모듈형 I/O가 있는 FlexRIO 시스템의 구성 요소

개요

FlexRIO 제품 라인은 상용 기성 솔루션에 고성능 I/O 및 강력한 사용자 프로그래밍 가능 FPGA를 제공합니다. FlexRIO 어댑터 모듈은 최대 3GS/s의 아날로그 I/O, 최대 1Gb/s의 디지털 및 최대 4.4GHz의 RF를 제공하며 FlexRIO FPGA 모듈은 PXI, PXI Express 및 독립형 폼 팩터로 Virtex-5 또는 Kintex-7 FPGA 모듈을 특징으로 합니다. FlexRIO FPGA 모듈은 LabVIEW로 프로그래밍할 수 있으며 그래픽 프로그래밍, 시뮬레이션, 디버깅 및 배포를 위해 통합된 환경을 제공합니다.

내용

그림 1. FlexRIO는 사용자 프로그래밍 가능한 FPGA 모듈을 고성능 I/O와 결합합니다.

 

FLEXRIO FPGA 모듈

FlexRIO FPGA 모듈은 PXI, PXIe 및 독립형 폼 팩터로 Kintex-7 FPGA를 제공합니다. 각 FPGA 모듈에는 데이터 스트리밍, I/O, DRAM, 고급 클럭킹 및 트리거링을 위한 전용 인터페이스가 있습니다. PXI Express FlexRIO FPGA 모듈은 PCIe Gen 2 기술로 PXIe 백플레인에 연결되어 최대 3.2GB/s의 데이터 속도를 제공하며, FlexRIO용 독립형 컨트롤러는 최대 2.5GB/s의 데이터 스트리밍이 가능한 고속 직렬 기술을 제공합니다. 

 

그림 2. FlexRIO용 독립형 컨트롤러에는 배포에 최적화된 소형 폼 팩터에 Kintex-7 FPGA와 듀얼 코어 ARM 프로세서를 모두 갖추고 있습니다.

 

어댑터 모듈 인터페이스는 NI가 구축한 맞춤형 어댑터 모듈을 지원합니다. 이는 FPGA 핀에 직접 연결된 범용 디지털 I/O의 132개 라인뿐 아니라 인터페이스를 정의하기 위해 필요한 전원, 클럭킹 및 보완 회로로 구성됩니다. 이런 132개의 라인은 최고 400Mbits/s 속도의 단일 종단형 작동과 66Gbits/s(8.25GB/s)의 최고 I/O 대역폭을 위해 최고 1Gbit/s 속도의 차동 작동을 위해 구성할 수 있습니다. 모든 라인은 임피던스 제어되고 길이가 동일한 트레이스로 라우팅되고 차동쌍은 함께 라우팅됩니다. 

 그림 3. PXI의 FlexRIO FPGA 모듈은 피어 투 피어(P2P) 데이터 스트리밍 기술을 제공합니다.

 

FlexRIO FPGA 모듈은 또한 PXIe-5668R 벡터 신호 분석기와 같은 스트리밍을 지원하는 다른 모듈과 함께 P2P 데이터 스트리밍을 수행할 수 있습니다. 이를 통해 호스트 칩셋을 통해 데이터를 라우팅하지 않고도 최대 3.2GB/s의 속도로 모듈 간 데이터 스트리밍이 가능합니다. P2P를 사용하면 맞춤 시간 및 주파수 도메인 트리거링과 실시간 신호 처리가 가능한데, 그렇지 않으면 추가 처리를 위한 CPU가 필요할 것입니다. 최대 16개의 스트림이 지원되므로, 호스트 CPU 리소스에 영향을 주지 않고 복합적인 다중 FPGA 통신 구조가 간소화됩니다. 이 기술에 대한 자세한 내용과 스트리밍을 지원하는 장치 목록은 피어 투 피어 데이터 스트리밍 소개라는 제목의 백서를 참조하십시오. 

 

표 1에는 FlexRIO FPGA 모듈을 위한 다양한 버스, FPGA 및 메모리 옵션이 표시되어 있습니다.

