39WWW.ELEKTRO-NET.HU
RENDSZERINTEGRÁTOR
AZ NI PXI MODULÁRIS MÛSZEREZÉS ELÔNYEI
a hagyományos asztali mûszerekét. A má-sik példa a vezetô méréstechnológiára az NI PXIe-5186 digitalizáló, amelyet az NIa világ vezetô oszcilloszkópgyártójával, a Tektronix™-szal közösen fejlesztett. 5 GHzsávszélességgel és 12,5 gigaminta/s minta-vételezési frekvenciával ez a legnagyobb tel-jesítményû PXI digitalizáló a piacon.
Az NI nem csak hatalmas modulárismûszerportfóliót kínál, hanem elérhetôvé te-
szi FPGA-k használatát is a PXI platformon.Az FPGA-k hathatós megoldást jelentenekolyan alkalmazások számára, amelyek nagyadatmennyiség kezelését igénylik, miközbenrugalmasnak és testreszabhatónak kell ma-radniuk. Az NI FlexRIO rugalmas, testre
szabható perifériát biztosít az NI LabVIEWFPGA modulnak, hogy elôsegítse nagy tel-jesítményû, újrakonfigurálható mûszereklétrehozását. A LabVIEW FPGA kibôvíti aLabVIEW grafikus fejlesztôkörnyezet al-kalmazási területét FPGA célhardverekre. ALabVIEW jól használható FPGA-k progra-mozására, mert világosan megjeleníti a pár-huzamosságot és az adatfolyam-áramlást, ígya hagyományos FPGA-tervezésben jártas ésjáratlan felhasználók egyaránt eredményesenkihasználhatják az újrakonfigurálható hard-verek erôsségeit. Meglévô, vagy akár teljesenegyedi jelkondicionálást végzô adapter-mo-dulokkal bôvítheti rendszerét, hogy egyteszt vagy egy beágyazott rendszer speciáliskövetelményeinek is megfelelhessen.
Teljesítmény és a mérések minôségeAz NI moduláris mûszerei számos szaba-dalmaztatott és védett technológiát tartal-maznak, hogy a legmagasabb színvonalúmûködést biztosítsák és megbízható méré-si eredményeket adjanak vissza napjaink leg-igényesebb alkalmazásai számára. Ezek atechnológiák a következôk:� Synchronization and Memory Core (SMC)
technológia,� NI-TClk idôzítô- és szinkronizációs tech-
nológia moduláris mûszerek számára,� NI-STC3 idôzítô- és szinkronizációs tech-
nológia multifunkcionális mérés -adatgyûjtéshez,
� NI-MCal kalibrációs algoritmus mérés -adatgyûjtéshez.
Synchronization and Memory Core(SMC) technológiaNapjaink legújabb elektronikai tervezéséta funkciók konvergálása, illetve a látszó-
lag összefonódó analóg és digitálistechnológia növekedése jellemzi.
Azoknak a rendszereknek a ter-vezése, prototípusának fejlesztéseés tesztelése, amelyek egyaránt tar-talmaznak audio- és videojeleket, il-letve további adatokat, ahogyan a leg-
újabb generációs vezeték nélküli készülé-kek és set-top boxok is, szorosan integráltdigitális és analóg adatgyûjtô, valamint jel-generáló hardvert igényel, megfelelô alap-sávi mintavételi frekvenciával, torzítássalés idôzítési jellemzôkkel. Az analóg és di-
Mûszerezés az alkalmazások szélesköre számáraAz NI több mint 450 PXI és PXI Expresstechnológián alapuló moduláris mûszert kínál.Ezeknek a sora a DC-tôl a 26,5 GHz-es esz-közökig terjed, beleértve az iparág legnagyobbfelbontású digitalizálóját 24 bites felbontássalés a leggyorsabb, legpontosabb, 7 és fél digi-tes digitális multimétert.
