บล็อก เกี่ยวกับ NI Flexrio สร้างความแม่นยําในการซินคอนเนคต์ เพื่อการเก็บข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูง

คุณเคยเผชิญกับความท้าทายในการซิงโครไนซ์การ์ดเก็บข้อมูลประสิทธิภาพสูงหลายตัวในแอปพลิเคชันที่ซับซ้อนหรือไม่? เมื่อระบบที่ประกอบด้วย PXIe-5785 FlexRIO Digitizers สองตัวต้องการการประสานงานที่แม่นยำเพื่อตอบสนองความต้องการในการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่เข้มงวด การรับรองความแม่นยำในการซิงโครไนซ์จึงมีความสำคัญสูงสุด บทความนี้จะสำรวจว่าเทคโนโลยี NI-TCLK สามารถปรับปรุงกลไกการซิงโครไนซ์ของ PXIe-5785 Digitizers เพื่อให้ได้เวิร์กโฟลว์การเก็บและประมวลผลข้อมูลที่มีประสิทธิภาพได้อย่างไร

ความท้าทาย: การรวมสตรีมข้อมูลในระบบหลายการ์ด

แอปพลิเคชันการวัดและประมวลผลสัญญาณขั้นสูงจำนวนมากต้องการอุปกรณ์เก็บข้อมูลหลายตัวทำงานร่วมกัน เพื่อจับแบนด์วิดท์สัญญาณที่กว้างขึ้นหรืออัตราการสุ่มตัวอย่างที่สูงขึ้น การใช้ PXIe-5785 Digitizer เป็นตัวอย่าง เมื่อการ์ดสองตัวทำงานแบบขนานกัน จำเป็นต้องมีการซิงโครไนซ์ที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่เก็บได้มีความสอดคล้องกันทางเวลา

สถานการณ์แอปพลิเคชันทั่วไปเกี่ยวข้องกับการทำงานของ PXIe-5785 Digitizers สองตัวภายใต้การกำหนดค่า "IO SocketData Clock" ซึ่งทำการคำนวณ Digital Down Conversion (DDC) จากนั้นจึงสตรีมข้อมูลผ่าน P2P FIFO ไปยังการ์ด PXIe-7915 Coprocessor ตัวประมวลผลจะทำการคำนวณเพิ่มเติมก่อนที่จะส่งผลลัพธ์ไปยังระบบโฮสต์ เวิร์กโฟลว์นี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการซิงโครไนซ์ที่สำคัญ แม้แต่ความคลาดเคลื่อนของสัญญาณนาฬิกาเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ข้อมูลไม่ตรงกัน ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการวิเคราะห์

NI-TCLK: โซลูชันการซิงโครไนซ์ที่แม่นยำ

เทคโนโลยี NI-TCLK (NI Timing and Synchronization) นำเสนอเฟรมเวิร์กการซิงโครไนซ์ที่แข็งแกร่งสำหรับแพลตฟอร์ม PXI ช่วยให้สามารถจัดตำแหน่งเวลาที่มีความแม่นยำสูงระหว่างอุปกรณ์ สำหรับ PXIe-5785 Digitizers นั้น NI-TCLK ช่วยให้การ์ดหลายตัวใช้สัญญาณนาฬิกาอ้างอิงร่วมกัน ในขณะเดียวกันก็ซิงโครไนซ์สัญญาณนาฬิกาการสุ่มตัวอย่างของแต่ละการ์ดได้อย่างแม่นยำ สิ่งนี้ทำให้ได้ความแม่นยำในการซิงโครไนซ์ระดับต่ำกว่านาโนวินาที แม้ในหมู่ digitizers ที่ทำงานอย่างอิสระ

การใช้งานทางเทคนิค: การรวม STREAM, DRAM และ FPGA

การตรวจสอบโค้ดตัวอย่างของ NI สำหรับ PXIe-5785 เผยให้เห็นบทบาทของอินเทอร์เฟซ STREAM และส่วนประกอบ DRAM (Dynamic Random-Access Memory) แม้ว่าองค์ประกอบเหล่านี้จะไม่จำเป็นสำหรับการใช้งาน NI-TCLK โดยเฉพาะ แต่ก็ช่วยอำนวยความสะดวกในกระบวนการเก็บข้อมูล การประมวลผล และการจัดเก็บข้อมูลโดยรวม:

