NATIONAL INSTRUMENTS FlexRIOカスタム計測モジュール
製品情報
NI-5731 は、National Instruments が提供する FlexRIO カスタム計測器製品です。 これは、大規模なカスタム設計作業を必要とせずにカスタム機器の設計を可能にする多用途のソリューションです。 FlexRIO カスタム計測器は、さまざまなターゲット アプリケーションに対応する XNUMX つの異なるアーキテクチャを提供します。 テストと測定のニーズに対応する柔軟性と拡張性を提供します。
ターゲットアプリケーション：
FlexRIOカスタム計測器は、デジタルインターフェース、コンバータとの通信、高速シリアルインターフェースを使用したデータ通信など、さまざまなアプリケーションで使用できるように設計されています。
XNUMX つの FlexRIO アーキテクチャ:
FlexRIO カスタム計測器は、次の XNUMX つのアーキテクチャを提供します。
- 統合 I/O を備えた FlexRIO – データ通信用のシングルエンドまたは LVDS インターフェイスを備えた従来のコンバータに適しています。
- モジュラー I/O を備えた FlexRIO – JESD204B などのプロトコルを実行する高速シリアル インターフェイスに基づく業界の最新の高速コンバータとインターフェイスするように設計されています。
キーアドバンtagFlexRIO の場合:
- カスタム設計を必要としないカスタム ソリューション
- 柔軟性と拡張性
- 高速シリアルインターフェイスのサポート
- ザイリンクス ウルトラ スケール FPGA との統合
- PCI Express Gen 3 x8 接続
- 同期機能
統合 I/O を備えた Flex RIO:
FPGA キャリア オプション:
| プログラマブルロジック | フォームファクター | LUT/FF | DSP48 | ブラム (MB) | ドラム (GB) | PCIe 補助 I/O |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ザイリンクス Kintex ウルトラ スケール KU035 | PXIe | 406,256 | 1700 | 19 | 0 | 第 3 世代 x8 8 GPIO |
| ザイリンクス Kintex ウルトラ スケール KU035 | PCIe | 406,256 | 1700 | 19 | 4 | 第 3 世代 x8 8 GPIO |
| ザイリンクス Kintex ウルトラ スケール KU040 | PXIe | 484,800 | 1920 | 21.1 | 4 | 第 3 世代 x8 8 GPIO、4 HSS |
| ザイリンクス Kintex ウルトラ スケール KU040 | PCIe | 484,800 | 1920 | 21.1 | 4 | 第 3 世代 x8 8 GPIO、4 HSS |
| ザイリンクス Kintex UltraScale KU060 | PXIe | 663,360 | 2760 | 38 | 4 | 第 3 世代 x8 8 GPIO、4 HSS |
| ザイリンクス Kintex ウルトラ スケール KU060 | PCIe | 663,360 | 2760 | 38 | 4 | 第 3 世代 x8 8 GPIO、4 HSS |
製品使用説明書
FlexRIO カスタム計測器を使用するには、次の手順に従います。
- アプリケーションの要件に基づいて、適切な FlexRIO アーキテクチャを選択します。 統合 I/O を備えた FlexRIO またはモジュラー I/O を備えた FlexRIO のいずれかを選択します。
- 統合 I/O を備えた FlexRIO を使用する場合は、必要な FPGA リソースの数に基づいて、ニーズに最適な FPGA キャリア オプションを選択してください。
- 提供されている PCI Express Gen 3 x8 接続を利用して、適切な接続を確保します。
- アプリケーションで同期が必要な場合は、システム内の複数のモジュールの同期に関するガイドラインについてのドキュメントを参照してください。
さらに詳しいサポートやご質問が必要な場合は、製品メーカーにお問い合わせください。
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FlexRIOカスタム計測器
- ソフトウェア: ex を含むampLab で FPGA をプログラミングするためのファイル プログラムVIEW、ラボ用のホスト APIVIEW および C/C++、I/O モジュール固有の出荷例ampファイル、および詳細なヘルプ files
- ラボVIEW- 最大 7 GB のオンボード DRAM を搭載したプログラム可能な Xilinx Kintex UltraScale、Kintex-5、および Virtex-4 FPGA
- 最大 6.4 GS/s のアナログ I/O、最大 1 Gbps のデジタル I/O、最大 4.4 GHz の RF I/O
- FlexRIO モジュール開発キット (MDK) を使用したカスタム I/O
- 最大7 GB/秒のデータストリーミングとNI-TClkによるマルチモジュール同期
- PXI、PCIe、スタンドアロンのフォームファクタを利用可能
カスタム設計を必要としないカスタム ソリューション
FlexRIO 製品ラインは、カスタム設計にコストをかけずにカスタム ハードウェアの柔軟性を必要とするエンジニアや科学者向けに設計されました。 ユーザーがプログラム可能な大規模な FPGA と高速アナログ、デジタル、RF I/O を備えた FlexRIO は、Lab でグラフィカルにプログラムできる完全に再構成可能な計測器を提供します。VIEW または VHDL/Verilog を使用します。
FlexRIO 製品は XNUMX つのアーキテクチャで利用できます。 XNUMX つ目のアーキテクチャには、FlexRIO 用 PXI FPGA モジュールの前面に接続し、パラレル デジタル インターフェイスを介して通信するモジュール式 I/O モジュールが組み込まれています。XNUMX つ目のアーキテクチャは、高速シリアル コンバータを使用し、統合 I/O とザイリンクス UltraScale FPGA テクノロジを備えています。単一のデバイス。
ターゲットアプリケーション
- 科学および医療機器
- レーダー/ライダー
- 信号インテリジェンス
- コミュニケーション
- 医療画像
- アクセル監視・制御
- プロトコル通信/エミュレーション
