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PXI 시스템의 FPGA 기반 I/O 성능 향상은 NI FlexRIO

내쇼날인스트루먼트(이하 NI)는 PXI 플랫폼을 위한 개방형의 FPGA 기반 하드웨어를 발표했다. NI FlexRIO 제품군은 업계 최초의 상용(COTS) 솔루션으로서 NI LabVIEW FPGA 기술의 유연함을 고속 계측기급 I/O와 결합하여 활용할 수 있게 되었다. 다시 말해서, NI FlexRIO를 사용하여 직접 구축한 신호 처리 알고리즘을 PXI 기반 FPGA 하드웨어에 추가할 수 있다.

그리고 호환되는 어댑터 모듈들을 사용하여 FPGA와 계측기급 I/O간에 직접 인터페이스를 하거나 사용자만의 프런트 엔드 하드웨어를 구축하여 특정 어플리케이션의 요구사항을 충족시킬 수 있다. 엔지니어들은 본 기능들을 이용하여 실시간 처리, HIL 시뮬레이션 및 프로토콜 인식 테스트 등 여러 복합 전자 장치들의 설계와 테스트에 필요한 기술들을 활용할 수 있다.

“LabVIEW FPGA 기술은 하드웨어 레벨의 소프트웨어 프로그래밍이 가능한 옵션(Progammability)을 제공하여 계측에 지속적인 혁명을 가져다 주고 그래픽 기반 시스템 설계의 영역을 넓혀 줄 것입니다. NI FlexRIO는 이전의 COTS 하드웨어로는 불가능했던 어플리케이션을 해결할 방법을 엔지니어에게 제시하고 있습니다.” 라고 내쇼날인스트루먼트의 사장이자 CEO이며 공동 창업자인 Dr. James Truchard는 소감을 밝혔다.

NI FlexRIO 모듈은 고성능 Xilinx Virtex-5 FPGA를 장착하고 있어 엔지니어가 LabVIEW FPGA Module을 이용하여 프로그래밍할 수 있다. 이전까지만 해도 FPGA 기술은 디지털 디자인에 폭넓은 지식을 갖춘 하드웨어 엔지니어들만의 전유물로 여겨졌지만, LabVIEW FPGA는 직관적인 그래픽 기반 프로그램밍을 제공하여 누구나 본 기술을 사용할 수 있게 해주었다. 또한 LabVIEW FPGA를 사용하여 한 쌍당 최고 1Gb/s의 차동 라인이나 최고 400Mb/s의 132 싱글 엔드 라인으로 NI FlexRIO FPGA 모듈의 비가공 디지털 핀에 직접 액세스할 수 있다. 뿐만 아니라 NI FlexRIO FPGA 모듈은 대용량 온보드 메모리와 외부 클럭을 사용할 수 있는 기능도 제공한다.

모든 NI FlexRIO 실행에는 두 개의 다른 하드웨어인 PXI FPGA 모듈과 어댑터 모듈이 필요하며, 이 모듈들이 시스템의 특정 I/O 기능을 정의한다. 최초로 출시된 NI FlexRIO 어댑터 모듈은 NI 6581 고속 디지털 I/O 어댑터로서 알고리즘 패턴 생성과 프로토콜 인식 테스트에 이상적이다. NI 6581은 선택 가능한 1.8V. 2.5V, 3.3V (5V 호환) 전압 레벨의 54개 싱글 엔드 채널을 통해 100MHz의 디지털 I/O를 제공한다. 또한 내쇼날인스트루먼트는 Averna사와 제휴를 통해 플러그 앤 플레이 방식의 IEEE 1394b 어댑터 모듈을 구축함으로써 추후에 여러 추가 모듈들이 다른 협력 업체에서 출시될 것으로 기대된다.

대용량의 Virtex-5 LabVIEW FPGA 타겟 도입

또한 NI는 설계, 컨트롤 및 테스트 엔지니어들에게 향상된 온보드 프로세싱을 제공하는 PXI 플랫폼용 R 시리즈 I/O 모듈 2종을 출시했다. 이 모듈들은 엔지니어들이 NI LabVIEW FPGA Module을 이용하여 그래픽 기반으로 프로그래밍할 수 있는 상용 하드웨어를 제공한다. 이로써 특정한 타이밍 및 트리거링이 필요한 어플리케이션에 실시간 데이터 분석 및 결정성 있는 I/O 제어를 위한 맞춤형 온보드 프로세싱을 수행할 수 있다.

FPGA의 용량이 증가하면, 엔지니어들은 R 시리즈 모듈내에 컨트롤 알고리즘, 맞춤형 프로세싱 및 디지털 통신 프로토콜과 같은 복합 기능을 실행할 수 있는 임베디드 로직의 양을 증가시킬 수 있다. 제어 어플리케이션의 경우, 엔지니어들은 동시 제어 루프 수와 제어 어플리케이션의 복합성을 증가시킬 수 있고, 다이나믹 테스트 어플리케이션에서는 DUT(Device Under Test)에 실시간 응답 신호를 제공하는 FPGA를 사용하여 테스트 처리 범위를 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 엔지니어들은 데이터 수집 시스템에서 R 시리즈 하드웨어를 사용하여 맞춤형 필터링, 주파수 영역 분석 및 데이터 압축을 실행할 수 있다.

아이씨엔 매거진 2008년 12월호

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