Az NI moduláris mûszereivel folyama-tosan feszegeti a teljesítményhatárokat és te-szi mindezt egy hatékonyabb 3U méretben.Az NI PXIe-5665 vektor-jelanalizátor (vec-tor signal analyzer, VSA) megjelenésével azNI az RF-területen a pontosság és tesztse-besség tekintetében kategóriájában a leg-jobbat kínálja a PXI platformon, meghaladva
A szoftveresen definiált moduláris mûszerezés segítségével a mérnökök flexibilis teszt-rendszereket valósíthatnak meg, amelyek gyorsan és bármikor áttervezhetôek. A piaconmegtalálható több mint 1500 PXI termékbôl 400 fölött van azoknak a száma, amelyeket aNational Instruments tervezett. Ezzel a bizonyított múlttal a National Instruments által ter-vezett PXI mûszerezés számos elônyt kínál. A leírásban ezeket vizsgáljuk: mûszerezés bár-mely alkalmazás számára, mérési minôség és teljesítmény, választható szoftver-architektúraés gyártóegység-verifikáció
(1. RÉSZ)
1. ábra. Az NI moduláris mûszerei az iparág legnagyobb felbontású mûszereitôl a legpontosabbakig terjednek
Analóg be- és kimenet
Funkcionális teszt és diagnosztika
Jelképzés és kondicionálás
Jel vétele Kép vétele Átkapcsolás
Busz interfész és kommunikáció
Gépi látásIdôzített be- és kimenet
Mûszer vezérlésIpari hálózati interfészek
Rádiófrekvencia éskommunikáció
Digitális be- és kimenet Mozgásvezérlés Videó teszt és analízis
Digitális jelfeldolgozás Tápegységek Dinamikus jelanalízis
1. táblázat. Az NI moduláris mûszer portfóliójaminden alkalmazás számára kínál termékeket
2. ábra. Használja ki az NI FlexRIO elô-nyeit FPGA alkalmazások készítésénélés bôvítse a rendszere képességeit!
40 ELEKTRONET
RENDSZERINTEGRÁTOR
XXI. évfolyam 2. szám
gitális mûszerezésre már nem használha-tunk különálló mûszereket saját idôzíté-sekkel és eltérô analóg mérési teljesítmé-nyekkel.
Továbbá, az ilyen készülékek világszer-te éjjel-nappal folyó gyártása megköveteli amegbízhatósági, nagy munkateljesítményûfunkcionális tesztelést.
Az NI megalkotta a Synchronizationand Memory Core (SMC) technológiát minta nagy sebességû moduláris mûszerezésekegy közös architektúráját, hogy megfelel-jen a konvergens eszközök tesztelése je-lentette kihívásnak. Az SMC szolgáltatá-sai létfontosságúak az integrált, kevert jelûprototípus-fejlesztés és az alábbi teszt-rendszerek számára:� rugalmas be- és kimeneti adatátviteli csa-
tornák,� nagy sebességû, integrált, csatornánként
512 MiB-ig skálázható memória,� pontos idôzítô- és szinkronizációs motor.
Az SMC architektúra központi részeegy FPGA kontroller, a DataStream FPGA(DSF), ami az eszköz „processzora”. Ez hajtvégre minden utasítást, figyel a triggerjelekreés lock-okra, adja ki a jeleket és kezeli a di-gitalizált jelek forgalmát a mûszer és a fogadószámítógép között.
Idôzítés és szinkronizáció a NationalInstruments T-Clock technológiájávalmoduláris mûszerek számáraSzámos teszt- és mérôalkalmazás igényli egy-szerre több eszköz idôzítését és szinkroni-zációját.
Ez az egy mûszeren található fogadó-és válaszcsatornák korlátozott száma mi-
att van így. (Pl. egy oszcilloszkóp akár négy-csatornás és egy jelgenerátor akár kétcsa-tornás is lehet.) Különbözô alkalmazások,kezdve az elektronikai iparban alkalmazottkevert jelû teszteléstôl a tudományban hasz-nált lézerspektroszkópiáig megkövetelik na-gyobb számú csatorna idôzítését és szink-ronizációját, továbbá igény van a digitálisbe- és kimeneti csatornák, illetve az ana-lóg be- és kimeneti csatornák összehan-golására.
A PXI platform, egész pontosan a keret,tartalmaz egy integrált idôzítési és szinkro-nizálási lehetôséget, amely lehetôvé teszi azösszhangot a PXI modulok között. Az óra-és triggerjelek biztosítása a nagy sebességûszinkronizált eszközök számára még így is ki-hívásokkal teli. A késleltetések és idôzítésekbizonytalansága több mérôeszköz összehan-golása esetén jelentôs nehézséget okoz aszinkronizációban, különösen a nagy sebes-ségû mérôrendszerek esetén. Ezeket a kér-déseket a rendszertervezés kezdetén gyakranfigyelmen kívül hagyják, korlátozva ezzel a ké-sôbbiekben a szinkronizált rendszer sebessé-gét és pontosságát. További felmerülô kérdésaz óra- és triggerjelek megosztása kapcsán azeltolódás és a jitter.
Az NI kifejlesztett egy szabadalmaztatottmódszert, amely során egy másik órajelet hasz-nálhatunk az órajelek összehangolására és a trig-gerjelek küldésére, valamint fogadására.