XNUMX つの FlexRIO アーキテクチャ
重要なアドバンtagFlexRIO 製品ラインの特長は、従来の市販（COTS）機器で広く利用されるようになる前の最新の高速コンバータ技術を使用できることです。 これは、引き続き要件を押し上げるアプリケーションで特に価値があります。ampファイルレート、帯域幅、解像度、チャンネル数。
オリジナルのFlexRIOアーキテクチャは、最大1の差動ペアで最大66GbpsのLVDS通信が可能な幅広いパラレルデジタルインターフェースを介してFlexRIO用のPXI FPGAモジュールと通信するモジュール式FlexRIOアダプタモジュールに依存しています。
図 1. モジュラー I/O を備えた FlexRIO は、アナログ、RF、またはデジタル I/O 用の FlexRIO アダプタ モジュールと、Lab を備えた FlexRIO 用の PXI FPGA モジュールで構成されていますVIEW-プログラム可能な Virtex-5 または Kintex-7 FPGA。
このアーキテクチャは、LVDS を介したコンバータとのデジタル インターフェイスおよび通信に適していますが、コンバータ テクノロジは新しい標準を組み込むために進化しています。 より具体的には、コンバータ メーカーは、より高いクロック レートでの静的タイミングを満たすなど、パラレル バスに関連する一般的な問題を克服するために、最高性能の部品を高速シリアル インターフェイスに移行しています。
図2. オリジナルのFlexRIOアーキテクチャは、データ通信用のシングルエンドまたはLVDSインターフェイスを備えた従来のコンバータに最適でした。 新しい FlexRIO アーキテクチャは、JESD204B などのプロトコルを実行する高速シリアル インターフェイスに基づく業界の最新の高速コンバータとインターフェイスするように設計されました。
これらの要件を満たすために、ザイリンクス UltraScale FPGA と統合 I/O に基づく 204 番目の FlexRIO アーキテクチャが作成され、データ通信に JESDXNUMXB 標準を利用するコンバータをサポートしました。
図 3. 新しい高速シリアル FlexRIO 製品は、ザイリンクス UltraScale FPGA キャリアに接続されたメザニン I/O モジュールで構成されています。
I/Oを統合したFlexRIO
これらの FlexRIO モジュールは、XNUMX つの統合部分で構成されています。XNUMX つは高性能アナログ - デジタル コンバーター (ADC)、デジタル - アナログ コンバーター (DAC)、または高速シリアル接続を含むメザニン I/O モジュール、および FPGAユーザー定義の信号処理用のキャリア。 メザニン I/O モジュールと FPGA キャリアは、XNUMX つのザイリンクス GTH マルチギガビット トランシーバー、I/O モジュールのコンフィギュレーション用の専用 GPIO インターフェイス、およびクロックとトリガーのルーティング用のいくつかのピンをサポートする高密度コネクタを介して通信します。
このアーキテクチャに基づく製品は、メザニン I/O モジュールに対応するモデル番号によって識別され、ユーザーは要件に最も適した FPGA キャリアを選択できます。 元の場合ampたとえば、PXIe-5764 は 16 ビット FlexRIO デジタイザです。amp1 つのチャネルを 5764 GS/s で同時に送信します。 PXIe-1 は、表 5763 に詳述されている 16 つの FPGA キャリア オプションのいずれかと組み合わせることができます。PXIe-XNUMX は、別の XNUMX ビット FlexRIO デジタイザです。amp500 MS/秒で XNUMX つのチャネルを同時に処理でき、FPGA キャリア オプションは同じです。
FPGAキャリアオプション
表 1. 統合 I/O を備えた FlexRIO モジュールを選択する場合、必要な FPGA リソースの数に応じて、最大 XNUMX つの異なる FPGA を選択できます。
| プログラマブルロジック | フォームファクター | LUT/FF | DSP48 | ブラム (MB) | ドラム (GB) | PCIe | 補助 I/O |
| ザイリンクス Kintex UltraScale KU035 | PXIe | 406,256 | 1700 | 19 | 0 | 第3世代 x8 | 8 GPIO |
| ザイリンクス Kintex UltraScale KU035 | PCIe | 406,256 | 1700 | 19 | 4 | 第3世代 x8 | 8 GPIO |
| ザイリンクス Kintex UltraScale KU040 | PXIe | 484,800 | 1920 | 21.1 | 4 | 第3世代 x8 | 8 GPIO、4 HSS |
| ザイリンクス Kintex UltraScale KU040 | PCIe | 484,800 | 1920 | 21.1 | 4 | 第3世代 x8 | 8 GPIO、4 HSS |
| ザイリンクス Kintex UltraScale KU060 | PXIe | 663,360 | 2760 | 38 | 4 | 第3世代 x8 | 8 GPIO、4 HSS |
| ザイリンクス Kintex UltraScale KU060 | PCIe | 663,360 | 2760 | 38 | 4 | 第3世代 x8 | 8 GPIO、4 HSS |
補助I / O
16 つのキャリアはすべて、トリガまたはデジタル インターフェイス用の Molex Nano-Pitch I/O コネクタを介したフロント パネルの補助デジタル I/O を備えています。 大型の FPGA では、それぞれ最大 10 Gbps のデータ ストリーミングが可能な 40 つの追加 GTH マルチギガビット トランシーバーが Nano-Pitch I/O コネクタに配線されます。 これらのトランシーバーは、Xilinx Aurora、XNUMX ギガビット イーサネット UDP、XNUMX ギガビット イーサネット UDP、シリアル フロント パネル データ ポートなどの高速シリアル プロトコルを介した他のデバイスとの高帯域幅通信に使用できます。
(SFDPP)。
PCI Express Gen 3 x8 接続
新しいFlexRIOモジュールにはPCI Express Gen 3 x8接続が装備されており、DMA経由でCPUメモリとの間で最大7 GB/秒のストリーミングが可能です。また、NIピアツーピアストリーミングテクノロジーを使用すると、XNUMXつのメモリ間でデータをストリーミングできます。ホスト メモリを介してデータを渡すことなく、モジュールをシャーシ内に配置できます。 ピアツーピア テクノロジの詳細については、こちらをご覧ください。
