​Consideraciones para elegir un controlador para su sistema PXI

​Un controlador PXI es la unidad primaria de procesamiento y gestión dentro de un sistema PCI eXtensions for Instrumentation (PXI). Instalado en la ranura del controlador del sistema, coordina la transferencia de datos a través del panel trasero PXI, ejecuta programas de software y proporciona interfaces externas para la interacción del usuario o la integración de la red. Los controladores PXI son embebidos o remotos. Los controladores embebidos contienen todo lo que necesita para ejecutar su sistema PXI sin un PC externo, mientras que los controladores remotos le permiten controlar su sistema PXI desde una PC de escritorio, portátil o servidor.

Las especificaciones del controlador influyen directamente en los siguientes factores:

• Potencia de procesamiento: determinada por el procesador dentro del controlador; afecta el recuento de núcleos de CPU, la velocidad de reloj, el procesamiento de datos, el paralelismo y la multitarea.
• ​Memoria: determinada por la capacidad y velocidad de la RAM; afecta a la eficiencia con que se almacenan y procesan los grandes conjuntos de datos en tiempo real, reduciendo la latencia y permitiendo una comunicación de alto rendimiento entre módulos PXI.
• ​Rendimiento de datos: determinado por el ancho y la generación de carriles PCI Express; define las velocidades máximas de datos entre el controlador y los módulos, lo que es crítico para la adquisición o transmisión a alta velocidad.
• ​Rendimiento en tiempo real: determinado por la selección de procesador y sistema operativo; la combinación de ambos influye en la latencia y el determinismo.
• Sistema operativo: se selecciona de Microsoft Windows, Linux de escritorio o NI Linux en tiempo real.
• ​E/S y conectividad: proporcionada por USB, Ethernet, ThunderboltTM y otros puertos del panel frontal, que permite la integración periférica y el acceso remoto.

​Seleccionar el controlador adecuado garantiza que su sistema PXI ofrezca la potencia de cálculo, el rendimiento de datos y la conectividad necesarios para las aplicaciones de prueba y medición más exigentes de la actualidad. Los controladores NI PXI están diseñados para la versatilidad, soportando un amplio espectro de casos de uso, que incluyen, pero no se limitan a, los siguientes ejemplos:

• Sistemas de prueba de producción: pruebas automatizadas de dispositivos electrónicos, PCB y ensamblajes en entornos de fabricación.
• ​Validación y caracterización: prueba de validación funcional, pruebas acústicas y de audio y caracterización de componentes eléctricos.
• ​Adquisición de datos de alta velocidad: grabación/reproducción de RF, creación de prototipos de comunicación inalámbrica y análisis de señales de alto rendimiento.
• ​Hardware en el lazo (HIL): simulación y control en tiempo real para sistemas integrados en automóviles, aeroespaciales e industriales.

Más información sobre los controladores NI PXI.

Esta sección proporciona una comparación de controladores integrados y remotos. 

Controladores embebidos

Los controladores integrados son ordenadores autónomos que se instalan directamente en el chasis PXI, eliminando la necesidad de un PC externo. Los controladores embebidos NI proporcionan un alto rendimiento y una computación confiable específicamente diseñada para sistemas PXI. Con opciones de sistema operativo preconfiguradas, construcción robusta y soporte a largo plazo, ayudan a los ingenieros a acelerar la implementación y garantizan un funcionamiento confiable desde la validación del diseño hasta la prueba de producción.

Capacidades clave de los controladores integrados

• Sistemas operativos flexibles: elija entre Windows, Linux de escritorio o Linux en tiempo real para satisfacer las necesidades de aplicaciones e integración.
• Informática de alto rendimiento: maneje cargas de trabajo de prueba y medición exigentes con procesadores potentes y un rendimiento de datos rápido.
• Desarrollo de software optimizado: simplifique la configuración, la implementación y la configuración mediante una estrecha integración con el software de NI.
• Escalabilidad a largo plazo: depende del rendimiento constante y el soporte del ciclo de vida para años de operación confiable.
• Seguridad basada en hardware: habilite las funciones de seguridad basadas en hardware, como el arranque seguro y el cifrado de dispositivos a través de TPM 2.0 para Windows 11.

^{Figura 1. Este chasis NI PXIe-1081 tiene un controlador integrado NI PXIe-8842 y otros instrumentos NI instalados.}

Controladores remotos

Los controladores remotos conectan un chasis PXI a un ordenador host externo mediante interfaces de alta velocidad MXI-Express o Thunderbolt. Esta configuración permite al sistema PXI utilizar la potencia de procesamiento, el almacenamiento y las capacidades de visualización de un ordenador de sobremesa o portátil existente, ofreciendo una alternativa flexible y rentable al control integrado. La Figura 2 muestra una configuración de controlador remoto basada en ordenador portátil y la Figura 3 muestra una configuración de controlador remoto basada en PC de escritorio.

^{Figura 2. Configuración del controlador remoto basado en portátil que incluye un chasis NI PXI Express, un módulo de controlador remoto Thunderbolt, cable Thunderbolt 3+ M2M y un ordenador portátil con puerto Thunderbolt 3+.}

^{Figura 3. Configuración de controlador remoto basado en PC de escritorio que incluye: un chasis NI PXI Express, un módulo de control remoto, cable MXIe, un dispositivo para control remoto (tarjeta PCI) y un PC de escritorio.}

Capacidades clave de los controladores remotos

• Portabilidad e implementación en campo: Compatibilidad con portátiles o PC compactas para entornos móviles o de espacio limitado, incluido el soporte para PC proporcionados por el cliente que cumplan con las políticas de TI in situ. 
• Eficiencia de costos: el uso de los recursos informáticos existentes en lugar de controladores integrados dedicados puede reducir potencialmente el costo general del sistema. 
• Alto rendimiento y escalabilidad: proporciona capacidad para transferencia de datos de gran ancho de banda y configuraciones multichasis para aplicaciones exigentes.