Az NI T-Clock (NI-TClk) technológia cél-kitûzése kettôs:� Összehangolja a mintavételek órajelét,
amelyek kezdetben nem feltétlenül illesz-kednek, amellett, hogy azok fáziszártak a10 MHz-es referencia-órajellel.
� Lehetôvé teszi a szinkronizált eszközök pon-tos triggerelését.
3. ábra. SMC-architektúra
A PXI Express-keret tervezésénél a slo-tonként maximum 100 ps eltolódást céloz-ták meg, ami a legtöbb alkalmazás számá-ra kielégítô. Az NI-TClk-technológiávalezt 10 ps-ra lehet csökkenteni, amely szo-rosabb többcsatornás fázisillesztést tesz le-hetôvé nagy sebességû moduláris mûszere-zésnél.
Az NI-TClk-szinkronizáció rugalmas ésszéles körben használható. Az alábbi fel-használásokat célozza meg:� A szinkronizáció kiterjesztése egy egye-
dülálló PXI-keretrôl számos PXI-keretre,nagy csatornaszámú rendszerek számára.Ezeket a rendszereket NI PXI-665x vagyaz NI PXIe-667x idôzítô- és vezérlômo-dullal látták el.
� Homogén és heterogén szinkronizáció –azonos vagy különbözô mintavételezési se-bességgel futó eszközök, belsô vagy kül-sô órajellel.
Az NI-TClk-szinkronizáció célja, hogy azeszközeink azonos idôben reagáljanak a trig-gerjelekre. Az „azonos idôben” azt jelenti, hogyazonos mintavételezési periódusban az óraje-lek nagyon szoros összhangban vannak. Az NI-TClk-szinkronizáció azáltal valósul meg, hogyminden eszköz generál egy triggerórajelet,amely a mintavételezési órajelbôl származik.A triggerjeleket a TClk-jelhez szinkronizálták.Az eszközök külsô forrásból megkapják a trig-gerjelet, vagy azt maguk generálják, ezután eztelküldik minden eszköznek, beleértve saját ma-gukat, a TClk-jel lefutó élére. Minden eszköza TClk-jel következô felfutó élén reagál erre.
NI-STC3 idôzítô- és szinkronizáció-technológia multifunkciós mérésadatgyûjtéshezAz NI-STC3 idôzítô- és szinkronizációstechnológia a teljesítmény új szintjét nyújt-ja az NI X-sorozatú multifunkciós mérés -adatgyûjtô rendszerei számára. Ez a techno-lógia található a fejlett digitális, idôzítô-, trig-gerelô-, szinkronizáló-, számláló/idôzítô- ésadatbuszt vezérlô szolgáltatások mögött.
Az újratriggerelhetô feladat egy olyan mé-rési feladat, amely minden alkalommal vég-rehajt egy meghatározott mûködést, amikoregy bizonyos triggeresemény bekövetkezik. Azelôzô generációs szinkronizáció- és idôzítô-technológiák csak számlálós mûveleteket vol-tak képesek újratriggerelni. Csak ezekkel le-hetett biztosítani az újratriggerelhetô minta-vételezési órajeleket más feladatok számára is,azonban ez meglehetôsen bonyolult kódokateredményezett. Az NI-STC3-technológiamost minden adatgyûjtô és jelgeneráló feladatotfelszerel saját újratriggerelési lehetôséggel.
Az NI-STC3-technológia egyben egygyorsabb, 100 MHz-es idôalapot biztosít a ko-rábbi eszközökben használt 80 MHz-es idôalaphelyett. A 100 MHz-es idôalapot analóg és di-gitális mintavételezési vagy frissítési frekven-cia elôállítására is használjuk, szemben a korábbieszközök 20 MHz-es idôalapjával. Az ötszörössebességnövekedésnek köszönhetôen a tet-szôlegesen beállított mintavételi órajel most szig-nifikánsan megközelíti a felhasználó által kívántmintavételi gyakoriságot, továbbá a gyorsabbidôalap és a továbbfejlesztett front-end csök-kenti a késést a triggerelés és az elsô mintavé-telezési órajel éle között, ami javítja az eszközérzékenységét a triggerelésre.