同期
システム内の複数のモジュールを同期することは、多くの場合、チャネル数の多いソリューションを設計する上で最も難しい部分です。 多くの COTS ベンダーは、拡張性のない同期ソリューションを提供していますが、カスタム設計の場合、チャネル間で再現可能な位相調整に関する共通の要件を満たすには、多大な専門知識が必要となる場合があります。 PXI FlexRIO モジュールは高度な技術を採用tagこれは、PXI プラットフォーム固有のタイミングおよび同期機能であり、他の計測器と共有されているクロックおよびトリガ ルートに直接アクセスします。 PXIを使用すると、FlexRIOデバイスでいっぱいのシャーシ全体をサブデバイスと同期できます。ampファイル間のタイミングジッターampさまざまなモジュールからのファイル。 これは、バックプレーン上で基準クロックを共有することと、NI-TClk と呼ばれる特許取得済みの NI テクノロジーによって実現され、同期を調整してすべてのモジュールが同じ開始トリガーに揃うようにします。 NI-TClkテクノロジーの詳細をご覧ください。
ストリーミングドライバー
I/O が統合された FlexRIO モジュールは、FPGA プログラミングを必要とせずに基本的なデジタイザおよび任意波形発生器の機能をサポートするように設計された FlexRIO ストリーミング ドライバでサポートされています。 このドライバーは、アナログ I/O を備えた高速シリアル FlexRIO 製品での有限または連続的な取得/生成をサポートしており、FPGA でさらにカスタマイズする前の高レベルの開始点として使用されます。 基本的なストリーミング機能に加えて、このドライバーを使用して、I/O モジュールのアナログ フロントエンドの構成、クロッキング、さらには ADC または DAC へのレジスタの直接読み取り/書き込みも行うことができます。
FlexRIOコプロセッサモジュール
FlexRIO コプロセッサ モジュールは、既存のシステムに信号処理機能を追加し、バックプレーンまたはフロント パネルの 5840 つの高速シリアル ポートを介した高帯域幅ストリーミングが可能です。 PXIe-XNUMX ベクトル信号トランシーバなどの別の PXI 計測器と組み合わせると、FlexRIO コプロセッサ モジュールは、複雑なアルゴリズムをリアルタイムで実行するために必要な FPGA リソースを提供します。
表 2. 追加の DSP 機能を必要とするアプリケーションに使用できる専用の UltraScale コプロセッサ モジュールが XNUMX つあります。
| モデル | プログラマブルロジック | PCIe | 補助 I/O |
| PXIe-7911 | Kintex UltraScale KU035 | 第3世代 x8 | なし |
| PXIe-79121 | Kintex UltraScale KU040 | 第3世代 x8 | 8 GPIO、4 HSS |
| PXIe-79151 | Kintex UltraScale KU060 | 第3世代 x8 | 8 GPIO、4 HSS |
FlexRIO トランシーバー モジュール
FlexRIO トランシーバ モジュールは、帯域幅とダイナミック レンジを最大化するように設計された軽量アナログ フロントエンドを備えた高性能 ADC および DAC を備えています。
| モデル | チャンネル | Sampルレート | 解決 | カップリング | AI 帯域幅 | AO 帯域幅 |
FPGAオプション |
| PXIe-57851 | 2AI 2 AO |
6.4GS/秒 – 1チャンネル 3.2GS/s/ch – 2ch |
12ビット | AC | 6GHz帯 | 2.85GHz帯 | KU035、KU040、KU060 |
| PCIe-5785 | 2AI 2 AO |
6.4GS/秒 – 1チャンネル 3.2GS/s/ch – 2ch |
12ビット | AC | 6GHz帯 | 2.85GHz帯 | KU035、KU040、KU060 |
FlexRIO デジタイザ モジュール
FlexRIO デジタイザ モジュールは、帯域幅とダイナミック レンジを最大化するように設計された軽量アナログ フロントエンドを備えた高性能 ADC を備えています。 すべてのデジタイザ モジュールには、トリガまたはデジタル インターフェイス用の XNUMX 個の GPIO を備えた補助 I/O コネクタと、高速シリアル通信のオプションも備えています。
| モデル | チャンネル | Sampルレート | 解決 | カップリング | 帯域幅 | FPGAオプション |
| PXIe-57631 | 4 | 500MS/秒 | 16ビット | ACまたはDC | 227 MHz | KU035、KU040、KU060 |
| PCIe-5763 | 4 | 500MS/秒 | 16ビット | ACまたはDC | 227 MHz | KU035、KU040、KU060 |
| PXIe-57641 | 4 | 1GS/秒 | 16ビット | ACまたはDC | 400 MHz | KU035、KU040、KU060 |
| PCIe-5764 | 4 | 1GS/秒 | 16ビット | ACまたはDC | 400 MHz | KU035、KU040、KU060 |
| PXIe-5774 | 2 | 6.4GS/秒 – 1チャンネル 3.2GS/s/ch – 2ch |
12ビット | DC | 1.6GHzまたは3GHz | KU040、KU060 |
| PCIe-5774 | 2 | 6.4GS/秒 – 1チャンネル 3.2GS/s/ch – 2ch |
12ビット | DC | 1.6GHzまたは3GHz | KU035、KU060 |
| PXIe-5775 | 2 | 6.4GS/秒 – 1チャンネル 3.2GS/s/ch – 2ch |
12ビット | AC | 6GHz帯 | KU035、KU040、KU060 |
| PCIe-5775 | 2 | 6.4GS/秒 – 1チャンネル 3.2GS/s/ch – 2ch |
12ビット | AC | 6GHz帯 | KU035、KU040、KU060 |
FlexRIO信号発生器モジュール
FlexRIO信号発生器モジュールは、帯域幅とダイナミックレンジを最大化するように設計された軽量アナログフロントエンドを備えた高性能DACを備えています。