Hay algunos casos en los que un controlador remoto puede ser la opción preferida sobre una opción integrada, por ejemplo: 

• Sistemas de ensayo automatizados en entornos de I+D y fabricación
• Herramientas de diagnóstico portátiles para el servicio de campo y mantenimiento
• Laboratorios académicos y de investigación donde los recursos informáticos compartidos son comunes
• Configuraciones de pruebas de concepto y prototipos que requieren una reconfiguración rápida

Este informe técnico se centra solo en la selección de controladores integrados. Para obtener más información sobre los controladores remotos PXI, consulte el folleto.

Los controladores integrados NI PXI incluyen cuatro modelos principales: NI PXIe-8822, NI PXIe-8842, NI PXIe-8862 y NI PXIe-8881. Cada modelo ofrece diferentes tipos de procesador, recuentos de núcleos y capacidades de ancho de banda, que se cubrirán en las siguientes secciones numeradas del 1 al 3. Dentro de cada modelo, hay diferentes números de pieza con diferentes selecciones para el sistema operativo, RAM, almacenamiento y más, que se cubrirán en las secciones 4–8.

Al elegir un controlador, revise las siguientes consideraciones clave:

• Requisitos del sistema para el dispositivo bajo prueba
• Necesidades del procesador
• Requisitos de ancho de banda
• Memoria (RAM) y almacenamiento
• El sistema operativo adecuado
• Opciones de E/S y conectividad
• Compatibilidad con el chasis PXI
• Fiabilidad
• Necesidades de seguridad

Requisitos del sistema para el dispositivo bajo prueba

Su dispositivo bajo prueba (DUT) impulsa cada decisión del sistema PXI. Definir los siguientes parámetros puede ayudar a informar qué tipo de instrumento o módulo necesita y cuántos, lo que afecta a su elección de chasis y, en última instancia, informa qué controlador se ajustará mejor a los requisitos de su sistema. 

• Tipos de señal: identifique si su aplicación utiliza señales analógicas, digitales, de RF o mixtas y especifique el rango de frecuencia y el ancho de banda que puede esperar de estos módulos. Las señales de alto ancho de banda requieren controladores con alto rendimiento PCI Express y CPU multinúcleo para un procesamiento rápido de datos.
• Recuento y resolución de canales: determine el número de canales simultáneos y la resolución necesaria, como 16 o 24 bits. A medida que aumenta el número de canales y la resolución, también lo hace el volumen de datos, lo que a su vez requiere controladores con mayor capacidad de RAM y un ancho de banda de memoria más rápido.
• Velocidad y volumen de datos: evalúe el rendimiento máximo de datos y el volumen total de datos que podría esperar durante las pruebas. Las aplicaciones con altas velocidades de datos exigen controladores que ofrezcan el máximo ancho de banda PCI Express, almacenamiento de alta velocidad y suficiente RAM para el almacenamiento en búfer de datos en tiempo real.
• Limitaciones ambientales y físicas: considere la temperatura de operación, la tolerancia a las vibraciones y cualquier limitación de factor de forma impuesta por su entorno de prueba. Si el dispositivo bajo prueba (DUT) se encuentra en un entorno difícil, es importante seleccionar configuraciones remotas o controladores clasificados para especificaciones ambientales extendidas para garantizar la confiabilidad del sistema.
• Modos de ejecución de la prueba y paralelismo: considere cómo funcionará la prueba. ¿Necesitará funcionar continuamente o requerirá bucles de control deterministas? El control determinista se beneficia de un sistema operativo en tiempo real, y las pruebas de larga duración pueden necesitar hardware de alta confiabilidad y opciones de almacenamiento extendidas. Si planea probar varios DUT simultáneamente, seleccionar un controlador con un recuento de núcleos más alto mejorará el procesamiento paralelo y el rendimiento general de la prueba.
• Configuración del chasis: evalúe el rendimiento requerido para los módulos PXI en su chasis. Un chasis poblado de muchos módulos de alto rendimiento requerirá un controlador con el máximo recuento de carriles PCI Express, un alto ancho de banda del sistema y una CPU potente para manejar flujos de datos paralelos sin cuellos de botella.

Comprender estos requisitos ayudará a garantizar que el controlador que elija ofrezca el rendimiento, la escalabilidad y la confiabilidad que su aplicación exige. Las siguientes secciones exploran parámetros clave para controladores integrados. Al final de este informe técnico, encontrará tres escenarios de prueba distintos que ilustran cómo estos parámetros guían la selección del controlador.

1. Necesidades del procesador

Seleccionar el procesador adecuado, ya sea un Intel® CoreTM i3, i5, i7 o Xeon®, es crucial para optimizar el rendimiento en sistemas automatizados de prueba y medición. El procesador determina la eficiencia con la que su controlador PXI puede manejar tareas como la adquisición de datos, el análisis de señales, el procesamiento paralelo y el control en tiempo real. Al seleccionar un procesador, hay algunos atributos diferentes que puede evaluar, incluido el recuento de núcleos del procesador, el rendimiento en sí, las capacidades de multihilo y la velocidad del reloj. 

