NI FlexRIOアダプタモジュール開発キット

NI FlexRIOアダプタMDKは、カスタムアダプタモジュールの開発に必要な情報を網羅しています。  NI FlexRIOとのハードウェアおよびソフトウェアインタフェースについて詳細に説明したドキュメントが付属します。MDKのファイルやサンプルを利用して、すぐに開発を始めることができます。このほかにケース、プリント基板 (PCB) のレイアウトファイル、および機械製図が付属します。また、NI FlexRIO MDKに特化したサポート情報を利用できるほか、NI R&Dによる技術サポートを受けることができます。 MDKの内容は以下のとおりです。

ドキュメント

• NI FlexRIOアダプタモジュール開発キットユーザマニュアル
• MDKエンドユーザライセンス使用許諾契約書
• MDK情報シート

ソフトウェア

• アダプタモジュールサポートファイルのサンプル
• I²CアクセスのサンプルVI

ハードウェア

• アダプタモジュールケースが3個
• 回路の点検用窓付きアダプタモジュールケースが1個

設計ファイル

• プリント基板 (PCB) 機械製図の概略図 
• カードエッジコネクタの機械製図
• アダプタモジュールのフロントパネル機械製図

ユーザ専用サポート

• NI FlexRIO MDKのサポート関連情報、およびNI R&Dによる技術的サポート
• NI R&Dによる回路図/レイアウトのチェック (1時間相当)

カスタムアダプタモジュールを作成する手順は、以下のとおりです。

1.アダプタモジュールの設計と作成―回路図、レイアウト、アセンブリ、その他

このMDKには、NI FlexRIO FPGAモジュールとの機械的/電気的インタフェースとして動作するプリント基板 (PCB) を作成する上で必要となるすべての製図、レイアウトファイル、および操作説明書が含まれています。ファイルは、お使いのPCB設計ツールで利用可能な標準のファイル形式 (.dxf、.dwg) です。

2.I/​O​モジュール​ID​の​登録​と​ID EEPROM​の​プログラミング

EEPROMのプログラミング手順は、NI FlexRIOアダプタモジュール開発キットユーザマニュアルに記載されています。

3.アダプタモジュール定義ファイル (.fam) の作成

この定義ファイルによって、LabVIEW開発環境にモジュールを表示し、モジュールが持つ電気特性の一部を定義します。操作説明書とサンプルファイルは、MDKに含まれています。

4.アダプタモジュールCLIPの作成 (HDL/XML)

アダプタモジュールのコンポーネントレベルIP　(CLIP) とXMLの記述によって、個々の入力および出力ポートに対してハードウェアからLabVIEWへのマッピングを確立します。このファイルのドキュメントとサンプルは、MDKに含まれています。

5.アダプタモジュールとCLIPのLV FPGA VIを作成

すべてのインタフェースを定義した後、LabVIEW FPGAを使用してカスタムアダプタモジュールと通信し、システムの残りの部分を開発します。MDKには、FPGA設計VIのサンプルとドキュメント、PXIバス経由のDMA通信のサンプル、およびホストプログラムのサンプルがあります。

アダプタモジュールの開発には、以下の経験またはスキルが必要です。

• PCBの設計―回路図およびレイアウト
• PCBの製造/アセンブリ
• ハードウェア記述言語 (HDL) の開発と統合
• LabVIEWおよびLabVIEW FPGAでの開発

1. Virtex-5をベースにしたNI FlexRIO

アダプタモジュールインタフェースは、Virtex-5 FPGA I/Oのパワーと柔軟性をフルに活用できるよう設計されています。同時に、インタフェースの汎用性を保持して、多様なアダプタモジュールアプリケーションに対応します。 このインタフェースは固定式および構成可能な電源レールのほかに、アダプタモジュールを検出して識別するための定義済み制御信号を備えています。 以下は、NI FlexRIO FPGAとアダプタモジュール間の物理インタフェースの概要です。

電源レール

• +3.3Vと+12Vのレール
• FPGA I/Oバンクおよびアダプタモジュール用の構成可能なV_ccoA/V_ccoBレール (1.2、1.5、1.8、2.5、3.3に設定)

