Řízení dat a sběr dat PCIe karty

Vývoj nové rodiny univerzálních měřicích karet PCIe/PXIe

Společnost Consilia byla požádána o přidání nových karet do stávajícího portfolia analogových a digitálních streamovacích karet pro sběr dat.

Nové karty nahradily starou řadu, která používala zastaralé komponenty. Nedílnou součástí vývoje bylo vytvoření nového ovladače pro systém Windows, který by zajistil kompatibilitu karet se stávajícími rozhraními API a aplikacemi grafického rozhraní.

Redesign hardwaru podporovaný novými ovladači systému Windows

Projekt začal malým požadavkem na přepracování jedné karty. Úkolem bylo vyvinout robustní řešení pro novou kartu, která by nahradila zastaralé komponenty a zastaralé ovladače.

Po dodání prvního prototypu se rozsah rozšířil na přepracování několika karet z rodiny.

Po podrobné analýze se dospělo k závěru, že rozumnější by bylo vytvořit novou rodinu univerzálních digitálních karet.

Různé možnosti montáže spolu s firmwarem FPGA na míru umožnily vytvořit rodinu 5 digitálních karet. Karty umožňují vzorkování dat na 32bitovém vstupním portu rychlostí 66 MSPS (mega vzorků za sekundu) a generování libovolného výstupního vzoru na 32bitovém výstupním portu stejnou rychlostí vzorkování 66 MSPS.

Po vývoji rodiny digitálních karet se rozsah práce opět rozšířil a vznikla rodina analogových karet.

Tyto karty pro sběr dat používají 16/18-bitový ADC, což umožňuje testovacímu systému vzorkovat data z 32 multiplexovaných kanálů. Současně mohou karty generovat 4 nezávislé analogové signály ze čtyř 16bitových D/A.

Nejpokročilejší verze umožňuje uživatelům ovládat výstupy s vysokým proudem až 3A při zachování galvanické izolace mezi analogovou a digitální doménou.

Ovladače pro karty jsou vyvinuty v systému Windows WDK.

Ovladače pro všechny nové karty navržené společností Consilia jsou v jednom balení. Tento přístup usnadňuje údržbu kódu a přidávání nových produktů a zároveň pomáhá zachovat zpětnou kompatibilitu nové rodiny se staršími nástroji.

Celé portfolio výrobků je navrženo a sestaveno v EU.

Podpora rozsáhlého a univerzálního testovacího ekosystému

Stávající řada karet pro sběr dat a digitální řízení je mezi zákazníky oblíbená. Kolem těchto karet je vybudován rozsáhlý ekosystém. Někteří zákazníci pocházejí ze segmentu automobilového průmyslu.

Nové karty jsou oboustranně výhodným řešením pro výrobce i koncové zákazníky.

e to proto, že rozhraní API pro ně vyvinuté je podporováno všemi předními programovými jazyky, jako jsou C/C++, C# nebo Visual Basic (.NET). Rozhraní API podporuje také LabVIEW. Díky tomu jsou karty velmi výhodné v případě, že je již používán stávající měřicí systém.

Každá karta je podporována vlastním grafickým uživatelským rozhraním kompatibilním se systémem Windows 10, které umožňuje snadné vyhodnocení výkonu karty před jejím zakoupením.

Vývojem nové rodiny karet se společnosti Consilia podařilo zachovat stávající fungující systémy a rozšířit je o nové funkce. Karty vyvinuté společností Consilia jsou řešením výhodným pro výrobce i koncové zákazníky.

Díky integraci několika karet do jedné univerzální karty musí výrobce spravovat méně SKU. Koncoví zákazníci získali karty, které jsou pin na pin kompatibilní s předchozí řadou. Zároveň získali funkce, jako je vysokorychlostní streamování, které nebyly v předchozích modelech k dispozici.

Ovladače jsou kompatibilní se systémem Windows 10 a připraveny pro Windows 11.

Nejvýznamnější výhoda se však skrývá v softwaru. Ovladače pro novou rodinu jsou digitálně podepsány společností Microsoft. Digitálně podepsané ovladače jsou vyžadovány pro systémy založené na systému Windows x64, takže ovladače jsou kompatibilní se systémem Windows 10 a připravené pro systém Windows 11.

Další výhodou našeho řešení je možnost přidávat nové funkce bez nutnosti upravovat hardware.

Dva můstky PCI/PCIe a FPGA ze starších karet byly nahrazeny jedním FPGA s periferií PCIe. FPGA sice zachovává funkčnost předchozích karet, ale stále má prostor pro umístění nových funkcí.

Datovou propustnost sběrnice PCIe lze několikanásobně zvýšit bez dopadu na cenu.

Díky této kvalitě je karta vynikajícím řešením pro vysokorychlostní analyzátory datových toků nebo složité časově citlivé řídicí systémy.

Jedna deska plošných spojů pro více variant montáže

Celá produktová řada je realizována jako optoizolované I/O karty. PCB se skládá z osmivrstvé struktury a signály na desce dosahují až 5 GHz. Každá deska plošných spojů je osazena obvykle tisícem součástek.

Vzhledem k tomu, že desky plošných spojů obvykle instaluje koncový uživatel, byly uplatněny přísné vizuální požadavky, včetně specifických barev značky.

Z pohledu inženýra jsou klíčovými parametry např. 16bitové nebo 18bitové rozlišení, programovatelné zesílení, vzorkovací frekvence až 2 MHz, I/O rozhraní s 32 kanály a funkce sample & hold.

Přední evropský výrobce spolehlivých měřicích zařízení

Široká nabídka produktů zahrnuje také klasické měřicí karty pro PC, které společnost vyvíjí již více než 30 let.