Recuentos de núcleos

Los recuentos de núcleos más altos permiten que varias tareas se ejecuten en paralelo, lo que es esencial para aplicaciones de múltiples hilos como el análisis de señales de RF, el registro de datos o los bucles de control.

^{Tabla 1. Recuento de núcleos del procesador y casos de uso típicos}

Comparación del rendimiento del procesador

Al comparar el rendimiento del procesador, la referencia de CPU ofrece una comparación más completa entre diferentes generaciones y proveedores al medir el rendimiento real más allá de especificaciones como la velocidad del reloj o el recuento de núcleos. Herramientas como PassMark CPU Benchmarks cuantifican el rendimiento de un solo núcleo y multinúcleo, proporcionando una imagen más precisa de cómo se desempeñará un procesador en escenarios del mundo real. Para normalizar una puntuación de referencia en diferentes controladores, la marca de CPU se calcula dividiendo la puntuación de referencia de CPU de un controlador por la puntuación PXIe-8842 de 15,778. Por ejemplo, el PXIe-8842 tiene una marca de CPU normalizada de 1 (15,778 ÷ 15,778 = 1), mientras que el PXIe-8881 obtiene 2.04 (32,177 ÷ 15,778 = 2.04). Al normalizar esta puntuación, puede comparar más fácilmente las proporciones de marcas de CPU en diferentes controladores de una variedad de proveedores. No todos los procesadores con la misma marca ofrecen el mismo rendimiento, cada uno está optimizado para diferentes prioridades. Por ejemplo, el Intel Xeon W-2295 utilizado en el PXIe-8881 logra una puntuación de marca de CPU multihilo de 2.04, gracias a sus 18 núcleos diseñados para cargas de trabajo de alto rendimiento. Por el contrario, el Intel Xeon W-11865MRE, que se encuentra en otros controladores del mercado, obtiene una puntuación de alrededor de 1.24. 

^{Figura 4. Marca de CPU multiroscada para controladores integrados NI PXI}

Capacidad de multihilo

El subproceso se refiere a la capacidad de una CPU para ejecutar múltiples secuencias de instrucciones (hilos) simultáneamente.

• Monohilo: cada núcleo maneja un hilo a la vez, limitando el paralelismo.
• Multihilo: cada núcleo puede manejar múltiples subprocesos, mejorando la utilización de recursos y el rendimiento en cargas de trabajo simultáneas. La mayoría de las CPU modernas utilizan Hyper-Threading, donde cada núcleo físico ejecuta dos hilos simultáneamente para una mejor eficiencia.

En lenguajes tradicionales como C++ o Python, los ingenieros deben escribir código de subproceso de bajo nivel: crear subprocesos, administrar la sincronización con bloqueos o semáforos y distribuir manualmente las tareas entre los núcleos. Esto añade complejidad y riesgo de problemas como las condiciones de carrera o los bloqueos.

NI LabVIEW y NI TestStand simplifican la ejecución de pruebas paralelas de las siguientes maneras:

• LabVIEW es un entorno de programación gráfica que simplifica la programación paralela: su modelo de flujo de datos admite inherentemente la concurrencia y el tiempo de ejecución gestiona la asignación de núcleos de CPU automáticamente. Los nodos independientes se ejecutan tan pronto como sus datos de entrada están disponibles, y los ingenieros pueden optimizar aún más el rendimiento configurando los sistemas de ejecución para separar los hilos de IU, adquisición y análisis.
• TestStand es un software de gestión de pruebas comúnmente utilizado para pruebas paralelas, que permite probar múltiples dispositivos bajo prueba (DUT) al mismo tiempo. Tradicionalmente, la construcción de la ejecución de pruebas paralelas requiere un profundo conocimiento de cómo funciona el sistema operativo de la computadora con operaciones paralelas junto con cómo compartir los recursos del instrumento entre múltiples DUT sin crear conflictos o bloqueos, donde los instrumentos pueden colgarse. TestStand elimina la mayor parte de esta complejidad al proporcionar modelos de procesos predefinidos que crean y administran hilos automáticamente, los distribuyen entre los núcleos de CPU y manejan la sincronización para recursos compartidos. Los ingenieros pueden configurar el número de DUT y reglas de recursos, lo que hace que las pruebas paralelas sean mucho más fáciles y rentables que los métodos tradicionales. Obtenga más información sobre las arquitecturas de prueba paralelas para reducir el costo de la prueba.

Con la combinación de procesadores multinúcleo y software como LabVIEW y TestStand, los ingenieros y desarrolladores pueden lograr un alto rendimiento y capacidad de respuesta sin escribir código de subproceso de bajo nivel. Las herramientas NI manejan sin problemas la creación de hilos, la programación y el uso compartido de recursos automáticamente, lo que permite a los ingenieros centrarse en la lógica de prueba al tiempo que aprovechan al máximo las CPU multinúcleo. 

Velocidad del reloj y rendimiento determinista

La velocidad de reloj (GHz) es crítica para tareas de un solo hilo y sensibles al tiempo en sistemas de prueba automatizados, como la adquisición de datos de alta velocidad, sistemas HIL o análisis de espectro. Velocidades de reloj más altas reducen la latencia y mejoran el determinismo, permitiendo bucles de control más cortos, tasas de muestreo más altas y menos fluctuación. Para operaciones de un solo hilo, las CPU más rápidas ofrecen una mejor ejecución de lazo y precisión de sincronización. Al comparar las velocidades de reloj, asegúrese de hacerlo dentro de la misma generación de CPU, ya que las diferencias arquitectónicas pueden tener un impacto significativo en el rendimiento del mundo real.

