Nueva DAQ de la Serie X – Paralelo desde la Señal hasta el Software
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Desde 1987, National Instruments ha sido pionero de los dispositivos de adquisición de datos (DAQ) multifunción, los cuales incluyen entradas y salidas analógica y digital, así como circuitería de contadores/temporizadores para las tareas más comunes de medición y control.
Con millones de canales de E/S vendidos cada año, los dispositivos DAQ basados en PC se han convertido en algunos de los instrumentos más confiables y rentables para los ingenieros y científicos.
Los dispositivos de la Serie X están diseñados para aprovechar por completo de los últimos buses de PC y tecnologías de procesamiento sin añadir costo o complejidad al usuario. Las generaciones previas de dispositivos DAQ estaban limitados en ocasiones por los recursos de temporización internos, la naturaleza compartida del bus PCI, y los procesadores de núcleo único tradicionales. Los primeros 16 dispositivos PCI Express y PXI Express de la Serie X incluyen mejoras en la temporización interna, transferencia de datos, y el software controlador, para que usted puede realizar E/S avanzadas y análisis en los sistemas multinúcleo de hoy en día.
Temporización en Paralelo
Mientas que las E/S analógicas, digitales, y contador/temporizador son los aspectos más prominentes de un dispositivo DAQ multifunción, otros componente crítico es la circuitería para temporizar y sincronizar estos subsistemas.
En el núcleo de cada dispositivo de la Serie X está la nueva tecnología de temporización y sincronización NI-STC3, que administra el flujo de datos entre el bus PCI Express y los subsistemas de adquisición y generación. Genera señales de temporización para las E/S analógicas y digitales y administra la sincronización entre subsistemas y entre dos o más dispositivos de adquisición. Los dispositivos de la Serie X también incluyen una actualizada base de tiempo de 100 MHz para generar tasas de muestreo arbitrarias con cinco veces mejor resolución que dispositivos DAQ previos.
Los contadores/temporizadores son útiles para una variedad de tareas de medición y generación digital, incluyendo codificadores, frecuencia, y PWM. Hasta ahora, ha habido un máximo de dos contadores por dispositivo DAQ, pero los dispositivos de la Serie X incluyen cuatro contadores de 32 bits con funcionalidad mejorada. Por ejemplo, usted puede crear ahora un tren de pulsos en cada uno de los cuatro contadores para el control de un motor de pasos de cuatro ejes – una tarea que previamente requería múltiples dispositivos DAQ o controladores de movimiento dedicados.
Figura 1. Los dispositivos de la Serie X cuentan con soporte nativo x1 PCI Express y PXI Express para un ancho de banda rápido y dedicado.
Transferencia de Datos en Paralelo
Con la introducción de PCI Express y su integración en el estándar PXI Express, las limitaciones de ancho de banda que una vez existieron en un sistema de medición están desapareciendo. En contraste con el ancho de banda teórico compartido de 132 MB/s de PCI, las líneas seriales PCI Express x1 proporcionan hasta 250 MB/s de ancho de banda dedicado en cada dirección.
Algunos dispositivos de adquisición utilizan una implementación basada en puente para convertir un diseño PCI en PCI Express, lo cual limita el ancho de banda hasta un bus PCI. En lugar de esto, los dispositivos de la Serie X utilizan interfaces nativas x1 PCI Express y PXI Express con ancho de banda completo PCI Express. Cada dispositivo de la Serie X también incluye ocho canales DMA para transportar datos directamente a y desde la memoria de la PC sin la necesidad de interacción del CPU o esfuerzos adicionales de programación. Estos ocho canales proporcionan flujo de datos paralelos para todas las E/S analógicas, digitales, y los cuatros contadores/temporizadores. Dispositivos selectos de la Serie X también integran múltiples ADCs en un solo dispositivo para muestreo simultáneo y mayor rendimiento agregado en entrada analógica (AI).
Tabla 1. Los dispositivos de la Serie X van desde bajo costo a alto rendimiento con muestreo simultáneo. Todos los dispositivos incluyen 16 bits de resolución analógica, cuatro contadores/temporizadores, y soporte completo del controlador NI-DAQmx.
Procesamiento Paralelo y Almacenamiento de Alta Velocidad
El software controlador y de aplicación son críticos en un sistema de medición basado en PC para adquirir datos desde un dispositivo, realizar procesamiento de señal, visualización de datos, y almacenamiento en disco.
Al utilizar el software NI LabVIEW y el controlador multihilo NI-DAQmx, usted puede crear aplicaciones de adquisición de datos que aprovechan de los CPUs multinúcleo. Al crear múltiples ciclos While en LabVIEW, usted puede asignar recursos de CPU a diferentes tareas, las cuales se ejecutan en paralelo a través de los núcleos del CPU. Por ejemplo, usted puede ejecutar un lazo de control proporcional integral derivativo (PID) en un núcleo y realizar una transformada rápida de Fourier (FFT) en otro.
Usted ahora puede escribir datos a archivos de medición Technical Data Management Streaming (TDMS) para aplicaciones de almacenamiento de datos dentro de su tarea de medición NI-DAQmx al agregar la función Configure Logging VI. Además de la facilidad de uso del VI, NI ha optimizado su rendimiento y alcanzado velocidades de almacenamiento en disco de 1 GB/s en pruebas iniciales. Con baja latencia y alto rendimiento proporcionado por PCI Express, los dispositivos de la Serie X son adecuados para aplicaciones que involucran control, pruebas de automatización, y guardado de datos de gran número de canales.
Medición y Control Rentable
Con los avances en temporización y disparos, transferencias de bus, y procesamiento de datos, los dispositivos de la Serie X representan los dispositivos DAQ técnicamente más avanzados diseñados por National Instruments. Aprovechando de las últimas tecnologías de PC, incluyendo PCI Express y procesadores multinúcleo, es ahora posible crear sistemas rentables de medición y control que son realmente paralelos, desde la señal hasta el software.
– Samuel Freed samuel.freed@ni.com
Samuel Freed es gerente de producto para adquisición de datos en National Instruments. Cuenta con un grado de licenciatura en ingeniería de computación y sistemas por Rensselaer Polytechnic Institute.
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