Emulando Equipamentos Obsoletos com Instrumentos Definidos por Software

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1 Emulando Equipamentos Obsoletos com Instrumentos Definidos por Software Marcela Trindade Engenheira de Vendas

2 Pesquisa rápida Alguém tem que manter sistemas de teste em funcionamento por mais de 10 anos? Alguém ainda usa soluções baseadas em Windows NT? Existe uma política de obsolescência definida para todos os equipamentos? 2

3 Emulação Hardware ou software que permite emular o comportamento de outro dispositivo, possibilitando a execução de seu software ou o uso de seus periféricos 3

4 Boeing B-52 Stratofortress Início da produção: 1952 Serviço esperado até: 2040s 4

5 Driver SW Driver SW Driver SW Driver SW Opções para Lidar com Equipamentos que Ficarão Fora de Linha 1. Armazenar equipamentos em estoque Falta de suporte de alguns serviços pelo fabricante (ex: calibração) pode ser um problema O suporte para atualização de software (ex: novos SO) se tornará um desafio Sequenciador de teste Abstração de hardware (em um sistema de teste ideal) 2. Começar do zero e desenvolver tudo novo Consome muito tempo e tem alto custo Não é uma opção recomendada Recriar a capacidade de medição perdida 1. Substitui o hardware do instrumento 2. Minimiza o impacto de revalidação geral do Sistema de teste 5

6 Aumento da complexidade Instrumentos: Diferentes Camadas de Compatibilidade Compatibilidade Física Conectividade Ambiente (espaço físico, refrigeração, altitude) Compatibilidade do código Tradução de Comandos (GPIB, SCPI) Camada de Abstração de Hardware (IVI, VISA, customizada) Compatibilidade de Medição e Temporização Característica do instrumento (resposta em frequência, faixas de entrada) Resultado das medições (e algumas vezes erros) Taxa de amostragem, tamanho da aquisição gravada Sincronização (Triggers, sinais de clock) Tempo de resposta do hardware, interação com o software 6

7 Compatibilidade do Código -Tradução de Comandos Substituição de instrumentos fora de linha sem modificar o software existente Uma arquitetura única permite a emulação de múltiplos e diferentes instrumentos de teste simultaneamente. Tecnologias inovadoras preservam a temporização original de instrumentos fora de linha Suporte a protocolos de comunicação tradicionais como GPIB, RS232, TCP/IP, USB. Suporte a sistemas em rack ou baseados em PXI [Chassi PXI + módulos = Instrumento Virtual] WinTE 7000 pode ser executado no slot 0 de um Sistema PXI WinSoft 7

8 VXI Driver SW Driver SW Driver SW Compatibilidade de Código Camada de Abstração de Hardware - HAL Fabricantes escondem detalhes específicos por trás de uma interface padrão Sequenciador de teste HAL HAL Padrões industriais para instrumentação IVI Interchangeable Virtual Instruments 8

9 Compatibilidade de Medição e Temporização Desafio Novos instrumentos com melhores especificações podem causar problemas com a configuração do programa de teste (TPS) Solução Fazer com que novos instrumentos retornem o mesmo resultado que os instrumentos antigos Recriar o mesmo comportamento de temporização 9

10 Exemplo: Recriando Compatibilidade de Medição Emulando o Controlador de Direção de Feixe (BSC) de um Radar com LabVIEW FPGA e tecnologia RIO Imitando as formas de onda de um BSC obsoleto para um sistema de radar de voo-crítico Controlador obsoleto (Note a conexão dos fios!) Novo sistema de emulação baseado em PXI 10

11 Implementando Sistemas PXI Portáteis em Navios de Guerra para Teste de Computadores Proprietários Desafio: Substituir um sistema de testes de computador naval proprietário desatualizado e obsoleto usado em navios da Marinha Holandesa. Solução: Usar componentes comercialmente disponíveis como, por exemplo, módulos PXI e PMA-1115 com acessórios como monitor e teclado portáteis, além do módulo de software LabVIEW FPGA para interface com um barramento dedicado de computador. Produtos: PXI-1042Q, PXI-7811R, PXI-8106, Professional Development System, FPGA Module, PMA-1115 Estudo de caso: Marinha Real Holandesa 11

12 Instrumentos Definidos por Software (SDI)

13 PXI Padrão Industrial para teste Sistema de teste altamente integrado Barramento de dados de alta velocidade Barramento integrado de temporização e trigger Mais de 1500 produtos de mais de 70 diferentes fabricantes Chassi com fonte de alimentação, temporização e sincronização Instrumentos Windows-PC Integrado 13

14 Instrumentos Definidos por Software Instrumento Típico (Modular) Host-PC Software Instrumento Definido por Software Host-PC Software PC & Software Código - FPGA Hardware Fixo FPGA Firmware Funcionalidade definida pelo fabricante Funcionalidade pronta para o uso com capacidade de customização do FPGA 14

15 PXIe-Bus Arquitetura de Osciloscópios Reconfiguráveis ADC 0 Entradas analógicas ADC n FPGA RAM E/S Digitais Trigger Clocks 15

16 Driver de Instrumento e FPGA Extensions Controlador Embarcado (CPU) Host Application Driver de Instrumento Padrão API Host-IP (Aplicação Específica) PCI Express Host FPGA Driver do Instrumento definido pelo fabricante Application-Specific FPGA Extensions PCI Express Driver de Instrumento Padrão FPGA IP Data, Triggers, Dispositivo FPGA-IP (Aplicação Específica) Application-Specific FPGA VI Instrumento Definido por Software 16

17 Exemplo 1: Recriar Comportamento Analógico Desafio Melhores especificações não são necessariamente melhores soluções O Software de Teste pode depender das especificações de instrumentos antigos, como: o Largura de banda analógica / resposta em frequência o Taxa de amostragem o Faixa dinâmica Solução Recriar o comportamento esperado de um Instrumento através do Processamento de Sinais no FPGA do Instrumento Definido por Software Novo instrumento com melhor resposta ao degrau mostra diferentes tempo de subida, valor de pico e posição do que os instrumentos antigos originais 17

18 Padrão não válido Exemplo 2: Recriar Capacidade de Trigger Desafio Novo instrumento não possui a mesma capacidade de trigger, como sequência de trigger e padrão de trigger Solução Recriar o comportamento com uma Máquina de Estados no FPGA do Instrumento Definido por Software Padrão muito longo Primeiro padrão válido 3 triggers de borda no Ch0 dentro de um tempo X Segundo padrão válido 3 triggers de borda no Ch0 dentro de um tempo X, depois um tempo de espera Y após o primeiro padrão Trigger 18

19 Exemplo 3: Capacidade de Customização de Trigger 19

20 Arquitetura do Sistema de Trigger Customizado Host PC Hardware de Osciloscópio FPGA 1. Criar uma IP customizada 2. Uso de um novo trigger 20

21 Mais Instrumentos Definidos por Software PXIe-5624R Digitalizador 2 GS/s, 12-Bit PXIe-6591R e PXIe-6592R High Speed I/O, 12.5 GBit/s PXIe-5668R Analisador Vetorial de Sinais GHz PXIe-5171R Osciloscópio, 250MHz, 14-Bit 21

22 Mais aplicações para Instrumentos Definidos por Software Análise de espectro em tempo real (Sobreposição de FFTs Persistence Mode) Medições (Média, Contagem de eventos) Processamento Digital de Sinais (Demodulação, Filtros, Down Conversion, Beam Forming) 22

23 Muito obrigada!!! Coffee Break Marcela Trindade Coffee Break Voltaremos às 14:50h

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