NI MXI-Express RIO: Leistungsstarke Erweiterungs-I/O für NI CompactRIO

Überblick

Bei MXI-Express RIO handelt es sich um ein FPGA-fähiges Chassis mit 14 Steckplätzen für NI CompactRIO, das als Erweiterung der RIO-Plattform von National Instruments fungiert. Wie alle rekonfigurierbaren I/O-Geräte (RIO) von NI umfasst MXI-Express RIO einen benutzerdefinierbaren FPGA (Field-Programmable Gate Array) und modulare I/O mit einem leistungsstarken Prozessor. Die Plattform eignet sich insbesondere für Hardware-in-the-Loop- (HIL) und Echtzeit-Tests sowie komplexe Forschungsaufgaben.

MXI-Express RIO unterscheidet sich von den anderen Geräten der NI-RIO-Plattform darin, dass es den FPGA und die I/O vom Prozessor abkoppelt und die Kommunikation mehrerer Chassis mit demselben Controller über eine kabelgebundene x1-PCI-Express-Verbindung ermöglicht.

Wie die übrige RIO-Plattform basiert auch MXI-Express RIO auf dem grafischen Systemdesign von NI LabVIEW, so dass alle Komponenten eines Embedded-Systems mithilfe einer Umgebung entworfen, programmiert und individuell angepasst werden können. Somit steht eine konfigurierbare, integrierte Lösung zur Verfügung, die sich mit der Leistungsfähigkeit und den Optimierungsmöglichkeiten benutzerdefinierter Hardware messen kann.

Inhalt

Chassis für NI MXI-Express RIO

Abbildung 1: MXI-Express-RIO-Chassis vereinen die Vorteile der RIO-Plattform mit der Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit von PXI- und Industrial Controllern.

Skalierbare FPGA- und I/O-Funktionen für Ihre Anwendung

Die MXI-Express-RIO-Chassis für I/O der C-Serie von NI umfassen einen leistungsstarken Virtex-5-FPGA von Xilinx und eine kabelgebundene x1-PCI-Express-Schnittstelle, wodurch die RIO-Plattform auch für umfangreiche Anwendungen eingesetzt werden kann, die eine hohe Kanalanzahl, verschiedene Signalkonditionierungsoptionen, benutzerdefinierte Verarbeitung sowie Steuer- und Regelalgorithmen erfordern.

 

Abbildung 2: Hardwarearchitektur von MXI-Express RIO

Die drei MXI-Express-RIO-Chassis unterscheiden sich lediglich in den FPGA-Funktionen und der Anzahl von I/O-Steckplätzen der C-Serie, siehe Tabelle 1. Leistungsstarke FPGAs ermöglichen die Implementierung benutzerdefinierter Mess- und Logikfunktionen sowie Hardwareschaltungen für Steuerung und Regelung, so dass eine hohe Kanalanzahl ermöglicht wird.

Chassis Steckplätze FPGA Flipflops 6-Eingangs-LUTs DSP48-Slices Embedded-Block-RAM (kbit)
NI 9154 8 Virtex-5 LX50 28.800 28.800 48 1728
NI 9157 14 Virtex-5 LX85 51.840 51.840 48 3456
NI 9159 14 Virtex-5 LX110 69.120 69.120 64 4608

Tabelle 1: Auswahl an MXI-Express-RIO-Chassis von NI

Die MXI-Express-RIO-Systeme können in Reihe geschaltet werden und bieten eine optimale Lösung für die Erweiterungs-I/O hunderter oder gar tausender signalaufbereiteter Messungen. Gegenwärtig stehen über 100 Module der C-Serie von NI und Drittanbietern für verschiedene Messungen zur Verfügung, darunter Thermoelemente, Spannungs-, Strom-, Widerstands- und Dehnungsmesser, RTDs, Digitalmodule (TTL und andere), Beschleunigungsaufnehmer und Mikrofone. Die Kanalanzahl der einzelnen Module liegt zwischen drei und 32, so dass die Anforderungen unterschiedlichster Systeme abgedeckt werden.

Abbildung 3: MXI-Express-RIO-Chassis sind zu mehr als 100 Modulen der C-Serie von NI und Drittanbietern kompatibel und erfüllen so verschiedenste I/O-Anforderungen.

Konzipiert für anspruchsvolle Anwendungen

Die Schnittstelle MXI-Express basiert auf dem kabelgebundenen Standard PCI Express. MXI-Express-RIO-Chassis verfügen über eine kabelgebundene x1-PCI-Express-Schnittstelle mit einer theoretischen Bandbreite von 250 MB/s bei bis zu sechs in Reihe geschalteten Chassis.

Diese erweiterbaren I/O in einem robusten Formfaktor und mit einer kabelgebundenen Hochgeschwindigkeitsschnittstelle machen das MXI-Express-RIO-System zu einer effektiven Lösung für anspruchsvolle Anwendungen wie Hardware-in-the-Loop-Tests, Überwachung von Industriemaschinen sowie komplexe Steuer- und Regelsysteme.

Abbildung 4: Vergleich der Busgeschwindigkeiten

Systemkonfiguration

MXI-Express-RIO-Chassis können zwar für einen vom Controller unabhängigen Betrieb programmiert werden, sind jedoch in der Regel für Verarbeitungs-, Datenprotokollierungs- und Kommunikationszwecke mit einem Controller verbunden, der zu MXI-Express kompatibel ist. Ein MXI-Express-RIO-Chassis kann mit Echtzeit- oder Windows-Controllern mit integrierten MXI-Express-Controllern oder aber mit kompatiblen PCs und Laptop-Computern unter Einsatz einer MXI-Express-Schnittstelle eingesetzt werden.

Abbildung 5: MXI-Express-RIO-Chassis kombiniert mit dem Dualcore Industrial Controller NI 3110

 

Für die Erstellung eines robusten Systems mit erweiterter Temperatur-, Stoß- und Schwingungsfestigkeit kann das MXI-Express-RIO-Chassis mit einem Multicore-basierten CompactRIO-System eingesetzt werden. Ein PXI-Controller wie der NI PXIe-8115 bietet eine hohe Verarbeitungsleistung und ermöglicht die Integration in modulare PXI-Messgeräte. Die MXI-Express-RIO-Chassis lassen sich auch an eine ExpressCard und einen PC oder Laptop anbinden, so dass eine mobile Lösung erstellt werden kann.

Hinweis: Sollte der Controller eines Drittanbieters eingesetzt werden, ist sicherzustellen, dass dieser den Taktspezifikationen des kabelgebundenen PCI-Express-Standards entspricht, so dass Kompatibilität zum MXI-Express-RIO-Chassis gewährleistet ist.