| モデル | チャンネル | Sampルレート | 解決 | カップリング | 帯域幅 | 接続性 | FPGAオプション |
| PXIe-57451 | 2 | 6.4GS/秒 – 1チャンネル 3.2GS/s/ch – 2ch |
12ビット | AC | 2.9GHz帯 | スマ | KU035、KU040、KU060 |
PXIe-58 など、スロット冷却能力が 1095 W 以上のシャーシを使用する必要があります
モジュラーI/Oを備えたFlexRIO
これらの FlexRIO 製品は、FlexRIO アダプタ モジュールと呼ばれるモジュール式の高性能 I/O と強力な FlexRIO FPGA モジュールの XNUMX つの部分で構成されています。 これらの部品を組み合わせると、Lab でグラフィカルにプログラムできる完全に再構成可能な機器が形成されます。VIEW またはVerilog/VHDLを使用します。 FlexRIO FPGAモジュールをNIピアツーピアストリーミングとともに使用して、従来の計測器にインラインデジタル信号処理（DSP）機能を追加することもできます。
図4: アダプタモジュールは、FlexRIO用PXI FPGAモジュールまたはFlexRIO用コントローラのいずれかで使用できます。
FlexRIO用PXI FPGAモジュール
NIのFlexRIO FPGAモジュールポートフォリオは、PXIe-7976RとFlexRIO用NI 7935Rコントローラによって強調されており、どちらも大規模なDSPに焦点を当てたXilinx Kintex-7 410T FPGAと2 GBのオンボードDRAMを備えています。 PXIプラットフォームの利点をすべて備えたFlexRIO用PXI FPGAモジュールは、高性能データストリーミング、同期、処理、および高いチャネル密度を必要とするシステムに最適です。 導入にサイズ、重量、消費電力の削減が必要なアプリケーション向けに、FlexRIO用コントローラは、高速シリアル接続とNI Linuxを実行する統合デュアルコアARMプロセッサを備えたスタンドアロンパッケージで同じモジュール式I/OとFPGAを利用します。リアルタイム。
表3. NIは、さまざまなFPGAおよびフォームファクタを備えたFlexRIO用FPGAモジュールを提供しています。
| モデル | プログラマブルロジック | FPGA スライス | FPGA DSP スライス | プログラマブルロジック ブロック RAM (キロビット) |
オンボードメモリ | ストリーミングのスループット | フォームファクタ |
| PXIe-7976R | Kintex-7 K410T | 63,550 | 1,540 | 28,620 | 2ギガバイト | 3.2 GB/秒 | PXI Express |
| PXIe-7975R | Kintex-7 K410T | 63,550 | 1,540 | 28,620 | 2ギガバイト | 1.7 GB/秒 | PXI Express |
| PXIe-7972R | Kintex-7 K325T | 50,950 | 840 | 16,020 | 2ギガバイト | 1.7 GB/秒 | PXI Express |
| PXIe-7971R | Kintex-7 K325T | 50,950 | 840 | 16,020 | 0ギガバイト | 1.7 GB/秒 | PXI Express |
| NI7935R | Kintex-7 K410T | 63,550 | 1,540 | 28,620 | 2ギガバイト | 2.4 GB/秒 (SFP+) | スタンドアロン |
| NI7932R | Kintex-7 K325T | 50,950 | 840 | 16,020 | 2ギガバイト | 2.4 GB/秒 (SFP+) | スタンドアロン |
| NI7931R | Kintex-7 K325T | 50,950 | 840 | 16,020 | 2ギガバイト | 25MB/秒(GbE) | スタンドアロン |
| PXIe-7966R | Virtex-5 SX95T | 14,720 | 640 | 8,784 | 512MB | 800 MB/秒 | PXI Express |
| PXIe-7962R | Virtex-5 SX50T | 8,160 | 288 | 4,752 | 512MB | 800 MB/秒 | PXI Express |
| PXIe-7961R | Virtex-5 SX50T | 8,160 | 288 | 4,752 | 0MB | 800 MB/秒 | PXI Express |
| PXI-7954R | Virtex-5 LX110 | 17,280 | 64 | 4,608 | 128MB | 800 MB/秒 | PXI |
| PXI-7953R | Virtex-5 LX85 | 12,960 | 48 | 3,456 | 128MB | 130 MB/秒 | PXI |
| PXI-7952R | Virtex-5 LX50 | 7,200 | 48 | 1,728 | 128MB | 130 MB/秒 | PXI |
| PXI-7951R | Virtex-5 LX30 | 4,800 | 32 | 1,152 | 0MB | 130 MB/秒 | PXI |
FlexRIO用デジタイザアダプタモジュール
FlexRIO 用デジタイザ アダプタ モジュールを FlexRIO 用 PXI FPGA モジュールまたは FlexRIO 用コントローラと併用して、カスタマイズ可能なファームウェアを備えた高性能計測器を作成できます。 付きamp40 MS/s ～ 3 GS/s の伝送速度と最大 32 チャネルに対応するこれらのモジュールは、時間領域と周波数領域の両方のアプリケーションの幅広い要件をカバーします。 デジタイザ アダプタ モジュールは、外部ハードウェアとインターフェースするためのデジタル I/O 機能も提供します。
表4. NIは、最大3 GS/秒、最大32チャネル、最大2 GHzの帯域幅を備えたFlexRIO用のデジタイザアダプタモジュールを提供しています。
| モデル | 解像度 (ビット) | チャンネル | 最大Sampルレート | 最大帯域幅 | カップリング | フルスケール入力範囲 | 接続性 |
| NI 5731 | 12 | 2 | 40MS/秒 | 120 MHz | 交流・直流 | 2Vpp | ＢＮＣ |
| NI 5732 | 14 | 2 | 80MS/秒 | 110 MHz | 交流・直流 | 2Vpp | ＢＮＣ |
