合肥 神 电 测 控 技术有限公司(神电测控)

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神电测控:国产化PG-785xR板卡产品手册(平替NI-785x系列板卡)

品牌: 神电测控
类型: LabVIEW My_FPGA 开发套件
型号: Artix7|Kintex7
价格:
12999.00
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神电测控:新品发布:国产化PG-785xR板卡产品手册

1、平替NI-7856/7857/7858等R系列板卡,兼容LabVIEW My FPGA开发环境。

2、指标:18位16通道同步并行AI(1MS/s采样率)、16位16通道同步并行AO(1MS/s更新率)、25路双向高速DIO、8路LED指示灯、PCIe/PXIe接口、真差分、量程自由切换。

3、超大FPGA加持:K7-325T,远超传统DAQ卡;更重要的是:用户可以使用图形化LabVIEW在FPGA里面自由翱翔,实现各种采集、模型、算法、测试、锁相、3C、PID等闭环应用。

4、相比于我们之前发布的4通道250MS/s AI和2通道250MS/s AO板卡来说,PG-785xR更适合常规us量级的自动化、HIL硬件在环、高密度数采等测控类项目和仪器开发。

5、价格亲民,NI板卡价格的¼~⅓,摆脱NI FPGA RIO板卡因为高昂成本造成的困局、释放大家的开发潜能,大胆放心用。


图1:神电测控PG-785xR板卡实物图

图2:神电测控PG-785xR板卡实物图


1、性能简介

   1)模拟电压输入AI

      ADC采集通道数:16

      分辨率:18 bit

      采样率:1MS/s

      输入量程:±10V/±5V

      接线:单端/真差分

   2)模拟电压输出AO

      DAC输出通道数:16

      分辨率:16bit

      更新率:1MS/s

      输出量程:±10V/±5V

   3)双向高速数字IO(DIO)

      DIO通道数:25路

      DIO读写速率:200MHz

      DIO访问:直接FPGA读写,可接入CLK、编码器、转速计、扭矩等脉冲信号,也     可以产生高速同步、PWM等脉冲信号。

   4)8路用户LED指示灯,挂在FPGA上,支持用户自己使用LabVIEW直接编程控制

   5)3路用户按键KEY,挂在FPGA上,支持用户自己使用LabVIEW直接编程控制

   6)板卡主控芯片

      FPGA型号:Xilinx Kintex7-325T-2FFG900I工业级(可替换成国产FPGA)

      板载DDR3容量:2GB 64BIT

      板载Flash芯片型号:N25Q128A13 SPIx4

      通信接口:PCIe2.0x8

   7)板卡供电

      直流电压:12V(支持单独供电或者PCIe直接供电)

      静态电流: 0.6A

2、接口简介

图3:神电测控PG-785xR板卡接口示意图


   1)模拟电压输入AI/模拟电压输出AO接口

      接线方式:AD/DA通过VHDCI扩展线接出(赠送SCB-68-68线缆和接线盒)。

      注意:AI/AO 均为真差分方式。

   2)模拟电压ADC输入等效结构如下:

      对于差分信号:需要接入AIN+ AIN- GND(GND可以不接)

      对于单端信号:需要接入AIN+ GND(同时AIN-需要跟GND短接)

图4:模拟电压输入AI差分等效结构


   3)模拟电压DAC输出等效结构:

      对于单端输出应用:接 DAC+   GND(DAC-悬空)。

      对于差分输出应用:则接DAC+ DAC-(GND可不接)。

图5:模拟电压输出AO差分等效结构


3、模拟信号接线盒端子信号说明

图6(a):配套的模拟信号接线盒实物图

图6(b):配套的模拟信号接线盒实物图


表1:接线盒信号引脚定义说明


4、数字信号DIO接线端子说明

图7:PG-785xR板卡上的DIO信号(SCSI接口)

图8(a):PG-785xR板卡推荐的DIO数字信号线缆和接线盒

图8(b):PG-785xR板卡推荐的DIO数字信号线缆和接线盒

   


图9:PG-785xR板卡上的DIO数字信号引脚定义

     SCSI端口一共引出12V、GND与6对差分I/O (或者12单端I/O);为了方便用户使用,我们将这些DIO信号对应的FPGA引脚全部拖到了LabVIEW FPGA环境下,非常直观,如图10所示,用户只需要会一点LabVIEW基础知识就可以在FPGA里面编程操作这些DIO信号了。


