基于Xilinx Kintex UltraScale FPGA的FlexRIO模块介绍

NI FlexRIO是NI公司推出的FPGA应用的模块化产品，基于NI LabVIEW可重配置I/ O（RIO）架构的NI FlexRIO在一个平台中集成了高性能模块化I / O、功能强大的Xilinx FPGA以及基于PC的技术，是板载处理和实时分析应用系统的理想之选。借助NI FlexRIO，领域专家可以轻松解决高性能嵌入式和测试问题，而无需像以前一样需要进行高成本的自定义硬件开发。NI FlexRIO架构包含三个部分：NI FlexRIO FPGA模块、提供高性能模拟和数字I / O的NI FlexRIO适配器模块、可重配置PXI系统，所有组件均通过LabVIEW系统设计软件编程。

图1：NI FlexRIO设备是 FPGA模块和适配器模块的结合

近日NI公司在美国德克萨斯州奥斯汀举办了2017年度峰会，并且推出了新一代FlexRIO PXIe模块PXIe-7915，它是基于Xilinx Kintex UltraScale FPGA系列器件，NI的设计工程师充分利用了Kintex UltraScale FPGA管脚的兼容能力，将FPGA背板的灵活性和可扩展性最大化，同时采用相同的PCB布局，即用户可以应用需要选择不同规格的FPGA器件，如Kintex UltraScale KU035、KU040或者KU060。相比之前的FlexRIO模块，这次的改进不仅包含了更多的可编程逻辑资源，同时也在性能上带来了显著提升：

图2：新一代NI FlexRIO模块与之前版本的对比

除此之外新一代FlexRIO采用高速串行的数据转换技术，这对于采样率、带宽、分辨率和通道数等指标至关重要。随着应用性能需求的不断提升，我们可以看到ADC/DAC数据转换12位4Gsamples/S，甚至16位500Msamples/S技术的出现，这些技术指标对于各种应用都是非常具有吸引力的，但是底层的通信技术以及数据转换已经从低压差分信号（LVDS）接口转向高速串行数据接口，例如JESD204B通信协议。之前的FlexRIO架构非常适合传统的单端或者LVDS数据接口，新一代的FlexRIO架构则是为行业内最新的高速串行数据转换接口而设计的。

图3：并行数字转换与高速串行数据转换的两种方式

LabVIEW 2017支持硬件工程或者IP导出到Xilinx Vivado工具，这样工程师就可以利用LabVIEW进行系统架构的搭建，然后用Vivado工具进行代码开发、仿真以及编译调试，最后部署到FlexRIO硬件平台上。过去的十年间工程师利用FlexRIO以及LabVIEW工具带来的灵活性和高性能进行了无数产品原型系统的搭建和研究。新一代FlexRIO为行业内新型的应用需求提供了最新的硬件和软件支持。