| NI 5733 | 16 | 2 | 120MS/秒 | 117 MHz | 交流・直流 | 2Vpp | ＢＮＣ |
| NI 5734 | 16 | 4 | 120MS/秒 | 117 MHz | 交流・直流 | 2Vpp | ＢＮＣ |
| NI 5751(B) | 14 | 16 | 50MS/秒 | 26 MHz | DC | 2Vpp | VHDCI |
| NI 5752(B) | 12 | 32 | 50MS/秒 | 14 MHz | AC | 2Vpp | VHDCI |
| NI 5753 | 16 | 16 | 120MS/秒 | 176 MHz | ACまたはDC | 1.8Vpp | MCCX |
| NI 5761 | 14 | 4 | 250MS/秒 | 500 MHz | ACまたはDC | 2Vpp | スマ |
| NI 5762 | 16 | 2 | 250MS/秒 | 250 MHz | AC | 2Vpp | スマ |
| NI 5771 | 8 | 2 | 3GS/秒 | 900 MHz | DC | 1.3Vpp | スマ |
| NI 5772 | 12 | 2 | 1.6GS/秒 | 2.2GHz帯 | ACまたはDC | 2Vpp | スマ |
FlexRIO用信号発生器アダプタモジュール
FlexRIO 用信号発生器アダプタ モジュールは高速または低速アナログ出力を備えており、カスタム信号生成のために FlexRIO 用 PXI FPGA モジュールまたは FlexRIO 用コントローラと組み合わせることができます。 FPGA 上で波形を動的に生成する必要がある場合でも、PXI バックプレーン全体に波形をストリーミングする必要がある場合でも、これらのアダプタ モジュールは通信、ハードウェアインザループ (HIL) テスト、および科学機器のアプリケーションに最適です。
表5. NIは、低速制御と高速生成の両方に対応するFlexRIO用信号発生器アダプタモジュールを提供しています。
| モデル | 解像度 (ビット) | チャンネル | 最大Sampルレート | 最大帯域幅 | カップリング | フルスケール出力範囲 | シグナリング | 接続性 |
| NI 5741 | 16 | 16 | 1MS/秒 | 500kHz | DC | 5Vpp | シングルエンド | VHDCI |
| NI 5742 | 16 | 32 | 1MS/秒 | 500kHz | DC | 5Vpp | シングルエンド | VHDCI |
| 1120年 | 14 | 1 | 2GS/秒 | 550 MHz | DC | 4Vpp | 差額 | スマ |
| 1212年 | 14 | 2 | 1.25GS/秒 | 400 MHz | DC | 4Vpp | 差額 | スマ |
FlexRIO用デジタルアダプタモジュール
FlexRIO 用デジタル I/O アダプタ モジュールは、さまざまなボリュームのシングルエンド、差動、シリアル信号とインターフェースできる最大 54 チャネルの構成可能なデジタル I/O を提供しますtageレベル。 これらのモジュールをユーザーがプログラム可能な大規模な FPGA と組み合わせると、テスト対象デバイスとの高速通信からリアルタイムでのカスタム プロトコルのエミュレーションまで、さまざまな課題を解決できます。
表6. NIは、シングルエンドインターフェースと差動インターフェースの両方を介した高速デジタルインターフェース用のアダプタモジュールを提供しています。
| モデル | チャンネル | シグナリングの種類 | 最大データレート | 巻tage レベル (V) |
| NI 6581(B) | 54 | シングルエンド (SE) | 100 Mbps | 1.8、2.5、3.3、または外部リファレンス |
| NI 6583 | 32 SE、16 LVDS | SE、およびLVDSまたはmLVDS | 300 Mbps | 1.2～3.3V SE、LVDS |
| NI 6584 | 16 | RS-485/422 全二重/半二重 | 16 Mbps | 5ボルト |
| NI 6585(B) | 32 | LVDS | 200 Mbps | LVDS |
| NI 6587 | 20 | LVDS | 1Gbps | LVDS |
| NI 6589 | 20 | LVDS | 1Gbps | LVDS |
FlexRIO用トランシーバアダプタモジュール
FlexRIO 用トランシーバ アダプタ モジュールは、インラインのリアルタイム処理による IF またはベースバンド信号の取得と生成を必要とするアプリケーション向けに、複数の入力、出力、デジタル I/O ラインを備えています。 元ampファイル アプリケーションには、RF 変調と復調、チャネル エミュレーション、信号インテリジェンス、リアルタイム スペクトル分析、およびソフトウェア無線 (SDR) が含まれます。 トランシーバー アダプター モジュールは、外部ハードウェアとインターフェイスするためのデジタル I/O 機能も提供します。
表 7. トランシーバ アダプタ モジュールは、同じ機器で高速の取得と生成を必要とするアプリケーションに最適です。 トランシーバ アダプタ モジュールは、最大 250 MS/s のアナログ入力と 1 GS/s のアナログ出力を備えたシングルエンド構成と差動構成の両方で利用できます。
| モデル | チャンネル | アナログ入力分解能 (ビット) | 最大アナログ入力 Sampルレート | アナログ出力解像度 (ビット) | 最大アナログ出力 Sampルレート | トランシーバー帯域幅 | 巻tage範囲 | カップリング | シグナリング |
| NI 5781 | 2 AI、2 AO | 14 | 100MS/秒 | 16 | 100MS/秒 | 40 MHz | 2Vpp | DC | 差額 |
| NI 5782 | 2 AI、2 AO | 14 | 250MS/秒 | 16 | 1GS/秒 | 100 MHz | 2Vpp | DCまたはAC | シングルエンド |
| NI 5783 | 4 AI、4 AO | 16 | 100MS/秒 | 16 | 400MS/秒 | 40 MHz | 1Vpp | DC | シングルエンド |
FlexRIO用RFアダプタモジュール