^{Tabla 2. Niveles de velocidad de reloj de CPU y casos de uso recomendados}

^{Figura 5. Latencia versus velocidad de reloj}

Para tareas en tiempo real, priorice la baja latencia y la alta velocidad de reloj sobre el recuento de núcleos. Tenga en cuenta que las clasificaciones de GHz más altas aumentan la producción de calor y el consumo de energía, por lo que es esencial una refrigeración adecuada. Hyper-Threading no mejora el rendimiento de un solo hilo; para tareas en tiempo real, centrarse en la velocidad de los núcleos físicos puede proporcionar resultados óptimos.

Conclusiones clave para elegir el procesador adecuado

• Priorice el recuento de núcleos: seleccione recuentos de núcleos más altos para permitir un mayor paralelismo y capacidad multitarea. 
• Compare los puntos de referencia de CPU: utilice métricas de rendimiento estandarizadas para evaluar objetivamente los procesadores en todo el mercado. 
• Aproveche las capacidades de multihilo: combine procesadores multinúcleo con herramientas NI como LabVIEW y TestStand para una ejecución paralela sin codificación compleja. 
• Céntrese en la velocidad del reloj para tiempo real: priorice una mayor velocidad de reloj sobre el recuento de núcleos cuando la latencia y el determinismo son críticos para aplicaciones sensibles al tiempo.

En general, comprender los atributos anteriormente analizados puede ayudarle a equilibrar el rendimiento y el costo de su aplicación. 

2. Requisitos de ancho de banda

En los sistemas PXI, el ancho de banda se refiere a la velocidad a la que se pueden transferir datos entre el controlador, los módulos PXI y otros componentes del sistema. El ancho de banda es un factor crítico para determinar qué tan bien su sistema maneja las tareas de uso intensivo de datos. Hay dos tipos principales de anchos de banda a considerar: el ancho de banda general del sistema y el ancho de banda de la memoria. 

Ancho de banda del sistema

El ancho de banda del sistema se refiere a la velocidad máxima de transferencia de datos entre el controlador PXI y el panel trasero PXI Express. Esto determina la rapidez con la que el controlador puede intercambiar datos con los módulos PXI Express instalados en el chasis.

• PXI Express
  • PCI Express Gen 1: hasta 250 MB/s por carril (x4 = 1 GB/s)
  • PCI Express Gen 2: 500 MB/s por carril (x4 = 2 GB/s)
  • PCI Express Gen 3: 1 GB/s por carril (x4 = 4 GB/s o superior)

El ancho de banda del panel trasero PXI Express determina la rapidez con la que el controlador puede transferir datos a los módulos de E/S de un chasis. Por ejemplo, si utiliza un chasis PXI Express compatible con PCI Express Gen 3 (4 GB/s), pero elige un controlador limitado a PCI Express Gen 1 (1 GB/s), el sistema se atascará a 1 GB/s, reduciendo el rendimiento para aplicaciones de alta velocidad como RF o DAQ de canal alto. La adaptación de la generación PCI Express del controlador al chasis garantiza un rendimiento óptimo y una eficiencia del sistema. Para obtener más información sobre el ancho de banda del panel trasero, consulte el documento técnico Selección de chasis PXI Express para un movimiento y rendimiento de datos eficientes.

Ancho de banda de memoria

El ancho de banda de memoria define la rapidez con la que la CPU puede acceder y procesar datos desde la RAM, lo que es fundamental para el rendimiento en tiempo real, las tareas múltiples y las aplicaciones con gran densidad de datos, como el análisis de señales y el aprendizaje automático. La memoria DDR4/DDR5 de alta velocidad con arquitectura multicanal garantiza una ejecución fluida, especialmente cuando se ejecutan varias aplicaciones o máquinas virtuales.

Cómo calcular el ancho de banda de la memoria teórica

Fórmula: (Canales × Bytes por transferencia × Velocidad de reloj)/1024
 
Ejemplo: PXIe-8881 proporciona ancho de banda de memoria (4×8×2666)/1024=83 GB/s

El ancho de banda de la memoria debe ser mayor que el ancho de banda del sistema PCI Express para evitar cuellos de botella, ya que tanto la CPU como los módulos pueden transmitir datos simultáneamente desde la memoria. Si el ancho de banda de la memoria es demasiado bajo, incluso un panel trasero PCI Express Gen 3 de alta velocidad no puede funcionar a todo su potencial, lo que afecta al rendimiento en aplicaciones de alto rendimiento.

Matriz de selección de controlador PXI por nivel de ancho de banda

La tabla 3 puede ayudarle a seleccionar un controlador que coincida con sus requisitos de ancho de banda, según el rendimiento estimado de su aplicación. Considerar estos factores puede ayudar a garantizar que su sistema pueda adquirir y procesar datos de manera eficiente, sin cuellos de botella.

^{Tabla 3. Recomendaciones del controlador PXI por nivel de ancho de banda}

3. Memoria (RAM) y almacenamiento 

RAM funciona como la memoria a corto plazo del controlador, almacenando temporalmente datos durante la ejecución de la prueba. La RAM adecuada reduce los cuellos de botella entre los instrumentos y el controlador, lo que permite una transferencia de datos fluida a través del panel trasero PXI Express y un procesamiento eficiente de grandes conjuntos de datos.

