Blog DI NI Flexrio raggiunge la sincronizzazione di precisione per l'acquisizione dati ad alte prestazioni

Avete mai affrontato la sfida di sincronizzare più schede di acquisizione dati ad alte prestazioni in applicazioni complesse?Quando un sistema composto da due digitalizzatori PXIe-5785 FlexRIO richiede un coordinamento preciso per soddisfare le rigide richieste di elaborazione dei dati in tempo reale, assicurando l'accuratezza della sincronizzazione diventa fondamentale.Questo articolo esplora come la tecnologia NI-TCLK possa ottimizzare il meccanismo di sincronizzazione dei digitalizzatori PXIe-5785 per ottenere efficienti flussi di lavoro di acquisizione e elaborazione dei dati.

La sfida: l'integrazione dei flussi di dati nei sistemi multi-carte

Molte applicazioni avanzate di misurazione dei test e di elaborazione del segnale richiedono più dispositivi di acquisizione dei dati per lavorare in concerto, catturando larghezze di banda di segnale più ampie o tassi di campionamento più elevati.Prendendo il PXIe-5785 Digitizer come esempio, quando due schede funzionano in parallelo, richiedono una sincronizzazione rigorosa per garantire la coerenza temporale dei dati acquisiti.

uno scenario di applicazione tipico prevede due digitalizzatori PXIe-5785 che operano in configurazione "IO SocketData Clock", eseguendo calcoli di conversione digitale verso il basso (DDC),quindi lo streaming dei dati tramite P2P FIFO su una scheda coprocessore PXIe-7915Il coprocessore completa i successivi calcoli prima di inviare i risultati al sistema host.Questo flusso di lavoro sottolinea la necessità critica di sincronizzazione anche piccoli deviazioni dell'orologio possono causare disallineamento dei dati, compromettendo la precisione analitica.

NI-TCLK: la soluzione di sincronizzazione di precisione

La tecnologia NI-TCLK (NI Timing and Synchronization) fornisce un framework di sincronizzazione robusto per le piattaforme PXI, consentendo un allineamento di tempo ad alta precisione tra i dispositivi.NI-TCLK garantisce che più schede condividano un orologio di riferimento comune sincronizzando con precisione i loro orologi di campionamento individualiCiò consente di raggiungere una precisione di sincronizzazione inferiore al nanosecondo anche tra digitalizzatori che operano in modo indipendente.

Implementazione tecnica: integrazione di STREAM, DRAM e FPGA

L'esame del codice di esempio di NI per PXIe-5785 rivela i ruoli delle interfacce STREAM e dei componenti DRAM (Dynamic Random-Access Memory).Mentre questi elementi non sono specificamente richiesti per l'implementazione di NI-TCLK, facilitano l'acquisizione, l'elaborazione e lo stoccaggio complessivi dei dati:

• Strum:In scenari di sincronizzazione multi-carta, le interfacce STREAM trasferiscono in modo efficiente i dati acquisiti dai digitalizzatori agli FPGA, quindi tramite P2P FIFO ai coprocessori.NI-TCLK garantisce l'allineamento temporale di questi flussi di dati, consentendo un'elaborazione senza soluzione di continuità.
• DRAM:La DRAM, che funge da buffer per i dati sulle FPGA, memorizza temporaneamente dati di acquisizione ad alto tasso quando la capacità di elaborazione a valle è temporaneamente insufficiente.La sincronizzazione NI-TCLK mantiene l'ordine cronologico dei dati tamponati.

FPGA Integrazione di NI-TCLK

La chiave per implementare la sincronizzazione NI-TCLK risiede nell'integrazione dei segnali TCLK nei progetti FPGA.Ciò comporta in genere l'istanziamento del nucleo IP TCLK di NI all'interno del codice FPGA e la connessione all'orologio di campionamento e alla logica di acquisizione dei dati del digitalizzatore.

Il sistema host (che esegue LabVIEW o altro software NI) configura e avvia la sincronizzazione TCLK, mentre il core IP TCLK dell'FPGA riceve e risponde ai comandi di sincronizzazione,regolazione degli orologi interni e dei segnali di attivazione per ottenere un allineamento precisoIn particolare, not all example FPGA code directly implements TCLK synchronization—components like DDC calculations and P2P FIFO represent application-specific logic that benefits from but doesn't control the synchronization process.

Raccomandazioni di attuazione

Per gli ingegneri che implementano la sincronizzazione PXIe-5785 con NI-TCLK, considerare queste migliori pratiche:

• Comprendere a fondo l'architettura TCLK, comprese le configurazioni master/slave, la distribuzione dell'orologio e i meccanismi di sincronizzazione dei trigger.
• Studiare il codice di esempio FlexRIO Digitizer e TCLK di NI per identificare i principali modelli di implementazione.
• Adottare una progettazione modulare FPGA, separando la logica di sincronizzazione TCLK dai moduli di acquisizione e elaborazione dei dati.
• Verificare la corretta configurazione del software host dei parametri TCLK, inclusa la modalità di sincronizzazione, la fonte dell'orologio e i segnali di attivazione.

La corretta applicazione della tecnologia NI-TCLK consente agli utenti di sfruttare appieno le capacità del PXIe-5785 FlexRIO Digitizer, costruendo sistemi altamente sincronizzati,sistemi affidabili di acquisizione dei dati che migliorano la precisione delle misurazioni e accelerano i processi di ricerca e sviluppo.