FlexRIO 用 RF アダプタ モジュールは、200 MHz ～ 4.4 GHz の周波数をカバーし、最大 200 MHz の瞬間帯域幅を備えています。 FlexRIO用PXI FPGAモジュールまたはFlexRIO用コントローラと組み合わせると、Labを使用してFPGAをプログラムできます。VIEW 変調と復調、チャネル エミュレーション、スペクトル分析、さらには閉ループ制御などのカスタム信号処理を実装します。 これらのモジュールはすべてダイレクト コンバージョン アーキテクチャに基づいており、同期のために隣接するモジュールと共有できるオンボード ローカル オシレータを備えています。 RF アダプター モジュールは、外部ハードウェアとインターフェイスするためのデジタル I/O 機能も提供します。
表 8. FlexRIO 用 RF アダプタ モジュールは、200 MHz ～ 4.4 GHz をカバーするトランシーバ、レシーバ、またはトランスミッタとして利用できます。
| モデル | チャンネル数 | 周波数範囲 | 帯域幅 |
| NI 5791 | 1 つの受信と 1 つの送信 | 200MHz～4.4GHz | 100 MHz |
| NI 5792 | 1 Rx | 200MHz～4.4GHz | 200 MHz |
| NI 5793 | 1 送信 | 200MHz～4.4GHz | 200 MHz |
FlexRIO用カメラリンクアダプターモジュール
FlexRIO 用の Camera Link アダプタ モジュールは、Camera Link 80 標準カメラからの 10 ビット、1.2 タップのベース、ミディアム、およびフル構成の画像取得をサポートします。 ビットレベルの処理と非常に低いシステム遅延を必要とするアプリケーション向けに、FlexRIO 用 Camera Link アダプタ モジュールを FlexRIO 用 PXI FPGA モジュールと組み合わせることができます。 FlexRIO 用の Camera Link アダプタ モジュールを使用すると、画像を CPU に送信する前に FPGA を使用してカメラからの画像をインラインで処理でき、より高度な前処理アーキテクチャが可能になります。
表9. FlexRIO用NI 1483カメラリンクアダプタモジュールは、さまざまなカメラリンクカメラにFPGA処理機能を提供するように設計されています。
| モデル | サポートされている構成 | コネクタ | サポートされているピクセルクロック周波数 | 補助 I/O |
| NI 1483 | ベース、ミディアム、フルカメラリンク | 2×26ピンSDR | 20～85MHz | 4 x TTL、2 x 絶縁デジタル入力、1 x 直交エンコーダー |
FlexRIOモジュール開発キット
FlexRIO アダプタ モジュール開発キット (MDK) を使用すると、アプリケーションに合わせた独自の FlexRIO I/O モジュールを構築できます。 このプロセスには、電気、機械、アナログ、デジタル、ファームウェア、およびソフトウェアの設計専門知識が必要です。 NI FlexRIOアダプタモジュール開発キットの詳細をご覧ください。
キーアドバンtagFlexRIOの
リアルタイムで信号を処理
コンバータ技術が進歩するにつれて、データレートは増加し続けており、ストリーミングインフラストラクチャ、処理要素、およびストレージデバイスに追いつくための圧力がかかっています。 CPU は一般にアクセスしやすく、プログラムも簡単ですが、特に高いデータ レートでのリアルタイムの連続信号処理には信頼性がありません。 I/O と CPU の間に FPGA を追加すると、ポイントバイポイント方式で取得/生成されるデータを処理する機会が提供され、システムの残りの部分の負荷が大幅に軽減されます。
表10.例amp高性能 I/O を備えたリアルタイムの FPGA ベースの処理から恩恵を受けることができるアプリケーションとアルゴリズム。
| 使用事例 | Exampアルゴリズム |
| インライン信号処理 | フィルタリング、しきい値処理、ピーク検出、平均化、FFT、イコライゼーション、ゼロサプレッション、フラクショナルデシメーション、補間、相関、パルス測定 |
| カスタムトリガー | 論理AND/OR、波形マスク、周波数マスク、チャネル電力レベル、プロトコルベース |
| RF の取得/生成 | デジタル アップコンバージョン/ダウンコンバージョン (DDC/DUC)、変調と復調、パケット アセンブリ、チャネル エミュレーション、チャネライゼーション、デジタル プリディストーション、パルス圧縮、ビームフォーミング |
| コントロール | PID、デジタル PLL、アサーション、緊急状態の監視/応答、ハードウェアインザループ テスト、シミュレーション |
| デジタルインターフェース | カスタムプロトコルエミュレーション、コマンド解析、テストシーケンス |
図5. NIのリアルタイムスペクトラムアナライザリファレンスExampこのファイルは、FPGA 上で 3.2 GB/秒のデータを継続的に処理し、2 秒あたり XNUMX 万 FFT を超える計算を行います。
Lab で FPGA をプログラムするVIEW
ラボVIEW FPGA モジュールは Lab へのアドオンですVIEW グラフィカル プログラミングを FPGA ハードウェアに拡張し、FPGA デザインのアルゴリズム キャプチャ、シミュレーション、デバッグ、コンパイルのための単一環境を提供します。 FPGA をプログラミングする従来の方法では、ハードウェア設計に関する深い知識と、低レベルのハードウェア記述言語を使用した長年の経験が必要です。 このようなバックグラウンドを持った人でも、FPGA をプログラミングしたことがない人でも、研究室ではVIEW では、生産性が大幅に向上し、設計をまとめる複雑な接着剤ではなく、アルゴリズムに集中できるようになります。 Lab を使用した FPGA のプログラミングの詳細については、VIEW、研究室を参照VIEW FPGAモジュール。
図 6. 自分の思考をプログラムする。 研究室VIEW FPGA は、I/O へのインターフェースとデータ処理のタスクを簡素化し、設計の生産性を大幅に向上させ、市場投入までの時間を短縮するグラフィカル プログラミング アプローチを提供します。
Vivado を使用した FPGA のプログラム
デジタル エンジニアがラボに含まれるザイリンクス Vivado プロジェクト エクスポート機能を使用できることを体験してください。VIEW FPGA 2017 は、Xilinx Vivado を使用して FlexRIO ハードウェアを開発、シミュレーション、コンパイルします。 必要なハードウェアをすべてエクスポートできます file■ 特定のデプロイメント ターゲット向けに事前に構成された Vivado プロジェクトへの FlexRIO デザインの場合。 どの研究室でもVIEW 研究室で使用される信号処理 IPVIEW デザインはエクスポートに含まれます。 ただし、すべての NI IP は暗号化されます。 Xilinx Vivado Project Export は、Kintex-7 以降の FPGA を備えたすべての FlexRIO および高速シリアル デバイスで使用できます。
