1、二合一同时支持PXIe总线、Ethernet千兆以太网总线通信的高速数字化仪PXIe-7964R系列FPGA RIO板卡诞生了后发优势覆盖NI-57xx等FlexRIO系列FPGA板卡兼容LabVIEW My FPGA开发环境。2、通信接口PXIe总线带宽实测720MB/sEthernet千兆以太网实测带宽96MB/s。3、新增特性相比上一代产品新款PXIe-7964R我们特地新增同时支持“连续采集”和指定点数或者指定时间的“可重触发采集”模式的LabVIEW FPGA上\下位机VI案例程序方便多个子系统同步控制领域使用。4、指标4通道16位同步并行AI250MS/s采样率、2通道16位同步并行AO250MS/s更新率、8路双向高速DIO、8路LED灯、PXIe接口、Ethernet千兆以太网接口。5、超大FPGA加持K7-325T/410T两种容量自由选择远超传统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。6、PXIe-7964R数字化仪板卡适合常规ns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。更多详细内容也可以观看视频演示B站视频链接如下https://b23.tv/kI9gEfW图1神电测控PXIeEthernet二合一版本PXIe-7964R板卡实物图正面图2神电测控PXIeEthernet二合一版本PXIe-7964R板卡实物图AI/AO/CLK SMA接口图3神电测控PXIeEthernet二合一版本PXIe-7964R板卡实物图通信口图4神电测控PXIeEthernet二合一版本PXIe-7964R板卡实物图极致散热图5神电测控PXIeEthernet二合一版本PXIe-7964R板卡实物图风冷1、指标与性能参数简介1模拟电压输入AIADC采集通道数4分辨率16bit采样率250MS/s模拟输入带宽500kHz-500MHz最大模拟输入量程±2VppAC交流耦合ADC输入前端射频变压器输入端口阻抗50Ω2模拟电压输出AODAC输出通道数2分辨率16bit更新率250MS/s输出量程±1Vpp模拟输出带宽500kHz-500MHz板载500M低通滤波器DAC输出前端射频变压器交流耦合最高输出幅度约-4dBm50MHz输出端口阻抗50Ω最高采样更新速率1.2GHzI、Q2CH最高数据输入速率600MHz基带速率可*1、*2、*4、*8 插值3双向高速数字IODIODIO通道数8路DIO读写速率200MHzDIO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。48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52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/410T-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:s25fl256sx0000x0-spi-x1_x2_x4通信接口PXIe2.0x8、Ethernet千兆以太网2、板卡供电直流电压12V支持单独供电或者PXIe直接供电静态电流: 0.8A3、PXIe-7964R板卡接口布局位置示意图图6神电测控PXIeEthernet二合一版本PXIe-7964R板卡接口示意图4、CLK外部时钟/模拟电压输入AI/模拟电压输出AO接口接线方式CLK/AD/DA均通过SMA母头引出。图7PXIe-7964R板卡上AI/AO/CLK接口5、LVTTL数字信号DIO接线端子说明图8PXIe-7964R板卡顶部预留的8路DIO排针位置2.54mm间距图9PXIe-7964R板卡顶部预留的8路DIO信号关联的FPGA引脚定义DIO数字端口一共引出8个双向单端I/O接口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10PXIe-7964R板卡上的DIO数字信号所在FPGA终端下的EIO节点一目了然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引脚对应LabVIEW FPGA环境下的EIO节点如图11所示。图11PXIe-7964R板卡8路用户LED引脚位于FPGA终端下的EIO节点7、PXIe-7964R Demo硬件测试接线实物图图12新款二合一PXIe-7964R板卡通过Ethernet千兆以太网接口与笔记本通信图13新款二合一PXIe-7964R板卡插到PXIe机箱里面进行测试图14新款二合一PXIe-7964R板卡通过PXIe接口与主机通信笔记本可以通过TypeC雷电口扩展出来PXIe总线接口图15二合一PXIe-7964R板卡Demo实验接线实物图信号发生器和示波器8、PXIe-7964R软件开发过程演示推荐将神电FPGA板卡当成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16所示然后新建一个空白的LabVIEW项目如图17所示。图16启动LabVIEW软件图17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18所示。图18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PXIe版本的“KINTEX7_XC7K325T_2FFG900_PXIe_PG_7964R”这个终端设备如图19所示。