• STREAM: ในสถานการณ์การซิงโครไนซ์หลายการ์ด อินเทอร์เฟซ STREAM จะถ่ายโอนข้อมูลที่เก็บได้จาก digitizers ไปยัง FPGAs จากนั้นผ่าน P2P FIFO ไปยัง coprocessors ได้อย่างมีประสิทธิภาพ NI-TCLK ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสตรีมข้อมูลเหล่านี้จะสอดคล้องกันทางเวลา ทำให้การประมวลผลเป็นไปอย่างราบรื่น
• DRAM: ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ข้อมูลบน FPGAs, DRAM จะจัดเก็บข้อมูลการเก็บข้อมูลอัตราสูงไว้ชั่วคราวเมื่อความสามารถในการประมวลผลดาวน์สตรีมไม่เพียงพอชั่วคราว การซิงโครไนซ์ NI-TCLK จะรักษาลำดับเวลาของข้อมูลในบัฟเฟอร์

การรวม NI-TCLK ใน FPGA

กุญแจสำคัญในการใช้งานการซิงโครไนซ์ NI-TCLK คือการรวมสัญญาณ TCLK เข้ากับการออกแบบ FPGA โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการสร้างอินสแตนซ์ของ TCLK IP core ของ NI ภายในโค้ด FPGA และเชื่อมต่อกับสัญญาณนาฬิกาการสุ่มตัวอย่างและตรรกะการเก็บข้อมูลของ digitizer

ระบบโฮสต์ (ที่รัน LabVIEW หรือซอฟต์แวร์ NI อื่นๆ) จะกำหนดค่าและเริ่มต้นการซิงโครไนซ์ TCLK ในขณะที่ TCLK IP core ของ FPGA จะรับและตอบสนองต่อคำสั่งการซิงโครไนซ์ โดยปรับสัญญาณนาฬิกาภายในและสัญญาณทริกเกอร์เพื่อให้ได้การจัดตำแหน่งที่แม่นยำ โปรดทราบว่าโค้ด FPGA ตัวอย่างทั้งหมดไม่ได้ใช้งานการซิงโครไนซ์ TCLK โดยตรง ส่วนประกอบต่างๆ เช่น การคำนวณ DDC และ P2P FIFO แสดงถึงตรรกะเฉพาะแอปพลิเคชันที่ได้รับประโยชน์ แต่ไม่ได้ควบคุมกระบวนการซิงโครไนซ์

คำแนะนำในการใช้งาน

สำหรับวิศวกรที่ใช้งานการซิงโครไนซ์ PXIe-5785 ด้วย NI-TCLK โปรดพิจารณาแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเหล่านี้:

• ทำความเข้าใจสถาปัตยกรรม TCLK อย่างละเอียด รวมถึงการกำหนดค่า master/slave การกระจายสัญญาณนาฬิกา และกลไกการซิงโครไนซ์ทริกเกอร์
• ศึกษาโค้ดตัวอย่าง FlexRIO Digitizer และ TCLK ของ NI เพื่อระบุรูปแบบการใช้งานที่สำคัญ
• ใช้การออกแบบ FPGA แบบโมดูลาร์ โดยแยกตรรกะการซิงโครไนซ์ TCLK ออกจากโมดูลการเก็บและประมวลผลข้อมูล
• ตรวจสอบการกำหนดค่าซอฟต์แวร์โฮสต์ของพารามิเตอร์ TCLK อย่างถูกต้อง รวมถึงโหมดการซิงโครไนซ์ แหล่งสัญญาณนาฬิกา และสัญญาณทริกเกอร์

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี NI-TCLK อย่างเหมาะสมช่วยให้ผู้ใช้สามารถใช้ประโยชน์จากความสามารถของ PXIe-5785 FlexRIO Digitizer ได้อย่างเต็มที่ โดยสร้างระบบเก็บข้อมูลที่ซิงโครไนซ์และเชื่อถือได้สูง ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวัดและเร่งกระบวนการวิจัยและพัฒนา