図 7. 経験豊富なデジタル エンジニアは、Vivado プロジェクト エクスポート機能を使用して、必要なすべてのハードウェア デザインをエクスポートできます file開発、シミュレーション、コンパイルのために Vivado プロジェクトに接続します。
FPGA IPの広範なライブラリ
ラボVIEWの広範な FPGA IP コレクションにより、まったく新しいアルゴリズムの実装を検討している場合でも、一般的なタスクをリアルタイムで実行する必要がある場合でも、ソリューションをより迅速に見つけることができます。 研究室VIEW FPGA には、高速 I/O で使用するために設計された高度に最適化された機能が多数含まれており、ラボで探しているものが見つからない場合でも使用できます。VIEW, IP は、オンライン コミュニティ、NI アライアンス パートナー、ザイリンクスからも入手できます。 以下の表は、FlexRIO アプリケーションで一般的に使用される NI が提供する関数の一部を示しています。
表 11. 研究室のリストVIEW FPGA IPは、FlexRIO FPGAモジュールで最も一般的に使用されます。
| ラボVIEW FlexRIO 用 FPGA IP | ||
| 10ギガビットイーサネットUDP | エッジ検出 | 永続表示 |
| 3相PLL | 均等化 | PFTチャネライザー |
| アキュムレータ | 指数関数 | ピジョン |
| オールデジタルPLL | 高速フーリエ変換 | パイプライン周波数変換 (PFT) |
| 面積測定 | フィルタリング | 極座標から X/Y への変換 |
| ベイヤーデコード | FIRコンパイラ | パワーレベルトリガー |
| バイナリ形態学 | 固定小数点フィルターの設計 | パワーサーボ |
| バイナリオブジェクト検出 | 分数補間器 | パワースペクトル |
| BRAM遅延 | 分数解像度ampラー | プログラム可能なフィルター |
| ブラム FIFO | 周波数領域の測定 | 脈拍測定 |
| BRAM パケッタイザー | 周波数マスクトリガー | 相互 |
| バタワースフィルター | 周波数シフト | ＲＦＦＥ |
| 重心計算 | ハーフバンドデシメータ | 立ち上がり/立ち下がりエッジ検出 |
| チャネルエミュレーション | ハンドシェーク | RS-232 |
| チャネル電力 | ハードウェアテストシーケンサー | 拡大縮小されたウィンドウ |
| CICコンパイラ | Ｉ２Ｃ | シェーディング補正 |
| 色抽出 | 画像演算子 | シン＆コス |
| 色空間変換 | 画像の変換 | スペクトログラム |
| 複素乗算 | 命令シーケンサ | SPI |
| コーナー検出 | IQ障害の補正 | 平方根 |
| カウンター | ライン検出 | ストリーミングコントローラー |
| Dラッチ | 線形補間 | ストリーミング IDL |
| 遅れ | ロックイン ampリファイアーフィルター | 同期ラッチ |
| デジタルゲイン | ログ | トリガー IDL |
| デジタルプリディストーション | 行列乗算 | ユニット遅延 |
| デジタルパルス処理フィルター | 行列転置 | VITA-49データパッキング |
| 離散遅延 | 平均値、変動値、標準偏差 | 波形生成 |
| 離散正規化積分器 | メモリ IDL | 波形一致トリガー |
| 分ける | 移動平均 | 波形計算 |
| ドット積 | NチャンネルDDC | X/Y から極への変換 |
| 個人情報保護方針 | 自然対数 | ザイリンクス オーロラ |
| ドラム FIFO IDL | ノイズの発生 | ゼロクロス |
| DRAM パケッタイザー | 正規化された平方 | ゼロ次ホールド |
| DSP48ノード | ノッチフィルター | Z 変換遅延 |
| DUC/DDC コンパイラ | ||
図 8. Lab に含まれる FPGA IP のパレットの XNUMX つだけVIEW FPGA。
FlexRIO ソフトウェア エクスペリエンス
FlexRIO Exampレ
FlexRIO ドライバーには数十の LabVIEW exampI/O とのインターフェイスを素早く作成し、FPGA プログラミングの概念を学ぶためのファイルです。 それぞれの元ampファイルは XNUMX つの部分で構成されています: LabVIEW FlexRIO FPGAモジュール上で実行されるコードと、FPGAと通信するCPU上で実行されるコードです。 これらの元ampファイルはさらなるカスタマイズのための基盤として機能し、新しいアプリケーションの優れた出発点となります。 
図 9. 出荷例ampFlexRIO ドライバに含まれるファイルは、FlexRIO FPGA モジュールのプログラミングを始めるのに最適な場所です。
元に加えてampFlexRIO ドライバに含まれるファイルについては、National Instruments が多数のアプリケーション リファレンスを公開しています。ampファイルは、オンライン コミュニティまたは VI パッケージ マネージャーを通じて入手できます。
機器設計ライブラリ
FlexRIO examp上で説明したファイルは、機器設計ライブラリ (IDL) と呼ばれる共通ライブラリに基づいて構築されています。 IDL は、FPGA 上で実行する一般的なタスクの基本的な構成要素であり、開発中の貴重な時間を節約します。 最も価値のある IDL には、ホストへのデータの DMA 転送のフロー制御を提供するストリーミング IDL、一般的な信号処理タスク用に高度に最適化された機能を含む DSP IDL、カウンタやラッチなどの日常的な機能を抽象化する Basic Elements IDL があります。 。 多くのライブラリには、CPU 上で実行され、対応する FPGA とインターフェイスする関数も含まれています。
図 10. ラボ用の機器設計ライブラリ (IDL)VIEW FPGA は FPGA ベースの計測器ドライバに含まれており、多くの FPGA 設計に共通する基本的な構成要素を提供します。
テストと測定に対するプラットフォームベースのアプローチ
PXIとは何ですか?