图19在设备列表中找到神电测控研发的新款二合一PXIe版本的PXIe-7964R这块板卡d)然后展开FPGA终端可以看到里面同时存在PXIe总线和Ethernet千兆以太网总线接口对应的CLIP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上下位机PXIe或者Ethernet以太网高速交互、数据传输和通信了如图20所示。图20PXIe-7964R我们提前封装好了PXIe和Ethernet以太网传输通道e)同时里面还有1个名为PG_7964RData的CLIP节点展开可以看到里面就是4通道250M的AI通道和2个通道250M的AO通道以及1个250M同步采样时钟信号如图21所示。图21PXIe-7964R我们提前封装好了4个模拟输入AI通道和2个模拟输出AO通道f)为了方便初学者入门这里我们给大家提供了一套针对新款二合一PXIe-7964R这块板卡出厂的LabVIEW FPGA Demo范例程序支持连续采集和可重触发采集两种模式如图22所示。另外我们提前将用户LED灯、按键、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22神电测控PXIe-7964R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输出功能连续采集和可重触发采集。先验证PXIe-7964R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找一根BNC转SMA线缆将信号发生器接到我们板卡的AI1通道里面如图23所示。图23将信号发生器输出信号接到PXIe-7964R的AI1通道1验证通过Ethernet千兆以太网总线接口实现上\下位机板卡之间的AI连续与可重触发采集打开下位机FPGA终端里面的“实验63-16位4通道ADC高速采集-250M-ADS42LB69-Ethernet-可重触发.vi”这个VI如图24所示对应的程序框图如图25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24打开下位机FPGA终端里面的实验63基于Ethernet千兆以太网接口的AI采集FPGA程序前面板图25打开下位机FPGA终端里面的实验63基于Ethernet千兆以太网接口的AI采集FPGA程序框图然后打开运行“我的电脑”下面的“实验63-4通道16位DAC采集-ADS42LB69-250M-UDP-上位机.vi”上位机程序如图26所示。图26打开LabVIEW项目里面“我的电脑”下的上位机实验63通过Ethernet千兆以太网上传FPGA采集的模拟电压信号上位机程序下面验证一下“连续采集”方式。将前面板上的“分频系数(4ns)”设置为50再按下点亮前面板的“开始/停止采集”和“采集方式(连续/触发)”这两个按钮将信号发生器输出的sine信号频率设置为100KHz幅度设置为±1Vpp如图27所示然后点击前面板上的“Send”发送按钮将开始采集指令和参数下发给FPGA板卡PXIe-7964R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28所示这是因为我们在AI1通道上接入了一个单端Sine信号该信号频率为100KHz峰峰值为±1V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50个点因为PXIe-7964R模拟电压最大采样率是250MS/s分频系数为50250MHz进行分频得到5MS/s250MHz/50除以100KHz正好就是50个点。由于ADC分辨率是有符号16位也就是I16。另外由于我们4个通道同时按照5MS/s并行采集每个通道上传的时候用的I16类型所以一共就是4×2Bytes×5MS/s40MB/s此时打开任务管理器里面的网卡性能展示框可以看到上行吞吐率差不多在336Mbps上下如图29所示与预期相符。图27将信号发生器产生的sine信号频率设置为100KHz幅度设置为±1Vpp图28上位机前面板上实时显示出来PXIe-7964R板卡当前采集的原始电压波形信号通过Ethernet千兆以太网总线连续采集传输图29上位机前面板上实时显示出来PXIe-7964R板卡当前采集的原始电压波形信号通过Ethernet千兆以太网总线连续采集传输接着验证一下“指定点数的可重触发采集”方式。先熄灭上位机前面板上的“采集方式(连续/触发)”按钮在“可重触发点数”输入控件里面填写需要触发采集的点数比如这里我们填写50000再把“分频系数”改成1也就是以最快250MS/s采样率进行采集将外部信号发生器产生的信号频率设置为1MHz如图30所示然后点击前面板上的“Send”发送按钮将开始采集指令和参数下发给FPGA板卡PXIe-7964R此时可以看到上位机读到了下位机FPGA采集上传的数据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250个点因为PXIe-7964R模拟电压最大采样率是250MS/s分频系数为1除以1MHz正好就是250个点。实际应用中大家可以直接将外面实际的触发脉冲信号通过DIO接口接入进来替换掉原先内部的软件可重触发然后将FPGA VI程序重新编译下载一下即可。上位机每点击一下“Send”发送查询按钮左上角第一个波形图里面就会更新正弦波信号如图31所示。