Az NI-STC3-technológia használatávala pufferelt számlálófunkcióknak bôvültek aképességei az elôdeikéihez képest. Ez fôleg apufferelt periódusidô és frekvenciamérések te-rületén jelenik meg, noha a továbbiakban isközvetlenül kiválaszthatjuk az idôzítés típu-sát, vagy a mintavételezési órajelet is. Ha egymintavételezési órajelet használunk idôzíté-si típusként, akkor pufferelt frekvencia- és pe-riódusidô-mérést végzünk. Mindkettô szám-lálását a belsô idôalap alapján végzi az esz-köz (belsô számlálóval számolva), valamintugyanezt a vizsgált ismeretlen jelre is elvég-zi a mintavételezési órajel felfutó éléig.Ugyanakkor a mintavételi órajel egy olyanjel, amit meg kell határozni és létre kell hoz-ni. Ezután el kell osztani a belsô idôalap el-méleti értékét a számolt értékével, hogy meg-kapjuk a vizsgált jel frekvenciáját a mintavételiórajel következô éléig.
Az NI STC3-technológia szintén számoslehetôséget kínál a digitális I/O-k és az X-sorozatú eszközök PFI (programmablefunction input) vonalainak használatában.Ezek közé tartozik a programozható be-kapcsolási állapot, a watchdog-idôzítôk, azesemény-észlelés és az új PFI-szûrés.
Az NI-STC3-technológiával most fejlet-tebb analóg, digitális és számlálós mûvelete-ket végezhet el, mint valaha. Ezen túl, az olyanalkalmazások, amelyek korábban több integrálterôforrást igényeltek vagy nehezebben voltakprogramozhatók, most önállóan és kevesebbNI-DAQmx- kód segítségével futnak.
Mérésadatgyûjtések MCal kalibrációs algoritmusaAz NI-MCal egy szoftveralapú kalibráci-ós algoritmus, ami egy harmadfokú poli-
nomot generál a feszültségmérések há-romféle hibájának korrigálására: offset,gain és nem lineáris hiba. A szoftveralapúméréskorrekció használatával, az NI-MCalminden választható mérési tartománybanegy egyedi korrekciós polinommal tud op-timalizálni, amire a hardveralapú kalibrá-ció nem képes.
Az NI-MCal algoritmus akkor fut le,amikor valamilyen szoftverbôl, mint pél-dául a LabVIEW-ból, az önkalibrációsfunkciót hívjuk. Egy mai tipikus PC-n azNI-MCal-nak kevesebb mint 10 másod-percbe telik a nem lineáris hibáknak, a gain-nek és az offsetnek a karakterizációja és akorrekciós polinomoknak a kártyára in-tegrált EPROM-ba írása. A következôméréseket automatikusan skálázza az esz-köz meghajtószoftvere, mielôtt visszaadnáa mérôalkalmazáson keresztül. Szembenmás önkalibrációs rendszerekkel, az NI-MCal rendelkezik azzal az egyedülállóképességgel, hogy kalibrált adatot adjonvissza minden csatornán, akkor is, ha a csa-tornákra különbözô bemeneti mérôtarto-mányt állítottak be. Ez azért lehetséges,mert az NI-MCal meghatározza, elmentiés alkalmazza a korrekciós polinomokatminden bemeneti mérôtartományra amûszeren. Más önkalibrációs mechaniz-musok hardverkomponenseket használnakaz adatok korrekciójára, és nem tudjákmegfelelô sebességgel dinamikusan be-tölteni a korrekciós függvényeket a meg-felelô pontosság biztosításához, ha több be-meneti mérôtartomány van használatbanegy mérés során. Ehelyett, az NI-MCalszoftveres úton végzi az adatok korrekci-óját, amellyel könnyen betölthetôk a csa-tornaspecifikus korrekciós függvények,még ha az adatgyûjtés az eszköz maximá-lis sebességével fut is.
Az NI-MCal más önkalibrációs techni-kákkal szemben a nem lineáris hibák korrek-cióján túl, csatornaspecifikus korrekciós függ-vényeket alkalmaz minden csatornára egy mé-rési szekvencia során. Kiküszöbölve a mûsze-rek hibakorrekciójára hagyományosan hasz-nált hardverkomponensek korlátait és ki-használva a szoftverek, ill. a PC-alapú feldol-gozás erejét és sebességét, az NI-MCal meg-emeli a mérési pontosság mértékét, valamintújradefiniálja az eszközök önkalibrációját.
(folytatjuk)
NATIONAL INSTRUMENTS HUNGARY KERESKEDELMI KFT. INFOPARK — E ÉPÜLET, 1117 BUDAPEST, NEUMANN JÁNOS U. 1/E. 2. EM.TELEFON: (06-1) 481-1400. FAX: (06-1) 203-3490E-MAIL: [email protected] WWW.NI.COM/HUNGARY TECHNIKAI KÉRDÉSEK: [email protected]
Recommended
