但是，隨著(zhù)產(chǎn)品日益變得復雜，添加的功能越來(lái)越多（例如診斷、校準等），手動(dòng)測試所有這些功能也會(huì )變得更加復雜和繁瑣。ACE遠程控制能夠設置或掃描參數，例如，掃描過(guò)采樣率和測量噪聲性能的改善程度。 設置ACE遠程控制 在開(kāi)始編寫(xiě)遠程控制ACE的代碼之前，需要先按照以下步驟與ACE建立通信： 1. 打開(kāi)ACE，前往設置 2. 找到IPC服務(wù)器選項卡，確保已啟動(dòng)該服務(wù)器 3. 確保已分配了一個(gè)端口，最好是2357
圖4.與ACE建立通信 記錄宏，生成腳本 ACE提供宏工具菜單，通過(guò)將配置和設備交互步驟存入宏文件進(jìn)行記錄。生成宏之后，可以使用該宏來(lái)一次性自動(dòng)重復所有步驟。以下是生成宏的步驟： 1. 打開(kāi)ACE，進(jìn)入工具 >> 宏工具。 2. 點(diǎn)擊圖5中藍色高亮顯示區域中圖標右側的記錄宏命令按鈕。 3. 開(kāi)始執行設備交互，例如更改參數、向存儲器映射中的寄存器輸入值、捕捉數據等。在瀏覽和使用GUI時(shí)，命令窗口中會(huì )填入信息。 4. 在記錄要輸入的所有操作/設置之后，點(diǎn)擊停止記錄宏命令按鈕。按鈕在上述同一位置。將會(huì )自動(dòng)彈出命令窗口。 例如，在記錄宏時(shí)，用戶(hù)使用圖2中所示的按鈕配置過(guò)采樣率和分辨率模式。命令窗口如圖5所示。
圖5.命令窗口和宏工具 在這個(gè)窗口中，可以查看記錄的所有步驟，甚至可以跳過(guò)/中斷任何無(wú)需自動(dòng)生成的步驟，然后將整個(gè)程序導出到一個(gè)可選擇語(yǔ)言的腳本中，如圖5中紅色高亮部分所示。 記錄宏文件之后，可以再次保存和播放，以重復之前執行過(guò)的步驟。ACE有一個(gè)內置功能，可以生成腳本，按照所選的受支持的語(yǔ)言執行記錄的操作。所以，按照之前的列表，接下來(lái)的步驟是： 1. 點(diǎn)擊圖5中藍色高亮顯示區域右側的生成圖標，打開(kāi)腳本生成器窗口。 2. 從C#、MATLAB或Python中選擇所需的語(yǔ)言，然后點(diǎn)擊導出。 之后，可以將該代碼導入IDE中執行。以這段代碼為基礎，添加額外的功能，例如儀器控制，構建自動(dòng)測試臺，以獲取測量結果。2接下來(lái)的章節中顯示的示例使用Visual Studio Code或MATLAB，這些示例僅使用產(chǎn)品評估板來(lái)執行噪聲分析，不使用任何額外的設備。如需查找用于管理、存儲或對收集到的數據進(jìn)行繪制的代碼示例，如接下來(lái)的幾個(gè)章節所示，請訪(fǎng)問(wèn)wiki.analog.com并搜索相關(guān)的評估板。
圖6.使用Python語(yǔ)言的ACE代碼生成編輯器 使用Python自動(dòng)處理評估任務(wù) 上一節中生成的.py文件可用于輕松啟用和重復之前記錄的一系列操作。此外，通過(guò)編輯這些腳本和自動(dòng)處理某些任務(wù)，還能獲得更大的益處。在前面的示例中，在A(yíng)D7380 ACE插件中設置了過(guò)采樣率和分辨率，對生成的宏進(jìn)行了編輯，以便使用輸入參數，如圖7所示。注意，默認情況下，這些宏被稱(chēng)為execute_macro()，但可以將這個(gè)名稱(chēng)更改為更具描述性的名稱(chēng)。
圖7.編輯Python函數，以便使用輸入參數 這些宏現在可以在內部調用實(shí)現循環(huán)，掃描過(guò)采樣率值，顯示噪聲性能如何隨著(zhù)過(guò)采樣率提高而改善，以及啟用兩個(gè)額外的分辨率位帶來(lái)的好處。