汎用FPGA I/O

• 132本のシングルエンドライン (66組の差動ピンとして構成可能) がVirtex-5 FPGAとアダプタモジュールを接続
  • FPGA I/Oバンク (V_ccoA/V_ccoBから電源供給)
  • トレースインピーダンス:50Ωシングルエンド、100Ω差動

クロック

• アダプタモジュールからNI FlexRIO FPGAへのグローバルクロック入力が2つ
  • 3.3 V LVTTL入力が1つ
  • 2.5 LVDS差動入力が1組

制御

• NI FlexRIO FPGAへのIOモジュールステータスハンドシェイク信号が2種類 (present & power good)
• IOモジュールID EEPROM用のI²Cバス
  

2. 7​シリーズをベースにしたNI FlexRIO

アダプタモジュールインタフェースは、7​シリーズFPGA I/Oのパワーと柔軟性をフルに活用できるよう設計されています。同時に、インタフェースの汎用性を保持して、多様なアダプタモジュールアプリケーションに対応します。 このインタフェースは固定式および構成可能な電源レールのほかに、アダプタモジュールを検出して識別するための定義済み制御信号を備えています。 以下は、NI FlexRIO FPGAとアダプタモジュール間の物理インタフェースの概要です。

電源レール

• +3.3Vと+12Vのレール
• FPGA I/Oバンクおよびアダプタモジュール用の構成可能なV_ccoレール (1.2、1.5、1.8、2.5、3.3に設定)

汎用FPGA I/O

• 136本のシングルエンドライン (68組の差動ピンとして構成可能) が7​シリーズFPGAとアダプタモジュールを接続
  • FPGA I/Oバンク (V_ccoから電源供給)
  • トレースインピーダンス:50Ωシングルエンド、100Ω差動

クロック

• アダプタモジュールからNI FlexRIO FPGAへのグローバルクロック入力が6つ
  • 3.3 V LVTTL入力が1つ
  • 2.5 LVDS差動入力が1組

制御

• NI FlexRIO FPGAへのIOモジュールステータスハンドシェイク信号が2種類 (present & power good)
• IOモジュールID EEPROM用のI²Cバス
  

NI FlexRIOアダプタモジュールの標準的な構成では、金属ケースに収めたPCBをFlexRIO FPGAモジュールの前面に取り付けます。 NIは、すべてのアダプタモジュールがこの機械的要件に適合することを推奨しています。ただし、アプリケーションによっては、異なる寸法が必要になることがあります。この推奨要件に適合しない方法で運用する場合、おそらくケースや取り付け器具を部分的に変更しなければなりません。

アダプタモジュールPCBの寸法

アダプタモジュールPCB寸法は、幅約9.1 cm (3.6 in.)、高さ約11.0 cm (4.3 in.) です (エッジコネクタ部分を除く)。  したがって、各面とも電気回路の面積は約99.9 cm² (14 sq. in.) になります。 推奨するPCBの厚さは、1.57 mm (0.062 in.) ±10%です。  高さ制限が1.27 mm (0.05 in.) であるため、二次面では小さなパッシブ部品のみ使用してください。 [v1] NI FlexRIO FPGAモジュールとのインタフェースには、エッジコネクタを使用します。 これによって、すべてのアダプタモジュールにおいて特殊なコネクタは不要となりますが、特定のPCB製造仕様が必要となります。カードエッジコネクタのレイアウトファイルと機械製図はMDKに含まれています。 

アダプタモジュールケース

アダプタモジュールケースは、2つ折りのデザインです。PCBは、4本の取り付けネジで設置します。 同梱のアライメントピンと取り付けネジ類は、NI FlexRIO FPGAモジュールへの接続に使用します。

アダプタモジュール前面のコネクタ用スロット

アダプタモジュールケースの前面パネルには、コネクタ用スロットが1つ空いています。 この前面パネルはシンプルな四角形の金属パネルで、必要な数のコネクタに応じてカスタマイズ可能です。 下図の例では、前面パネルに2個のBNCコネクタを取り付けています。

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• カスタム​計測​器​の​設計​で、このMDKを選ぶことの利点