¿Qué es la Serie X?

Los dispositivos de la Serie X son los dispositivos de adquisición de datos (DAQ) multifunción más avanzados diseñados por NI. Tienen mejoras para cumplir con las necesidades más demandantes de aplicaciones de pruebas, medidas y control.

Disponible para USB, PCI Express y PXI Express, cada dispositivo de la serie X incluye E/S analógica, E/S digital y cuatro contadores/temporizadores de 32 bits.

La Serie X ofrece un nuevo nivel de excelencia para E/S multifunción basada en PC. Los dispositivos incluyen tecnología NI-STC3 de temporización y sincronización, tecnología NI Signal Streaming para USB y una interfaz original con PCI Express y software controlador multinúcleo.

Figura 1.  NI ofrece dispositivos de la Serie X para USB, PCI Express y PXI Express.

NI ofrece una amplia variedad de dispositivos de la Serie X, desde bajo costo hasta alta velocidad con muestreo simultáneo. La Tabla 1 resume los modelos que puede elegir y sus especificaciones principales.

Tabla 1. Puede escoger entre una amplia variedad de opciones de cantidad de canales, velocidad de muestreo y bus.

Cuando se trata de escoger el bus adecuado para su aplicación, hay varios factores que debe considerar. Por ejemplo, USB es ideal para aplicaciones que requieren portabilidad y funcionalidad plug-and-play. PCI Express y PXI Express ofrecen fácil sincronización de múltiples dispositivos y el más alto ancho de banda y la menor latencia posible.

La Tabla 2 resume algunos factores importantes para seleccionar entre USB y PCI Express o PXI Express.

	USB	PCI Express y PXI Express
Tecnología NI-STC3
Operaciones concurrente analógicas, digitales y de contador
Portabilidad		–
Operación HotPnP plug-and-play		–
Conectividad integrada de señales		–
Alto ancho de banda	–
Baja latencia	–
Soporte para LabVIEW Real-Time	–
Sincronización de múltiples dispositivos	–

Tabla 2. Considere estos factores importantes para seleccionar entre USB y PCI Express o PXI Express.

Para ampliar la funcionalidad y la flexibilidad de un dispositivo multifunción más allá de lo que era posible con los dispositivos de generaciones anteriores, los dispositivos de la Serie X incorporan tres tecnologías principales:

1. Tecnología NI-STC3 de temporización y sincronización
2. Interfaces de bus de alta velocidad para USB y PCI Express/PXI Express
3. Ejecución en paralelo del software

Todo el hardware de adquisición de datos multifunción requiere circuito de temporización interna para controlar líneas de E/S analógicas, digitales y de contador y la evolución de la tecnología ASIC de temporización. La familia DAQ de la Serie X tiene la nueva tecnología NI-STC3 que proporciona cuatro contadores mejorados, una base de tiempo de 100 MHz y opciones adicionales para temporización y disparo de E/S.

Cuatro contadores mejorados

La nueva tecnología NI-STC3 en la Serie X lleva los contadores al siguiente nivel, ofreciendo cuatro contadores de 100 MHz con resolución de 32 bits. No solo hay cuatro contadores en un solo dispositivo de la Serie X, sino que las operaciones que en los dispositivos anteriores requerían dos contadores, ahora se pueden realizar con un solo canal de contador. Por ejemplo, si estuviera controlando un motor de pasos, generalmente tendría que generar un número limitado de pulsos digitales y en el pasado esto implicaría usar un contador para continuamente generar pulsos y un segundo contador para recaudar pulsos enviados al motor. Los contadores NI-STC3 podrían lograr esta tarea con un solo contador, lo cual significa un solo dispositivo de la Serie X que podría controlar hasta cuatro motores de pasos.

Base de tiempo 100 MHz

La base de tiempo interna de cualquier dispositivo de adquisición de datos actúa como el latido interno que conduce a todos circuitos digitales. Desde relojes de muestreo hasta líneas de disparo utilizan la base de tiempo como una referencia interna para generar frecuencias de reloj y bordes digitales. La tecnología NI-STC3 utiliza una nueva base de tiempo de 100 MHz para toda temporización analógica y digital, la cual es 5 veces más rápida que cualquier dispositivo DAQ ofrecido anteriormente por NI. Esto significa que las frecuencias de muestreo son 5 veces más precisas y los disparos analógicos pueden responder en 10 ns de una condición de disparo cumplida.