 

모델 버스/폼 팩터 FPGA FPGA 슬라이스 FPGA DSP 슬라이스 FPGA 메모리(블록 RAM) 내장 메모리(DRAM)
NI 7935R 독립형 Kintex-7 K410T 63,550 1,540 28,620 kbits 2 GB
NI 7932R 독립형 Kintex-7 K325T 50,950 840 16,020 2 GB
NI 7931R 독립형 Kintex-7 K325T 50,950 840 16,020 2 GB
PXIe-7976R PXI​
Express
Kintex-7
K410T
63,550 1,540 28,620 kbits 2 GB
PXIe-7975R PXI​
Express
Kintex-7
K410T
63,550 1,540 28,620 kbits 2 GB
PXIe-7972R PXI​
Express
Kintex-7
K325T
50,950 840 16,020 kbits 2 GB
PXIe-7971R PXI​
Express
Kintex-7
K325T
50,950 840 16,020 kbits 0 GB
PXIe-7966R PXI​
Express
Virtex-5 SX95T -2 14,720 640 8,784 kbits 512 MB
PXIe-7965R PXI​
Express
Virtex-5 SX95T 14,720 640 8,784 kbits 512 MB
PXIe-7962R PXI​
Express
Virtex-5 SX50T 8,160 288 4,752 kbits 512 MB
PXIe-7961R PXI​
Express
Virtex-5 SX50T 8,160 288 4,752 kbits 0 MB
PXI-7954R PXI​ Virtex-5 LX110 17,280 64 4,608 kbits 128 MB
PXI-7953R PXI​ Virtex-5 LX85 12,960 48 3,456 kbits 128 MB
PXI-7952R PXI​ Virtex-5 LX50 7,200 48 1,728 kbits 128 MB
PXI-7951R PXI​ Virtex-5 LX30 4,800 32 1,152 kbits 0 MB

 

표 1. FlexRIO FPGA 모듈 비교

 

FlexRIO 어댑터 모듈

어댑터 모듈은 FlexRIO 시스템의 물리적 입출력을 정의하고 카드 경계 커넥터를 통해 FlexRIO FPGA 모듈과 연동됩니다. NI, NI 얼라이언스 파트너 그리고 타사에서 다양한 어플리케이션을 위한 어댑터 모듈을 제공합니다. 맞춤형 어댑터 모듈이 필요한 경우 FlexRIO 어댑터 모듈 개발 키트(MDK)가 사용자가 직접 모듈을 생성할 수 있는 방법을 제공합니다. 

 그림 4. NI, NI 얼라이언스 파트너 그리고 타사에서는 NI FlexRIO FPGA 모듈과 연동되는 어댑터 모듈을 제공합니다.

 

NI의 FlexRIO 어댑터 모듈

NI FlexRIO 어댑터 모듈은 맞춤형 하드웨어를 만들지 않고도 계측을 맞춤 구성할 수 있도록 범용 I/O를 제공합니다. 또한 HDL 설계 지식이 필요 없는 간단한 FPGA 기반 프로그래밍 인터페이스와 함께 빠르게 시작하고 실행할 수 있도록 LabVIEW FPGA 예제를 제공합니다. FlexRIO 어댑터 모듈의 전체 목록을 살펴보십시오.

 

FlexRIO용 타사 어댑터 모듈

FlexRIO를 위한 타사 어댑터 모듈은 제품군의 I/O 제공을 더욱 확장하며 LabVIEW FPGA가 더욱 광범위한 어플리케이션 영역에 사용될 수 있도록 합니다. 이들 모듈은 보통 맞춤형이면서 특정 어플리케이션 전용으로 제공됩니다.

 

맞춤형 FlexRIO 어댑터 모듈 개발

FlexRIO 어댑터 모듈 개발 키트(MDK)를 사용하면 어플리케이션에 맞는 고유한 FlexRIO 어댑터 모듈을 만들 수 있습니다. 이 과정에는 전기, 기계, 아날로그, 디지털, 펌웨어 및 소프트웨어 설계 등을 고려해야 합니다. 앞서 설명한 인터페이스 이외에도, FlexRIO 어댑터 모듈은 약 6W의 전력을 제공하며, 자가 검증을 위한 온보드 EEPROM을 갖추고 있고, 표 2에 나열된 I/O 표준을 지원합니다. NI FlexRIO 어댑터 모듈 개발 키트에 대해 더 자세히 알아보십시오.

 

 그림 5. FlexRIO 모듈 개발 키트는 CAD 파일, 도면, 하드웨어 및 소프트웨어 설명서, 케이스 및 FlexRIO R&D의 설계 검토와 함께 제공됩니다.

 

 

  1.2 V 1.5 V 1.8 V 2.5 V 3.3 V
LVTTL

LVCMOS

LVDS

 

테이블 2. FlexRIO 어댑터 모듈 인터페이스에서 지원되는 I/O 표준