图10:PG-785xR板卡上的DIO数字信号所在FPGA终端下的EIO节点(一目了然)


5、模拟电压输入AI/输出AO量程控制

   拉高ADC_Range_Select/DAC_Range_Select,则模拟电压输入/输出量程为±5Vpp

   拉低ADC_Range_Select/DAC_Range_Select,则模拟电压输入/输出量程为±10Vpp

   控制ADC和DAC量程的IO引脚,可以将其拖拽到PG-785xR对应的FPGA终端下面,如图11所示。

图11:PG-785xR板卡量程控制引脚位于FPGA终端下的EIO节点


6、用户LED灯控制(共阳模式,低电平点亮)

    8路用户LED对应的FPGA引脚所在位置和LabVIEW FPGA环境下的EIO节点,如图12所示。

图12:PG-785xR板卡用户LED引脚位于FPGA终端下的EIO节点


7、PG-785xR Demo硬件测试接线实物图

图13:PG-785xR板卡Demo实验接线实物图


8、PG-785xR软件开发简介

   1)模式1(不推荐)

   直接将785xR当成传统意义上的数据采集卡DAQ,我们提供配套的Windows、Linux驱动,Windows QT、C++语言和LabVIEW上位机开发例程,如图14所示。

图14(a):PG-785xR板卡配套的上位机开发例程(模式1-不推荐)

图14(b):PG-785xR板卡配套的上位机开发例程(模式1-不推荐)


   2)模式2(推荐,当成类似NI FPGA R系列板卡自主开发,充分发挥FPGA的优势)

   提醒:关于LabVIEW如何开发任意第三方下位机FPGA芯片程序及其原理和开发过程,可以参考神电测控编写的《LabVIEW FPGA开发宝典》

   a)首先,启动打开LabVIEW软件,如图15所示;然后新建一个空白的LabVIEW项目,如图16所示。

图15:启动LabVIEW软件

图16:新建一个空白的LabVIEW项目


   b)右击LabVIEW项目下的“我的电脑”,选择新建“终端和设备”,如图17所示。

图17:右击新建“终端和设备”


   c)在弹出来的FPGA终端列表中找到K7家族,展开之后,找到里面的PG7856R这个终端设备,如图18所示。

图18:在设备列表中找到神电测控研发的PG7856R这块板卡


   d)然后展开FPGA终端里面的PCIe Data这个CLIP,可以看到里面封装好了FPGA跟上位机之间的PCIe传输通道,用户只需要通过LabVIEW直接访问这些通道就可以实现PCIe高速交互、数据传输和通信了,如图19所示。

图19:PG7856R我们提前封装好了PCIe传输通道


   e)同时,里面还有一个名为785x Data的CLIP节点,展开可以看到,里面就是16通道的AI和16个通道的AO,如图20所示。

图20:PG7856R我们提前封装好了模拟输入AI和模拟输出AO通道


   f)为了方便初学者入门,这里我们给大家提供了一个针对PG-785xR这块板卡出厂的LabVIEW FPGA Demo范例程序,如图21所示。我们提前将用户LED灯、量程控制IO、双向数字DIO等引脚对应的EIO节点和相关的FIFO、Memory放到这个例程里面,供大家参考。

图21:神电测控PG-785xR板卡出厂配套的LabVIEW FPGA Demo范例程序


    g)下面,我们简单验证一下Demo里面的AI采集和AO输出功能。

    先验证PG-785xR模拟电压采集功能,由于我们的信号发生器产生的信号属于单端信号,所以按照前面的端子接线说明,应该将信号发生器的正极接到模拟接线盒端子的AI+(比如ADC0正极对应的标识是2),负极接到AI-上(比如ADC0负极对应的标识是1),然后将AI-与接线盒的GND(标识是17)短接,如图22所示。如果用户测量的是类似电池这样的被测对象,那么就需要按照差分方式接入,因为电池两端是没有参考地的,二者之间的电压差可以看成是真正意义上的差分信号,那么对于电池这类原始信号,GND是不需要短接的。