Las aplicaciones de alto rendimiento, como el análisis de RF, la adquisición de señales mixtas, la simulación de HIL y el procesamiento de señales en tiempo real, se benefician de mayores capacidades de RAM para admitir cálculos y tareas múltiples más rápidos. Por ejemplo, el PXIe-8881 soporta hasta 64 GB de RAM DDR4-2666 de cuatro canales, y el PXIe-8862 ofrece hasta 32 GB de RAM DDR4-3200 de doble canal para tareas más intensivas.

Otras aplicaciones, como la adquisición de datos básicos, el registro de sensores y la monitorización de temperatura, normalmente se ejecutan de manera eficiente con 8 GB de RAM debido a las mínimas necesidades de almacenamiento y procesamiento de datos.

El almacenamiento es donde su sistema guarda datos, software y archivos del sistema operativo. Afecta a la rapidez con que se pueden escribir, recuperar y analizar los datos. Hay dos opciones principales de almacenamiento para los controladores integrados NI PXI. Las unidades de estado sólido (SSD) se prefieren por su velocidad, fiabilidad y durabilidad, con capacidades de hasta 512 GB junto con las opciones de expansión disponibles. Para el manejo seguro de datos en entornos clasificados, algunos controladores, como el PXIe-8862, cuentan con unidades extraíbles del panel frontal, con opciones de actualización de hasta 960 GB.

Si necesita más almacenamiento para el registro de alta velocidad (>1 GS/s) o pruebas de larga duración para procesar dentro del chasis, considere agregar un módulo de almacenamiento PXI (NI PXIe-8267) para ampliar la capacidad y el rendimiento.

4. El sistema operativo adecuado

El sistema operativo determina qué herramientas de desarrollo, controladores y marcos de automatización están disponibles para su aplicación. Una consideración crítica es la capacidad del sistema operativo para ofrecer determinismo y sincronización precisa. Para aplicaciones que requieren una respuesta predecible y de baja latencia, como la simulación de hardware en el lazo o el control en el lazo cerrado, es necesario un sistema operativo en tiempo real. 

Microsoft Windows

Windows es el sistema operativo más utilizado para sistemas PXI, ofreciendo compatibilidad con una amplia gama de software de prueba y medición, incluyendo NI LabVIEW, NI TestStand y herramientas de terceros. Su interfaz gráfica de usuario (GUI) simplifica el desarrollo, la depuración y la integración con la infraestructura de TI empresarial. 

La versión Long-Term Servicing Channel (LTSC) es una edición especializada de Windows diseñada para entornos empresariales y de misión crítica donde la estabilidad, la seguridad y el largo ciclo de vida son esenciales. El ciclo de vida de IoT Enterprise LTSC tiene 10 años de soporte. Los controladores NI PXI vienen con Windows 10 LTSC o Windows 11 LTSC.

Más información sobre Windows 11.

NI Linux Real-Time

NI Linux Real-Time está diseñado para aplicaciones que exigen un rendimiento determinista y de baja latencia. El kernel en tiempo real garantiza tiempos de respuesta predecibles, mientras que la operación "headless" (sin interfaz gráfica de usuario) mejora la fiabilidad en entornos integrados e industriales. NI Linux Real-Time también es menos susceptible a actualizaciones inesperadas o procesos en segundo plano que pueden interrumpir la ejecución de pruebas. El SO NI Linux Real-Time es completamente soportado por el NI LabVIEW Real-Time Module.

El SO NI Linux Real-Time proporciona:

• Tiempo de ejecución garantizado en el peor de los casos
• Priorización de las secciones del programa para un rendimiento óptimo
• Temporización de lazo constante (precisión de microsegundos)

Más información:

• Tecnología NI Linux
• ¿Qué es un sistema operativo en tiempo real?
• ¿Necesito un sistema en tiempo real?

Sin SO (instalación personalizada)

Los controladores NI PXI admiten la implementación personalizada del sistema operativo a través de variantes de controladores "Sin SO", lo que brinda a las organizaciones la flexibilidad de instalar sus propios sistemas operativos. Esta opción es ideal para equipos con requisitos propios, políticas de seguridad únicas o necesidades de integración especializadas.

Si bien este enfoque ofrece la máxima personalización, requiere experiencia avanzada en implementación de sistemas operativos e integración de controladores. Por ejemplo, los controladores de hardware NI solo están disponibles para distribuciones Linux seleccionadas, por lo que para garantizar la funcionalidad del módulo PXI, se recomienda usar distros compatibles como RHEL, Ubuntu u OpenSUSE.

También puede utilizar el comprobador de compatibilidad en línea de NI OS que muestra la compatibilidad del sistema operativo para hardware y software de NI. Consulte esta información para asegurarse de que la combinación seleccionada de hardware/controlador/software es compatible con el sistema operativo deseado.

Obtenga más información sobre la plataforma NI en el escritorio Linux.

5. Opciones de E/S y conectividad

Los controladores integrados PXI no solo proporcionan comunicación de alta velocidad a través del panel trasero PXI Express, sino que también sirven como interfaz para sistemas externos. El ancho de banda de E/S se refiere a la tasa de transferencia de datos entre el controlador y dispositivos externos a través de puertos como Thunderbolt, USB, Ethernet, DisplayPortTM y almacenamiento NVMe. Estas conexiones permiten el registro de datos, el control remoto, la visualización y la integración con instrumentos externos.