Motores de temporización independientes para E/S analógica y digital

La funcionalidad avanzada de temporización y disparo en los dispositivos de adquisición de datos han confiado en los contadores internos y enrutado complejo de señal para lograr rendimiento especializado temporizado por hardware. La tecnología NI-STC3 ofrece relojes de muestreo y disparos completamente independientes para cada grupo de E/S en un dispositivo multifunción. Las adquisiciones para disparos, por ejemplo, involucran esperar a que se cumpla una condición de disparo, realizando un número limitado de muestreos y después descargando inmediatamente el disparo para la próxima adquisición. Usar las llamadas de función del software controlador para rearmar el disparo pone en riesgo perder el próximo disparo debido a la latencia del software, por lo tanto, el mejor rendimiento posible requiere un enfoque temporizado por hardware. En el pasado, los contadores eran la única manera de implementar re-disparos temporizados por hardware y así los contadores podían ser usados para generar una serie de pulsos repetidos, la cual fue después enrutada internamente para actuar como el reloj de muestreo de entrada analógica.

También, con la tecnología NI-STC3 en las nuevas tarjetas DAQ de la Serie X, los canales analógicos no requieren más del uso de contadores para implementar adquisiciones repetidas y los disparos se pueden descargar independientemente sin la intervención del software. Otro ejemplo de las nuevas habilidades de temporización independiente es el nuevo reloj dedicado para adquirir o generar formas de onda digital temporizadas por hardware.

Los dispositivos de la Serie X incorporan varias mejoras para aplicaciones de alto rendimiento; esto es, aquellas aplicaciones que pasan grandes cantidades de datos a y desde el dispositivo y la memoria de la PC. Los dispositivos de la Serie X para USB incluyen tecnología NI Signal Streaming. Los dispositivos de la Serie X para PCI Express y PXI Express incluyen una interfaz original con PCI Express para máximo rendimiento y baja latencia.

Explore Tecnología NI Signal Streaming

Los dispositivos USB de la Serie X incluyen tecnología patentada NI Signal Streaming, la cual utiliza transferencias basadas en mensajes e inteligencia para el dispositivo para asegurar la transferencia de datos bidireccional de alta velocidad por USB.

Figura 2.  USB de la Serie X incluye tecnología NI-STC3 para temporización y disparo avanzados y tecnología NI Signal Streaming para maximizar el rendimiento del bus USB.

Al aprovechar esta tecnología, NI es capaz de realizar muestreo simultáneo de dispositivos USB multifunción por primera vez con dos dispositivos que pueden muestrear a 1.25 MS/s y 2 MS/s en cada una de las ocho entradas analógicas e incluyen 32 o 64 MS de memoria interna. Las altas velocidades de muestreo en todos los canales hacen ideales a estos dispositivos para aplicaciones portátiles de pruebas ultrasónicas y registro de transitorios. A largo plazo, la operación continua de estos dispositivos será dependiente de la PC principal, velocidad de muestreo y cantidad de canales.

Interfaz PCI Express nativa

Con la introducción de PCI Express y su integración al estándar PXI Express, los cuellos de botella de los datos en un sistema de medida se están desapareciendo. En contraste con el ancho de banda compartido de 132 MB/s del PCI, PCI Express proporciona líneas seriales dedicadas para cada dispositivo y un ancho de banda teórico de 250 MB/s en cada dirección.

Algunos dispositivos de adquisición de datos utilizan una implementación basada en puente para convertir un diseño PCI en PCI Express, el cual limita el ancho de banda a ese del PCI e introduce latencia adicional. La Serie X en lugar de proporcionar una interfaz x1 ("por uno") PCI Express e interfaz PXI Express con el ancho de banda completo PCI Express. Usted puede usar los dispositivos PCI Express Serie X en ranuras PCI Express desde 1 hasta 16.

Figura 3.  Puede usar la Serie X para PCI Express en cualquier ranura PCI Express, desde 1 hasta 16.

