NI FlexRIO 使用Kintex UltraScale FPGA和夹层I/O模块,满足客户定制前端开发

作者:Steve Leibson,编辑:csc57

FlexRIO是美国国家仪器(NI)应用赛灵思FPGA为PXI平台开发的最新产品系列,是工业中第一个将NI LabVIEW FPGA技术和高速仪器级I/O。借助FlexRIO, 工程师可以在FPGA硬件中添加定制的信号处理算法,并通过可互换的适配器模块在LabVIEW FPGA编程环境下与I/O口交互来创建满足应用要求 (包括采样率、带宽、分辨率和通道数量等)的前端硬件,而不需要向以前一样开发高成本的自定义硬件。

FlexRIO系列产品的采用了PCIe Gen 3 x8连接,在不需要通过主机芯片传输数据的情况下,模块间能够以几GB/s的速率进行数据传输。多达16条数据流可被同时支持,简化了复杂的多FPGA通信方案而不耗费主机CPU资源。NI通过使用高性能赛灵思 Kintex UltraScale系列 FPGA来设计FlexRIO产品中的高速PXI模拟信号数字转换器和PXI数字信号处理器,能够提供比先前基于Kintex-7系列FPGA的模块更多的可编程资源。Kintex UltraScale系列器件采用20nm工艺,能够提供最佳的性能功耗比。整个可编程系统有多达150万个逻辑单元,采用第二代3D IC设计,多芯片集成面向DSP密集型应用。在系统性能、BOM成本削减、总功耗削减以及加速设计生产力等方面都有所提升。

基于赛灵思Kintex UltraScale FPGA的模块化NI PXI FlexRIO 模块

基于赛灵思Kintex UltraScale FPGA的模块化NI PXI FlexRIO 模块

升级后的FlexRIO能够以更高的速度传输数据,由于数字转换器由原来并行LVDS转换器接口转向更新的高速串行协议(如JESD204B,一种基于高速SERDES的ADC/DAC数据传输接口,为了满足超大的数据吞吐率),而之前的FlexRIO架构非常适合传统的单端或者LVDS数据接口。PXI模块架构也被重新设计为接口兼容的夹层(Mezzanine) I / O模块和三块后端的FPGA背板/ PCIe接口卡。FPGA后端可以采用三个引脚兼容的Kintex UltraScale系列FPGA芯片:KU035、KU040和KU060,三种器件分别有444K、530K以及726K个逻辑单元,使得NI可以在相同的PCB设计的板卡上提供三种不同的FPGA资源级别而无需更改任何元件。

由于使用了高性能的FPGA技术和AD采样技术,数字转换器模块有高分辨率、高速采样率和宽带宽而不失动态范围。例如PXIe-5763可以提供500MS/s的采样率,16比特的分辨率和每通道将近400MHz的带宽。协处理器模块可以为FlexRIO提供额外的DSP性能,配合其他的PXI仪器,协处理器模块可以提供更多的FPGA资源来实时运行复杂算法。

FlexRIO产品的一个主要特点是有方便的编程环境,用户可以使用友好的LabVIEW FPGA软件模块来自定义FPGA设计。除此之外,也可以使用对于FPGA开发者熟悉的Xilinx Vivado工具的项目导出功能为FlexRIO硬件开发,仿真和编译,以获得更高的性能或满足独特的应用要求。

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