El ancho de banda de E/S se vuelve crítico para flujos de trabajo intensivos en datos o sistemas de prueba distribuidos que requieren transferencia externa de datos a alta velocidad, incluidos los siguientes ejemplos:

• Transmisión de grandes conjuntos de datos al almacenamiento externo mediante Thunderbolt o NVMe
• Monitoreo o control remoto a través de Ethernet
• Conexión de múltiples pantallas de alta resolución para visualización

Si su aplicación procesa los datos internamente dentro del chasis de PXI Express, el ancho de banda de E/S es menos crítico: es más una característica informativa. Sin embargo, para los sistemas que dependen de la conectividad externa, puede afectar significativamente el rendimiento.

Interfaces de E/S comunes en controladores integrados NI PXI

• Ethernet (RJ-45): conectividad de red, control remoto, transferencia de datos
• USB (2.0/3.0/3.2): conexiones periféricas (teclados, unidades, instrumentos)
• Thunderbolt 4: conectividad de dispositivos externos de alta velocidad
• DisplayPort: Conexión de monitor para GUI y depuración
• Serie (RS-232/RS-485): control de instrumentos heredados y dispositivos industriales
• GPIB: control de instrumentos heredados (opcional en modelos seleccionados)
• Puertos de disparo: enrutamiento de disparos PXI hacia/desde el panel trasero
• Almacenamiento extraíble (U.2 NVMe SSD): amplíe o actualice la capacidad de almacenamiento
• Botón de reinicio y LED: reinicio del sistema e indicadores de salud visual

Figura 6. Diagrama detallado de PXIe-8862 con disco duro extraíble

6. Compatibilidad con el chasis PXI

Los controladores integrados PXI se alojan dentro de un chasis PXI. El chasis PXI es más que un simple marco mecánico: define la arquitectura de panel trasero, la entrega de energía, la capacidad de refrigeración y el ancho de banda de datos disponibles para su controlador integrado y módulos PXI. Elegir el chasis adecuado garantiza un rendimiento óptimo, compatibilidad y escalabilidad de su sistema de prueba.

Comprender el impacto de la elección del controlador PXI

Todos los controladores NI son mecánica y eléctricamente compatibles con cualquier chasis PXI, lo que significa que funcionarán independientemente de su configuración. Sin embargo, la compatibilidad no garantiza un rendimiento óptimo. Para lograr el mayor rendimiento y estabilidad, debe seleccionar un chasis que coincida con los requisitos de ancho de banda y energía del controlador.

• Impacto de rendimiento: un controlador de alta velocidad en un chasis de bajo ancho de banda desperdicia el ancho de banda del sistema PCI Express. Por ejemplo, si se utiliza un controlador NI PXIe-8862 (PCI Express Gen 3) en un chasis NI PXIe-1071 (PCI Express Gen 1), entonces los módulos dentro del chasis no pueden utilizar la velocidad completa de la generación 3. 
• Inestabilidad del sistema: la energía o el enfriamiento inadecuados pueden causar sobrecalentamiento y paradas. Esto solo es aplicable al controlador NI PXIe-8881 que requiere un chasis con capacidad de refrigeración de 82 W. Los controladores integrados PXI requieren una ranura del sistema para funcionar. No pueden funcionar en chasis MXIe o Thunderbolt integrado (por ejemplo, NI PXIe-1083 o NI PXIe-1090) porque estos chasis no incluyen una ranura del sistema.

Factor de forma del controlador integrado

El factor de forma física de los controladores integrados PXI determina su compatibilidad con el chasis PXI. La mayoría de los chasis PXI incluyen un espacio de controlador de sistema de cuatro ranuras, mientras que algunos chasis de terceros proporcionan solo una ranura de sistema. Aunque un controlador de una sola ranura puede operar en un chasis de cuatro ranuras, no utiliza completamente el espacio disponible. Por el contrario, un controlador de cuatro ranuras no puede caber en un chasis diseñado para una sola ranura del sistema.

En resumen, su elección de chasis y controlador afecta directamente al movimiento de datos y al rendimiento general del sistema. Para obtener orientación sobre cómo optimizar el rendimiento del sistema PXI, explore este informe técnico sobre cómo maximizar el movimiento y el rendimiento de los datos.

Más información:

• Diseños de chasis NI
• Verificar la compatibilidad del controlador y el chasis
• Validar la compatibilidad completa del sistema

7. Fiabilidad

Los controladores integrados PXI están diseñados para un funcionamiento continuo y de misión crítica en diversos entornos, desde laboratorios controlados hasta pisos de fabricación y configuraciones de pruebas de campo. La fiabilidad se logra mediante la tolerancia ambiental y la gestión térmica.

Tolerancia ambiental

• Temperatura de funcionamiento:
  • 0 °C a 55 °C para los controladores.
  • El sistema PXIe-8881 reduce su temperatura de funcionamiento a 40 °C bajo carga completa debido a las limitaciones de rendimiento de la CPU.
• Ciclo de trabajo:
  • Controladores: hasta el 100% de utilización de CPU y 0.3 escrituras SSD al día para operación 24/7.
  • Discos duros estándar: ciclo de trabajo del 20% (8 horas/día, 5 días/semana), como los PC.

Gestión térmica

• CPUs de alto rendimiento y sistemas PXI densamente poblados generan calor significativo, lo que puede impactar la estabilidad si no se gestiona.
• Las mejores prácticas incluyen emparejar controladores de alta potencia con chasis de alto rendimiento para una refrigeración óptima. 
  Ejemplo: El chasis NI PXIe-1095 (82 W por ranura de refrigeración) con un controlador NI PXIe-8881 (CPU de 8 núcleos) garantiza margen térmico para sistemas de múltiples ranuras que requieren mucha computación.