ソフトウェアを搭載した PXI は、測定および自動化システム用の堅牢な PC ベースのプラットフォームです。 PXI は、PCI 電気バス機能と CompactPCI のモジュール式ユーロカード パッケージを組み合わせ、さらに特殊な同期バスと主要なソフトウェア機能を追加します。 PXI は、製造テスト、軍事および航空宇宙、機械監視、自動車、産業テストなどのアプリケーション向けの高性能かつ低コストの導入プラットフォームです。 1997 年に開発され、1998 年に発売された PXI は、PXI システム アライアンス (PXISA) によって管理されるオープン業界標準です。PXISA は、PXI 標準の推進、相互運用性の確保、PXI 仕様の維持を目的として設立された 70 社以上の企業からなるグループです。
最新の商用テクノロジーの統合
製品に最新の商用テクノロジーを活用することで、当社は高性能、高品質の製品を競争力のある価格でユーザーに提供し続けることができます。 最新の PCI Express Gen 3 スイッチはより高いデータ スループットを実現し、最新の Intel マルチコア プロセッサはより高速かつ効率的な並列 (マルチサイト) テストを促進し、ザイリンクスの最新 FPGA は信号処理アルゴリズムをエッジにプッシュして測定を高速化し、最新のデータをサポートします。 TI と ADI のコンバータは、当社の計測器の測定範囲と性能を継続的に拡大します。
PXI計測器
NI は、DC からミリ波まで、600 を超える異なる PXI モジュールを提供しています。 PXI はオープンな業界標準であるため、1,500 を超えるさまざまな計測器ベンダーから約 70 の製品が入手可能です。 コントローラに指定された標準の処理および制御機能を使用すると、PXI 計測器には実際の計測回路のみを含める必要があり、小さな設置面積で効果的なパフォーマンスを実現できます。 シャーシとコントローラを組み合わせたPXIシステムは、PCI Expressバスインターフェイスを使用した高スループットのデータ移動と、統合されたタイミングとトリガによるサブナノ秒同期を特徴としています。
オシロスコープ
Samp12.5 GHzのアナログ帯域幅で最大5 GS/秒の速度を実現し、多数のトリガモードと大容量のオンボードメモリを備えています
デジタル機器
タイミングセットとチャネルごとのピンパラメトリック測定ユニット（PPMU）を使用して、半導体デバイスの特性評価と製造テストを実行します。
周波数カウンター
イベントカウントやエンコーダの位置、周期、パルス、周波数の測定などのカウンタタイマータスクを実行します。
電源と負荷
絶縁チャネル、出力切断機能、およびリモートセンスを含む一部のモジュールを使用して、プログラム可能な DC 電源を供給します。
スイッチ (マトリックスおよび MUX)
自動テストシステムの配線を簡素化するための、さまざまなリレータイプと行/列構成を備えています
GPIB、シリアル、イーサネット
さまざまな計測器制御インターフェースを介して非PXI計測器をPXIシステムに統合
デジタル・マルチメータ
パフォームvoltage（最大1000V）、電流（最大3A）、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス、周波数/周期の測定、およびダイオードテスト
波形発生器
サイン、二乗、三角、r などの標準関数を生成amp ユーザー定義の任意波形も可能
ソースメジャーユニット
高精度のソースおよび測定機能と、高チャネル密度、決定論的なハードウェア シーケンス、および SourceAdapt 過渡最適化を組み合わせます。
FlexRIO カスタム機器と処理
標準の機器が提供できる以上のものを必要とするアプリケーションに高性能 I/O と強力な FPGA を提供します
ベクトル信号トランシーバー
ベクトル信号発生器とベクトル信号アナライザを、FPGA ベースのリアルタイム信号処理および制御と組み合わせます。
データ収集モジュール
電気的または物理的現象を測定するために、アナログ I/O、デジタル I/O、カウンタ/タイマー、トリガー機能を組み合わせて提供します
ハードウェアサービス
すべてのNIハードウェアには、基本的な修理範囲および出荷前のNI仕様に準拠した校正に対するXNUMX年間の保証が含まれています。 PXI システムには、基本的な組み立てと機能テストも含まれています。 NIは、ハードウェアのサービスプログラムにより稼働時間を改善し、メンテナンスコストを削減するための追加の権利を提供します。 詳細については、こちらをご覧ください ni.com/サービス/ハードウェア.
| 標準 | プレミアム | 説明 | |
| プログラム期間 | 3年または5年 | 3年または5年 | サービス期間プログラム |
| 延長修理保証 | ● | ● | NIはデバイスの機能を復元し、ファームウェアのアップデートと工場出荷時のキャリブレーションを行います。 |
| システム構成、組み立て、テスト1 |
● |
● |
NIの技術者は、出荷前にカスタム構成に従ってシステムを組み立て、ソフトウェアをインストールし、テストします。 |
| 高度な交換2 | ● | NI では、修理が必要な場合にすぐに発送できる交換用ハードウェアを在庫しています。 | |
| システム RMA1 | ● | NI は、修理サービスを実施する際に、完全に組み立てられたシステムの納品を受け付けます。 | |
| 校正計画 (オプション) | 標準 | 迅速3 | NIは、サービスプログラムの期間中、指定された校正間隔で要求されたレベルの校正を実行します。 |
- このオプションは、PXI、CompactRIO、およびCompactDAQシステムでのみ使用できます。
- このオプションは、すべての国のすべての製品で利用できるわけではありません。 最寄りのNIセールスエンジニアに連絡して、空き状況を確認してください。
- 優先キャリブレーションには、追跡可能なレベルのみが含まれます。
PremiumPlus サービス プログラム NI は、上記のサービスをカスタマイズしたり、PremiumPlus サービス プログラムを通じてオンサイト校正、カスタム スペアリング、ライフサイクル サービスなどの追加の権利を提供したりできます。 詳細については、NI の営業担当者にお問い合わせください。
テクニカルサポート
すべてのNIシステムには、NIエンジニアからの電話および電子メールによるサポートの30日間のトライアルが含まれており、ソフトウェアサービスプログラム（SSP）メンバーシップを通じて延長できます。 NIでは、世界中に400人以上のサポートエンジニアを配置し、30以上の言語でローカルサポートを提供しています。 さらに、
アドバンを取るtag受賞歴のあるNIのオンラインリソースとコミュニティの一部です。
©2017 ナショナル・インスツルメンツ。 全著作権所有。 研究室VIEW、ナショナルインスツルメンツ、NI、NI TestStand、および ni.com はNational Instrumentsの商標です。 記載されているその他の製品名および会社名は、それぞれの会社の商標または商号です。 このサイトのコンテンツには、技術的な不正確さ、誤字、または古い情報が含まれている可能性があります。 情報は予告なく更新または変更される場合があります。 訪問 ni.com/マニュアル 最新情報についてはこちらをご覧ください。
7年2019月XNUMX日
ドキュメント / リソース
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NATIONAL INSTRUMENTS FlexRIOカスタム計測モジュール [pdf] ユーザーガイド NI-5731、FlexRIOカスタム計測モジュール、カスタム計測モジュール、計測モジュール |