图22:将信号发生器输出的单端信号接到PG-785xR配套的模拟接线盒上(AI0通道)


    接下来,打开下位机FPGA终端里面的“实验2-PCIe_DMA_16通道18位-真差分-同步并行采集-1M-FPGA-New-下降沿.vi”这个VI,如图23所示,对应的程序框图如图24所示;直接点击左上角的运行箭头即可启动编译,然后会自动下载到板卡的FPGA芯片里面运行,同时FPGA VI会进入在线前面板运行模式。

图23:打开下位机FPGA终端里面的实验2(FPGA模拟电压采集前面板)

图24:打开下位机FPGA终端里面的实验2(FPGA模拟电压采集程序框图)


    然后,打开运行“我的电脑”下面的“实验2-PCIe_DMA_18位ADC-16通道并行同步采集-真差分-PC.vi”上位机程序,如图25所示;点击前面板上的“Send”发送开始采集指令给FPGA板卡(PG-785xR),此时,可以看到上位机前面板左上角第一个波形图里面出现了正弦波,如图26所示;这是因为,我们在接线盒对应的AI0通道上接入了一个单端Sine信号,该信号频率为10KHz,峰峰值为±5V,如图27所示;将这个波形放大之后,可以看到里面每个周期的量化点数正好是100个点,因为PG-785xR模拟电压采样率是1MS/s,除以10KHz,正好就是100个点。由于ADC分辨率是有符号18位,也就是I18。

图25:打开LabVIEW项目下的实验2(模拟电压AI采集)上位机程序

图26:上位机前面板上实时显示出来PG-785xR板卡当前采集的原始波形信号

图27:因为信号发生器实际产生的正弦信号频率是10KHz(单端信号)


    h)接下来验证一下PG-785xR的AO模拟电压输出功能

    将示波器探头的正极接到模拟接线盒的34号端子上(对应DAC0通道的正极),将示波器探头的负极接到模拟接线盒的18号端子上(GND引脚),如图28所示。注意,其中模拟接线盒上的33号端子悬空不要接,这是因为我们的简易示波器探头是单端的,不是那种差分探头,所以按照前面的模拟电压输出接线方法,这里AO应该按照单端方式去接;如果大家手头有专用的差分探头,可以直接将差分探头正负极分别接到接线盒的正负极上,那么GND就不需要了。

图28:将PG-785xR板卡的模拟电压输出通道0接到示波器上(单端方式观察)


    打开下位机FPGA终端里面的“实验3-16通道16位任意波形发生器AWG-真差分-同步并行输出-FPGA.vi”这个FPGA VI,如图29所示,对应的FPGA程序框图如图30所示;直接点击左上角的运行箭头即可启动编译,然后会自动下载到板卡的FPGA芯片里面运行,同时FPGA VI会自动进入在线前面板运行模式。

图29:打开下位机FPGA终端里面的实验3(FPGA模拟电压输出前面板)

图30:打开下位机FPGA终端里面的实验3(FPGA模拟电压输出程序框图)

    然后,打开运行“我的电脑”下面的“实验3-PCIe_DMA_16位ADC-16通道并行同步输出-真差分-PC”上位机程序,如图31所示;设置好任意波形参数之后,点击前面板上的“发送参数和指令”按钮,将上位机的AWG波形数据下发给FPGA板卡(PG-785xR),如图32所示,此时,示波器上出现了一个频率为2KHz、峰峰值为±5V的Sine正弦信号,如图33所示;这是因为,上位机生成的正弦信号和三角波信号点数是500,PG-785xR板卡的AO更新率是1MS/s,所以1M/500正好就是2KHz。

图31:打开LabVIEW项目下的实验3(模拟电压AO输出)上位机程序

图32:将上位机AWG任意波形数据下发给FPGA板卡(PG-785xR)

图33(a):PG-785xR实际生成的Sine正弦信号

图33(b):示波器上实际观察到的PG-785xR生成的Sine信号频率为2KHz,±5V峰峰值


更多详细内容也可以观看视频演示,B站视频链接如下:

https://www.bilibili.com/video/BV1X14y1y7dW/?spm_id_from=333.999.0.0 作者:神电测控 https://www.bilibili.com/read/cv25844281/?spm_id_from=333.999.0.0 出处:bilibili