8. Necesidades de seguridad

A medida que los sistemas de prueba se conectan e integran más en las redes empresariales, es esencial proteger los datos y mantener la integridad del sistema. Implementamos protocolos de seguridad robustos en todos los productos NI, incluidos los controladores. Obtenga más información sobre la seguridad a nivel de plataforma en Seguridad del producto PXI.

Además, colaboramos con los principales fabricantes de procesadores para garantizar que los controladores NI más recientes cuentan con seguridad avanzada basada en hardware, como TPM 2.0. Trusted Platform Module (TPM) es un chip dedicado que almacena claves criptográficas de forma segura, permite el arranque seguro, verifica la integridad del firmware, admite cifrado de disco y facilita la autenticación. TPM 2.0 es ahora estándar en la mayoría de los controladores integrados en NI, lo que proporciona seguridad mejorada y compatibilidad con marcos de ciberseguridad modernos, incluidas características de Windows 11, como arranque seguro y cifrado de dispositivos

Más información:

• Seguridad de Windows 11 y las ventajas para aplicaciones de prueba
• Preguntas frecuentes sobre TPM

China TPM 2.0

Los controladores NI están disponibles en las opciones estándar TPM 2.0 y China TPM 2.0. China TPM 2.0 cumple con las regulaciones del gobierno chino y utiliza algoritmos criptográficos locales (SM2, SM3, SM4) en lugar de estándares internacionales (RSA, SHA, AES). China TPM 2.0 es necesario para que los productos desplegados en China cumplan con los estándares de seguridad locales. Si su sistema se utilizará en China, seleccione la opción TPM de China. Consulte el soporte de TPM para controladores específicos aquí. 

Además, algunos controladores integrados NI PXI cuentan con opciones de unidades extraíbles para el manejo seguro de datos en entornos clasificados. Consulte la Guía de inicio del PXIe-8822/42/62 para obtener más información.

Al evaluar los requisitos de su aplicación y considerar factores que van desde la potencia de procesamiento y el ancho de banda del sistema hasta la seguridad, puede tomar una decisión segura e informada al seleccionar su controlador.

Los siguientes tres escenarios de prueba ilustran cómo los requisitos específicos de la aplicación impulsan la selección de instrumentación, chasis y controladores, lo que proporciona una visión práctica de la construcción de sistemas PXI rentables y optimizados.

Escenario de prueba 1: Validación automatizada básica para electrónica de consumo

Un cliente está construyendo un sistema de prueba automatizado rentable para validar productos electrónicos de consumo como dispositivos domésticos inteligentes, wearables o dispositivos portátiles.

Requisitos clave

• Bajo rendimiento de datos: hasta 100 MB/s para E/S digital, mediciones de sensores y adquisición analógica básica. 
• Rendimiento confiable: es capaz de ejecutar scripts de prueba, registrar resultados y realizar análisis básicos sin demoras. 
• Compatibilidad con Windows: garantiza la integración con herramientas basadas en LabVIEW, TestStand y Python. 
• Instrumentación escalable: admite múltiples módulos PXI para E/S, alimentación y medición. 
• Económico: prioriza el bajo costo total de propiedad con una complejidad de configuración mínima.

Selección de instrumentos

El sistema incluye los siguientes módulos:

• NI PXIe-6509: E/S digital de 96 canales para el control del dispositivo y la monitorización del estado.
• NI PXIe-4300: entrada analógica de 8 canales para validación de sensores.
• NI PXIe-4112: Fuente de alimentación programable para alimentar DUTs.
• NI PXIe-2527: multiplexor para enrutamiento y conmutación de señales.

Estos instrumentos requieren un ancho de banda moderado y se benefician de temporización y disparo sincronizados.

Selección del chasis

Chasis NI PXIe-1088

• 9 ranuras PXI Express
• Hasta 8 GB/s de ancho de banda del sistema
• Compacto y asequible, ideal para montajes de sobremesa o en rack.

Este chasis soporta todos los instrumentos seleccionados y proporciona suficiente ancho de banda para la aplicación.

Recomendación del controlador

Controlador embebido NI PXIe-8822

^{Tabla 4. Especificaciones del controlador integrado NI PXIe-8822}

Por qué PXIe-8822 funciona bien para este escenario

• Rendimiento equilibrado: ideal para tareas de validación de uso general sin invertir demasiado en especificaciones de gama alta.
• Expandible: admite módulos PXI adicionales para E/S digital, entrada analógica o mediciones de potencia.
• Compacto y fiable: el bajo consumo de energía y el almacenamiento en estado sólido lo hacen adecuado para entornos de laboratorio o de producción.

Escenario de prueba 2: Prueba funcional de alto volumen para dispositivos inteligentes críticos para la seguridad

Un fabricante de sistemas inteligentes de detección de incendios y gases necesita una plataforma de pruebas estandarizada y automatizada para validar y producir millones de dispositivos críticos para la seguridad anualmente. El sistema debe garantizar la calidad sin comprometerla, manejar funcionalidades complejas y escalar eficientemente para la producción de alto volumen.