La Serie X también incluye ocho canales DMA para escribir datos directamente entre el dispositivo y la memoria de la PC sin interacción del CPU o esfuerzos adicionales de programación. Estos ocho canales proporcionan escritura de datos en paralelo para la E/S analógica, E/S digital y los cuatro contadores/temporizadores. Con un FIFO expandido de 127 muestreos para cada uno de los cuatro contadores de 32 bits, ahora es posible realizar operaciones de contador a búfer, como contar eventos o generar una salida PWM, a velocidades mucho más rápidas que los dispositivos anteriores.

Como sucede con la mayoría de los buses internos, PCI Express tiene muy baja latencia, haciéndolo ideal para aplicaciones de control de ciclo cerrado. Los dispositivos de la Serie X también expanden las habilidades del rendimiento de un solo punto temporizadas por hardware en todos los subsistemas del dispositivo.

Para aprovechar completamente los subsistemas de hardware en paralelo en un dispositivo DAQ, necesita controlador de alto rendimiento y software de aplicación.

El software controlador para la Serie X es NI-DAQmx, el cual proporciona un API simple y consistente entre todos los tipos de medidas y generación. NI-DAQmx es de hilos múltiples, lo cual significa que usted puede desarrollar aplicaciones que segmentan el procesamiento de sus tareas de medidas y generación, en hilos separados. Usted puede llamar al NI-DAQmx desde varios entornos programación, incluyendo NI LabVIEW, NI LabWindows™/CVI, C/C++, Visual Basic 6 y .NET.

La manera más fácil de establecer interfaz con NI-DAQmx y optimizar su aplicación de datos para usar una PC multinúcleo es con LabVIEW. Usted puede crear un ciclo While para cada tarea de medidas y LabVIEW automáticamente divide su aplicación en múltiples hilos. Su sistema operativo puede entonces llevar acabo una óptima ejecución de esos hilos entre uno o más de los núcleos del CPU. Por ejemplo, usted podría crear un ciclo While para control proporcional integral derivativo (PID) que se ejecuta en un núcleo y un ciclo While que procesa una transformada rápida de Fourier (FFT) en otro.

Figura 3.  Usted puede procesar su E/S de dispositivo DAQ en núcleos de CPU separados al usar ciclos While paralelos en LabVIEW.

Los dispositivos PCI Express y PXI Express de la Serie X requieren NI-DAQmx Versión 9.0 o posterior y los dispositivos USB de la Serie X requieren NI-DAQmx Versión 9.2 o posterior. NI-DAQmx 9.0 introduce dos características principales:

1. 1. Registro de datos rápido y sencillo. Usted querrá registrar con frecuencia sus datos adquiridos a disco para fines de procesamiento posterior o tendencia. Con NI-DAQmx, ahora es posible registrar datos a archivos Technical Data Management Streaming (TDMS) al añadir un solo VI “DAQmx Configure Logging” a su tarea NI-DAQmx. Este método para escribir archivos TDMS es también extremadamente fácil; las evaluaciones preliminares indican que las escrituras de disco son posibles a más de 1 GB/s.
   2. Tareas de múltiples dispositivos para la Serie X. Para aplicaciones de muchos canales con la Serie X, usted puede sincronizar fácilmente múltiples dispositivos. Para PCI Express de la Serie X , usted necesita conectarlos con un cable de Integración de Sistema en Tiempo Real (RTSI). Para PXI Express de la Serie X, los módulos se pueden sincronizar entre ellos en los buses de temporización y disparo en el plano trasero de PXI Express. NI-DAQmx 9.0 introduce tareas de múltiples dispositivos para la Serie X, lo cual significa que usted crea un solo juego de código de medidas que incluye dos dispositivos y NI-DAQmx administra automáticamente la manera de compartir el reloj de muestreo.

Figura 5.  El software controlador NI-DAQmx permite sincronizar fácilmente dos o más dispositivos de la Serie X con tareas de múltiples dispositivos

Con los avances en temporización y disparo, transferencias de bus y procesamiento de datos, los dispositivos de la Serie X representan los dispositivos DAQ técnicamente más avanzados nunca antes diseñados por NI. Al aprovechar las últimas tecnologías de PC, incluyendo los procesadores PCI Express y multinúcleo, ahora es posible crear un sistema rentable de medidas y control que es verdaderamente paralelo desde la señal hasta el software.

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