圖8.這些指令用于實(shí)現循環(huán)，該循環(huán)掃描過(guò)采樣率，打開(kāi)和關(guān)閉兩個(gè)額外的分辨率位。 因此，Python示例代碼訪(fǎng)問(wèn)導出的數據文件，讀取ACE插件測量的SNR數據，并通過(guò)串行監控器報告數據。如表1所示，過(guò)采樣可以改善噪聲性能3，但在某些情況下，為了展示AD7380顯示為18位字，而非16位字帶來(lái)的真正優(yōu)勢，需要兩個(gè)額外的分辨率位。 表1.AD7380 SNR與過(guò)采樣率的關(guān)系 OSR 動(dòng)態(tài)范圍 （正常分辨率） 動(dòng)態(tài)范圍 （提高分辨率，18位） 1 90.8 dB 90.8 dB 2 92.6 dB 93.6 dB 4 94.3 dB 96.5 dB 8 95.8 dB 99.2 dB 16 96.3 dB 100.4 dB 32 96.5 dB 100.5 dB 使用MATLAB自動(dòng)處理評估任務(wù) 與Python示例一樣，自動(dòng)生成的代碼也可以導出用于MATLAB中，在本例中生成一個(gè).m文件。在本例中，宏被定義為一個(gè)函數，但可以對宏進(jìn)行編輯，以便使用輸入參數。以下MATLAB示例使用AD7606C-16板。 同樣，可以通過(guò)自動(dòng)使用ACE來(lái)輕松評估AD7606C-16的過(guò)采樣優(yōu)勢。圖9顯示一個(gè)MATLAB函數，經(jīng)過(guò)編輯后可以使用多種參數，例如吞吐量、樣本數量、接口類(lèi)型（串行或并行）、基準電壓源（內部或外部）、過(guò)采樣率、數字走線(xiàn)數量或模擬輸入范圍。
圖9.編輯MATLAB函數，以便使用輸入參數 這個(gè)特定函數可以在主代碼中使用，以快速啟用不同配置的數據采集，輕松執行多個(gè)AD7606C-16指標比較，例如： ► 噪聲性能與過(guò)采樣率 ► 性能與吞吐量 ► 性能與模擬輸入范圍 ► 內部基準電壓源與外部基準電壓源 ► 串行接口與并行接口等等。 注意，這只是以AD7606C-16為例；根據所評估的產(chǎn)品不同，可能需要執行多種不同的性能評估。 您可以訪(fǎng)問(wèn)wiki.analog.com4查看AD7606C-16的使用說(shuō)明，包括可用的源代碼。其中介紹了如何生成宏代碼，也給出了后期處理數據的示例。OversamplingSweep.m示例掃描過(guò)采樣率，針對每個(gè)值繪制代碼直方圖。如圖10所示，過(guò)采樣率越大，代碼直方圖越窄。表2也顯示代碼的峰峰值分布如何隨過(guò)采樣降低。 表2.AD7606C-16的代碼分布與過(guò)采樣率的關(guān)系 OSR 峰峰值(LSB) 1 16 2 13 4 12 8 10 16 7 32 6 64 4 128 4 256 2
圖10.代碼直方圖顯示噪聲性能如何隨過(guò)采樣率改善�？墒褂煤�(jiǎn)單腳本掃描可用的多種過(guò)采樣率選項（高達256個(gè)）。 結論 新型ACE平臺可作為新評估板的軟件框架，由于能夠記錄宏，對于希望加快ADI產(chǎn)品評估工作速度的硬件設計人員來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)有利的工具。這些宏通過(guò)行業(yè)通用的編程語(yǔ)言，例如Python或MATLAB助力實(shí)現測試自動(dòng)化。自動(dòng)處理這些任務(wù)反過(guò)來(lái)又會(huì )加快產(chǎn)品評估和選型，幫助加快上市時(shí)間，縮短硬件設計周期。有關(guān)此主題和其他主題，可訪(fǎng)問(wèn)EngineerZone™獲取更多支持，也可訪(fǎng)問(wèn)wiki.analog.com，獲取更多遠程控制示例。 參考資料 1 “分析 | 控制 | 評估(ACE)軟件�！盇DI公司 2 “AD5791 ACE遠程控制�！盇DI公司，2020年2月。 3 Jonathan Colao�！斑m用于微型電機驅動(dòng)應用的快速反應、光學(xué)編碼器反饋系統�！蹦M對話(huà)，第54卷第2期，2020年4月。 4 “AD7606B/C ACE遠程控制�！盇DI公司，2021年2月。 關(guān)于作者 Lluis Beltran Gil畢業(yè)于瓦倫西亞理工大學(xué)，于2009年獲電子工程學(xué)士學(xué)位，2012年獲工業(yè)工程學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后，Lluis于2013年加入ADI公司，擔任利默里克精密轉換器部的應用工程師。目前，Lluis就職于儀器儀表事業(yè)部SAR ADC應用團隊，工作地點(diǎn)在西班牙瓦倫西亞。他擁有瓦倫西亞大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位。 |
