Karty PCIe pro řízení a sběr dat

Byli jsme požádáni o doplnění stávajícího portfolia analogových a digitálních karet pro sběr dat o nové karty.

Měřicí karty PCIe/PXIe se obvykle používají na výrobních linkách pro měření výrobků, testování a podporu politiky zajištění kvality. Karty PCIe lze zapojit do standardní základní desky stolního počítače, zatímco karty PXIe se používají v průmyslových segmentech a hodí se do průmyslových měřicích systémů.

Karty PCIe pro řízení a sběr dat

Náš úkol a výzva

Vývoj nové rodiny univerzálních měřicích karet PCIe/PXIe

Společnost Consilia byla požádána o doplnění stávajícího portfolia analogových a digitálních streamovacích karet pro sběr dat o nové karty. 

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.

Řešení

Přepracování hardwaru podporované novými ovladači systému Windows

Projekt začal malou žádostí o změnu designu 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 oblast působnosti opět rozšířila a vznikla rodina analogových karet.

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

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

Ovladače pro karty jsou vyvinuty v prostředí 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.

Hodnota pro zákazníka

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 výhodným řešením pro výrobce i koncové zákazníky.

Je 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 připravené pro systém 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.

Jak probíhal vývoj

Jedna deska plošných spojů pro více variant osazení

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.

Klient

Přední evropský výrobce spolehlivých měřicích zařízení

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

Období provádění: 2020-2021

V roce 2020 jsme začali s digitálními kartami a v roce 2021 jsme pokračovali s analogovými kartami. Po celou tuto dobu jsme průběžně vyvíjeli a integrovali softwarové ovladače.

Odkazy

Žádné fotky

Další řešení

Od založení společnosti Consilia v roce 2004 jsme dokončili a podpořili desítky projektů.

Použité služby

Návrh FPGA

Náš tým vytváří pokročilé návrhy FPGA již více než 20 let. Realizujeme návrhy pro čipy vyráběné předními výrobci FPGA, jako jsou Intel, AMD a Lattice.

Návrh PCB

Jedná se o klíčovou činnost, kterou provádíme v rámci kompletní tvorby produktu nebo jako službu na vyžádání. Můžeme vás podpořit našimi značnými zkušenostmi a technickým zázemím, včetně know-how v oblasti návrhu obvodů, výrobních služeb a profesionálního týmu pro rozvržení desek plošných spojů.

Návrh hardwaru

Jsme aktivní ve všech činnostech souvisejících s návrhem hardwaru a ve všech fázích vývoje.

Vývoj ovladačů pro Windows a Linux

Ovladače jsou významnou součástí softwaru operačních systémů provozovaných na hardwarových platformách připravených na míru.

Oblasti použití

Automatizace

Na základě našich dlouhodobých zkušeností vám můžeme nabídnout naše kompetence v oblasti navrhování automatizačních systémů. Naše know-how prohlubujeme vývojem nové generace PLC nebo vývojem průmyslových testovacích karet.

Průmysl 4.0

Intenzivně se soustředíme na to, aby naše produkty byly vzájemně propojené. Vždy hledáme rovnováhu mezi autonomními a centralizovanými přístupy k systémům.

Vojenské technologie

Našim zákazníkům z vojenského segmentu můžeme pomoci s vývojem moderních řešení na míru, která splňují všechny bezpečnostní standardy.

IT infrastruktura

Naše moduly dosahují datové propustnosti 400 Gb/s.

Testovací a měřicí technika

Testovací a měřicí zařízení jsou oblastí, kterou se tým Consilia zabývá od samého počátku.

30

VÝVOJÁŘI

připraven vám pomoci.

Společnost Consilia zaměstnává 30 vývojářů, kteří se zabývají vývojem softwaru, testováním softwaru, návrhem hardwaru, RF designem, FPGA designem, DSP designem a PCB designem.

Nacházíte se zde:
Vlastní řešení