基于模块化I/O的FlexRIO系统组件

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@小白创作中心

基于模块化I/O的FlexRIO系统组件

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来源

https://www.ni.com/zh-cn/shop/electronic-test-instrumentation/flexrio/what-is-flexrio/components-of-a-flexrio-system-with-modular-i-o.html?srsltid=AfmBOoq0Qnj2W4m34TjJ1__PVz2BrQkldjboNo8mjQqbb-gmalunPKPV

FlexRIO产品系列能够为商用现成解决方案提供高性能I/O和功能强大的用户可编程的FPGA。FlexRIO适配器模块可提供最高3 GS/s的模拟I/O、1 Gb/s的数字I/O和4.4 GHz的RF接口，而FlexRIO FPGA模块采用了Virtex-5或Kintex-7 FPGA模块，可搭载PXI或PXI Express平台，也可独立运行。FlexRIO FPGA模块可使用LabVIEW进行编程，因而图形化编程、仿真、调试和部署都在一个集成的环境中完成。

FlexRIO FPGA模块

FlexRIO FPGA模块采用Kintex-7 FPGA芯片，可搭载PXI和PXIe平台，也可独立运行。每个FPGA模块都有专用的接口来实现数据流、I/O、DRAM以及高级时钟和触发。PXI Express FlexRIO FPGA模块通过PCIe Gen 2技术连接到PXIe背板，可提供高达3.2 GB/s的数据传输速率，而FlexRIO独立式控制器采用了高速串行技术，可提供高达2.5 GB/s的数据流传输速率。

图2:FlexRIO独立式控制器经过优化，外形小巧，便于部署，并采用Kintex-7 FPGA和双核ARM处理器。

适配器模块接口支持由NI开发的定制适配器模块。除了电源、时钟和辅助电路外，该接口还包括132条直接连接到FPGA引脚的通用数字I/O线。这132条GPIO线可以配置为单端模式，最高速率400 Mbit/s，也可以配置为差分模式，最高速率1 Gbit/s，这样就能够实现最大I/O带宽66 Gbit/s(8.25 GB/s)。所有线路均采用阻抗可控且长度匹配的迹线进行路由，其中差分对成对路由。

*图3:*基于PXI的FlexRIO FPGA模块采用点对点数据流技术。

FlexRIO FPGA模块还能够与其他支持流传输的模块（例如PXIe-5668R矢量信号分析仪）一起执行点对点(P2P)数据流传输。这样可以将模块之间数据流速率提高到最高3.2 GB/s，同时无需通过上位机芯片组来路由数据。P2P可为仪器提供自定义时域和频域触发以及实时信号处理功能，否则模块将需要使用CPU来进行其他处理任务。FlexRIO FPGA模块最多可支持16个P2P数据流，从而简化了复杂的多FPGA通信方案，同时也不会过多占用上位机的CPU资源。如需了解此技术的更多信息以及哪些设备支持数据流技术，请查看点对点数据流介绍技术白皮书。

表1列出了FlexRIO FPGA模块提供的总线、FPGA和存储器选项。

型号	总线/外形结构	FPGA	FPGA芯片	FPGA DSP芯片	FPGA内存（块RAM）	板载内存(DRAM)
NI 7935R	独立运行	Kintex-7 K410T	63,550	1,540	28,620 kbit	2 GB
NI 7932R	独立运行	Kintex-7 K325T	50,950	840	16,020	2 GB
NI 7931R	独立运行	Kintex-7 K325T	50,950	840	16,020	2 GB
PXIe-7976R	PXIExpress	Kintex-7K410T	63,550	1,540	28,620 kbit	2 GB
PXIe-7975R	PXIExpress	Kintex-7K410T	63,550	1,540	28,620 kbit	2 GB
PXIe-7972R	PXIExpress	Kintex-7K325T	50,950	840	16,020 kbit	2 GB
PXIe-7971R	PXIExpress	Kintex-7K325T	50,950	840	16,020 kbit	0 GB
PXIe-7966R	PXIExpress	Virtex-5 SX95T -2	14,720	640	8,784 kbit	512 MB
PXIe-7965R	PXIExpress	Virtex-5 SX95T	14,720	640	8,784 kbit	512 MB
PXIe-7962R	PXIExpress	Virtex-5 SX50T	8,160	288	4,752 kbit	512 MB
PXIe-7961R	PXIExpress	Virtex-5 SX50T	8,160	288	4,752 kbit	0 MB
PXI-7954R	PXI	Virtex-5 LX110	17,280	64	4,608 kbit	128 MB
PXI-7953R	PXI	Virtex-5 LX85	12,960	48	3,456 kbit	128 MB
PXI-7952R	PXI	Virtex-5 LX50	7,200	48	1,728 kbit	128 MB
PXI-7951R	PXI	Virtex-5 LX30	4,800	32	1,152 kbit	0 MB

*表1:*FlexRIO FPGA模块比较

FlexRIO适配器模块

适配器模块定义了FlexRIO系统的物理输入和输出，并通过卡缘连接器与FlexRIO FPGA模块连接。NI、NI联盟伙伴和第三方合作伙伴为多种不同的应用提供了对口的适配器模块。如果需要自定义适配器模块，则可以使用FlexRIO适配器模块开发套件(MDK)自行开发适配器模块。

*图4:*NI、NI联盟伙伴和第三方合作伙伴提供了与FlexRIO FPGA模块连接的适配器模块。

NI FlexRIO适配器模块

NI FlexRIO适配器模块提供了通用I/O，可用于定制仪表，而无需定制硬件。这些模块都具有一个基于FPGA的简单编程接口，不需要掌握HDL设计知识也可操作，并且随附LabVIEW FPGA范例，可帮助用户快速上手。查看FlexRIO适配器模块的完整列表。

用于FlexRIO的第三方适配器模块

用于FlexRIO的第三方适配器模块扩展了该产品系列的I/O种类，从而扩大了LabVIEW FPGA的应用领域。这些模块通常都是定制的，专门针对特定应用而开发。

自定义NI FlexRIO适配器模块

借助FlexRIO适配器模块开发套件(MDK)，您可针对自己的应用需求自定义FlexRIO适配器模块。但在自定义过程中，需要考虑电气、机械、模拟、数字、固件和软件设计等因素。除上述接口外，FlexRIO适配器模块还提供大约6 W的功率，具有用于自识别的板载电可擦除可编程只读存储器，并支持下面表2中列出的I/O标准。详细了解NI FlexRIO适配器模块开发套件，或探索应在何时使用该套件创建定制仪器。

*图5:*FlexRIO模块开发套件随附CAD文件、图纸、硬件和软件说明文档以及外壳，同时还可由FlexRIO研发团队为您进行设计审核。