图30将信号发生器产生的sine信号频率设置为1MHz幅度设置为±1Vpp图31上位机前面板上显示出来PXIe-7964R板卡当前采集的原始电压波形信号通过Ethernet千兆以太网总线可重触发采集传输2验证通过PXIe总线接口实现上\下位机板卡之间的AI连续与可重触发采集打开下位机FPGA终端里面的“实验61-16位4通道ADC高速采集-250M-ADS42LB69-PXIe-可重触发.vi”这个VI如图32所示对应的程序框图如图33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32打开下位机FPGA终端里面的实验61基于PXIe接口的AI采集FPGA程序前面板图33打开下位机FPGA终端里面的实验61基于PXIe接口的AI采集FPGA程序框图然后打开运行“我的电脑”下面的“实验61-PCIe-16位4通道模拟电压采集-4CHs-连续可重触发-PC-上位机.vi”上位机程序如图34所示。图34打开LabVIEW项目里面“我的电脑”下的上位机实验61通过PXIe上传FPGA采集的模拟电压信号上位机程序下面验证一下“连续采集”方式。先将接在AI1通道上的Sine信号频率设置500KHz峰峰值为±2V如图35所示再将前面板上的“分频系数”设置为10再按下点亮前面板的“开始/停止采集”和“采集方式(连续/触发)”按钮然后点击前面板上的“Send”发送按钮将开始采集指令和参数下发给FPGA板卡PXIe-7964R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36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50个点因为PXIe-7964R模拟电压采样率是25MS/s分频系数为10250MHz进行分频得到25MS/s250MHz/10除以500KHz正好就是50个点。由于ADC分辨率是有符号16位也就是I16。另外我们4个通道同时按照25MS/s并行采集每个通道上传的时候用的I16类型所以一共就是4×2Bytes×25MS/s200MB/s这个对于PXIe总线来说小case。图35将信号发生器产生的sine信号频率设置为500KHz幅度设置为±2Vpp图36上位机前面板上实时显示出来PXIe-7964R板卡当前采集的原始电压波形信号通过PXIe总线连续采集传输接着验证一下“指定点数的可重触发采集”方式。将上位机VI前面板上的“分频系数”改成1也就是以最快250MS/s采样率进行采集再熄灭前面板上的“采集方式(连续/触发)”按钮在“可重触发点数”输入控件里面填写需要触发采集的点数比如这里我们输入50000再把外部信号发生器的sine信号频率设置成5MHz如图37所示然后点击前面板上的“Send”发送按钮将开始采集指令和参数下发给FPGA板卡PXIe-7964R可以看到上位机前面板上波形图里面出现了采集到的信号每点击一下“Send”发送查询按钮左上角第一个波形图里面都会更新当前采集到的正弦波信号如图38所示。将波形放大之后可以看到每个周期量化点数是50个点这是因为用250MS/s采样率去采集一个5MHz频率的周期信号一个周期正好就是50个点。实际应用中大家可以直接将外面实际的触发脉冲信号通过DIO接口接进来替换掉FPGA VI内部的软件可重触发然后将FPGA VI程序重新编译下载一下即可。图37将信号发生器产生的sine信号频率设置为5MHz幅度设置为±2Vpp图38上位机前面板上实时显示出来PXIe-7964R板卡当前采集的原始电压波形信号通过PXIe总线可重触发采集传输h最后验证一下PXIe-7964R的AO模拟电压输出功能找2根SMA转BNC线缆分别将SMA接到FPGA板卡的AO1和AO2通道中BNC接到示波器上如图39所示。图39将PXIe-7964R板卡的模拟电压输出通道AO1和AO2分别接到示波器上打开下位机FPGA终端里面的“实验62-2通道16位双通道任意波形发生器-250M-AWG-FPGA.vi”这个FPGA VI如图40所示对应的FPGAVI程序框图如图41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40打开下位机FPGA终端里面的实验62FPGA模拟电压输出前面板图41打开下位机FPGA终端里面的实验62模拟电压输出FPGA VI程序框图然后打开运行“我的电脑”下面的“实验62-PXIe-4通道16位同步并行AO输出-PC-上位机.vi”上位机程序如图42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PXIe-7964R如图43所示此时示波器上出现了一个频率为500KHz、峰峰值为±1V的Sine正弦信号和锯齿波信号如图44所示这是因为上位机生成的正弦信号和锯齿波信号点数是500PXIe-7964R板卡的AO更新率是250MS/s所以250M/500正好就是500KHz。图42打开LabVIEW项目下的实验62模拟电压输出上位机程序图43将上位机AWG任意波形数据下发给FPGA板卡PXIe-7964R图44示波器上实际观察到PXIe-7964R生成的Sine信号频率为500KHz1V峰峰值9、PXIe-7964R板卡下位机FPGA VI程序固化图45右击项目里面需要固化到FPGA板卡里面的FPGA VI选择“Download”图46在弹出来的固化对话框页面中选择“s25fl256sxxxxxx0-spi-x1-x2-x4”这款Flash芯片图47固化过程中不要操作电脑此时FPGA VI正在往Flash芯片里面烧录图48FPGA VI烧录固化成功后的提示框