Requisitos clave

• Alta cobertura: validación funcional de sensores, protocolos inalámbricos, software integrado e interfaces de usuario.
• Automatización: capacidad de ejecutar cientos de pruebas durante la noche para acelerar la validación y reducir el esfuerzo manual.
• Integridad de datos: mediciones precisas y trazabilidad para el cumplimiento normativo y un ciclo de vida largo del producto (más de 10 años).
• Escalabilidad: soporte para pruebas DUT paralelas y fácil replicación de estaciones de prueba para el crecimiento de volumen.
• Estandarización: arquitectura de hardware/software común en toda la validación y producción para reducir el tiempo de ciclo y los gastos generales de mantenimiento.

Selección de instrumentos

• NI PXIe-4300: entrada analógica para calibración de sensores y mediciones ambientales.
• NI PXIe-6571: instrumento de patrón digital para pruebas funcionales de interfaces incrustadas.
• NI PXIe-4112: fuente de alimentación programable para la secuenciación de potencia DUT.
• NI PXIe-2532B: conmutador de matriz para el enrutamiento y conmutación de señales.

Selección del chasis

Chasis NI PXIe-1095

• 18 ranuras PXI Express para configuraciones de alta densidad.
• Ancho de banda del sistema de hasta 24 GB/s para pruebas DUT paralelas.
• Enfriamiento avanzado de 82 W para un funcionamiento de larga duración y alta carga.

Recomendación del controlador

Controlador embebido NI PXIe-8862

^{Tabla 5. Especificaciones del controlador integrado NI PXIe-8862}

Por qué PXIe-8862 funciona bien para este escenario

• Rendimiento equilibrado: maneja pruebas funcionales de alto volumen y automatización sin invertir en exceso en las especificaciones de la clase Xeon.
• Eficiencia de costos: menor costo que el PXIe-8881, al tiempo que admite configuraciones de múltiples ranuras y alta densidad.
• Escalabilidad: funciona perfectamente con el chasis PXIe-1095 para pruebas DUT paralelas.
• Fiabilidad: el almacenamiento en estado sólido y el diseño robusto garantizan el tiempo de actividad de los dispositivos críticos para la seguridad.

Escenario de prueba 3: Validación de RF de alto ancho de banda para sistemas inalámbricos

Un cliente está desarrollando un sistema de prueba automatizado para validar módulos inalámbricos 5G, dispositivos frontales de RF y transceptores de alta velocidad. El sistema debe manejar grandes flujos de datos para el análisis de señales en tiempo real y la grabación / reproducción.

Requisitos clave

• Alto rendimiento de datos: transmisión sostenida de hasta 4 GHz de ancho de banda instantáneo para grabación/reproducción de RF y adquisición de señales multicanal.
• Compatibilidad con Windows: integración perfecta con personalidades y API de medición de LabVIEW, TestStand y NI RFmx.
• Arquitectura escalable: soporte para múltiples instrumentos de RF y expansión a configuraciones multichasis.
• Gestión térmica robusta: la CPU de alto rendimiento y los módulos de RF densos requieren refrigeración avanzada.

Selección de instrumentos

• NI PXIe-5842: transceptor de señales vectoriales (VST) para la generación y el análisis de señales de RF de hasta 54 GHz.
• NI PXIe-5668: analizador de señal de RF de alto rendimiento para mediciones de banda ancha.
• NI PXIe-7903: módulo coprocesador FPGA para procesamiento de señales en tiempo real y transmisión de datos.
• NI PXIe-6674T: módulo de sincronización y sincronización para mediciones coherentes en fase.

Estos instrumentos exigen un alto ancho de banda PCI Express y se benefician de un disparo determinista.

Selección del chasis

Chasis NI PXIe-1095

• 18 ranuras PXI Express
• Capacidad de refrigeración de hasta 82 W por ranura
• Ancho de banda del sistema de 24 GB/s para escalabilidad multichasis
• Ideal para aplicaciones intensivas en RF y FPGA que requieren un rendimiento máximo y margen térmico.

Recomendación del controlador

Controlador embebido NI PXIe-8881

^{Tabla 6. Especificaciones del controlador integrado NI PXIe-8881}

Por qué PXIe-8881 funciona bien para este escenario

• Ancho de banda extremo: maneja el flujo de RF multicanal y el movimiento de datos FPGA sin cuellos de botella.
• Potencia de cálculo: la CPU Intel Xeon de 8 núcleos admite análisis en tiempo real y procesamiento de señales complejas.
• Fiabilidad térmica: diseñado para módulos de RF de alta potencia en chasis PXIe-1095.
• Escalabilidad: admite configuraciones multichasis para grandes sistemas de prueba de RF.

Seleccionar el controlador NI PXI adecuado depende de los requisitos de su aplicación, incluida la velocidad de procesamiento, el ancho de banda, la memoria y más. Puede utilizar la siguiente guía general como punto de partida y explorar el Asesor del sistema NI para configurar un sistema hoy. Para comparar modelos y números de pieza, consulte el folleto de controladores NI PXI.

^{Tabla 7. Controladores NI PXI recomendados por aplicación}

• Construir un sistema PXI hoy
• Descubra las ventajas de diseño de los controladores integrados PXI
• Aprenda más sobre los fundamentos para construir un sistema de pruebas

^{Windows es una marca comercial registrada de Microsoft Corporation en los Estados Unidos y otros países.}

^{La marca comercial registrada Linux® se utiliza conforme a una sublicencia otorgada por LMI, el licenciatario exclusivo de Linus Torvalds, propietario de la marca en todo el mundo.}

^{Thunderbolt y el logotipo de Thunderbolt son marcas comerciales de Intel Corporation o sus subsidiarias en los Estados Unidos y/o en otros países.}