Bonnes pratiques pour exploiter pleinement votre plateforme d'instrumentation PXI

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2 Bonnes pratiques pour exploiter pleinement votre plateforme d'instrumentation PXI Marc-Junior LARROUY Ingénieur d Application National Instruments France

3 Test automatique chez RED Digital Cinema Matériel sous test : RED Digital Cameras et accessoires (52 cartes au total) Avant Test manuel avec un rendement très faible Manuel de 900 pages sur le processus Techniciens hautement qualifiés indispensables Laborieux incapacité à tester les connecteurs et interfaces haute vitesse Après Meilleur rendement avec des techniciens moins qualifiés Niveau de couverture de test plus élevé Capacité de test : au moins 20 fois plus de cartes Adaptation à la production par l'ajout de stations et non de personnes 3 mois, 7 ingénieurs

4 Accélérer les tests de signaux mixtes Test parallèle Sorties cadencées par matériel Test plus rapide Instruments hautes performances Traitement en ligne Couverture de test accrue Développement de programmes de test Contrôle et synchronisation d'instruments Développement plus rapide Outils de déploiement Matériel "sur étagère" Logiciel de gestion de tests

5 Flux de mesures de signaux mixtes Déclenchement Acquisition Transfert Analyse Décision Instruments à signaux mixtes Oscilloscopes E/S num. haute vitesse Générateurs de fonctions FPGA reconfigurables Commutation Instruments RF Alimentations Unités de source et mesure Multimètres numériques

6 Flux de mesures de signaux mixtes Déclenchement Acquisition Transfert Analyse Décision

7 Méthode 1 : déclenchement matériel et synchronisation Contrôleur hôte du système / PC Bus Instrumentation Séquence de test 1. Instr. A 2. Instr. B Étape 1 Étape 2 Étape N 3. Instr. C Embarque une sousséquence sur du matériel Instr. A Instr. B Instr. C 1,2 3,4 Matériel sous test Nécessite 1. Du routage de déclenchement 2. De la mémoire embarquée 3. Du logiciel de contrôle 4. De la synchronisation

8 Exemple 1A : balayage matériel Lignes de déclenchement PXI Scan List Étape 1 Étape 2 Étape N Balayage des déclanchements Commutation Acquisition Mesures sur déclanchement Commutateur DMM

9 Exemple 1B : synchronisation symplifiée avec NI T-Clk Instruments supportés Oscilloscopes Générateurs de signaux arbitraires E/S numériques haute vitesse Synchronisation aux dizaines de picosecondes près

10 Flux de mesures de signaux mixtes Déclenchement Acquisition Transfert Analyse Décision

11 Méthode 2 : optimisation du temps de mesure analogique AutoZero et calibrage du C A/N Commutation / établissement Mesure / intégration 1 NI PXI-4071 DMM 1000 V, 7 chiffres / 2 NI PXI-4139 SMU système de précision

12 Bruit Exemple 2A : réduction des temps de mesure Temps d'ouverture 1. Moins de bruit à un intervalle de mesure donné 2. Des mesures plus rapides à un bruit donné

13 Exemple 2B : réduction des temps d'établissement Lent Rapide Personnalisé Charge C N/A C A/N Contrôle FPGA Personnalisez la réponse de la SMU avec SourceAdapt Amélioration du temps d'établissement

14 Mesures paramétriques sur gyroscopes MEMS Test : mesures de courants de fuite de précision (de l'ordre du na) entre les structures de détection capacitives des gyro MEMS Pricipales exigences Peu ou pas de dépassement avec une charge hautement capacitive Maximisation de la cadence des tests sur les mesures sensibles??? Résultat de l'utilisation de NI SourceAdapt Élimination des dépassements pour garantir la sécurité des DUT Amélioration de la cadence des tests d'un facteur 16

15 Flux de mesures de signaux mixtes Déclenchement Acquisition Transfert Analyse Décision

16 Méthode 3 : optimisation du débit de données depuis/vers le PC Technologie de bus 10BASE-T 100BASE-T 1GBASE-T 10GBASE-T PCI PCIe x4 Gen1 PCIe x4 Gen 2 PCIe x8 Gen 2 PCIe x8 Gen 3 Débit de données max. théorique 1,1625 Mo/s 11,625 Mo/s 116,25 Mo/s 1,1625 Mo/s 132 Mo/s 1 Go/s 2 Go/s 4 Go/s 8 Go/s Oscilloscope PXIe-5171R 8 voies Échantillonnage de 250 Méch./s Résolution de 14 bits 4 Go/s de données

17 Exemple 3A : transfert de données à bande passante élevée 3,2 Go/s 3,2 Go/s 3,2 Go/s Streaming vers/depuis la mémoire du contrôleur Streaming vers/depuis le disque Streaming peer-to-peer

18 Exemple 3A : applications de streaming Streaming vers/depuis le contrôleur Ex. acquisition multi-voie Streaming vers/depuis le disque Ex. Enregistrement et relecture RF Streaming peer-to-peer Ex. déclenchement personnalisé

19 Flux de mesures de signaux mixtes Déclenchement Acquisition Transfert Analyse Décision

20 Méthode 4 : analyse plus rapide, analyse plus intelligente Complexité accrue des appareils mobiles 5,000 Performances du FPGA (GMAC) FPGA CPU Performances du CPU (GFLOP)

21 GFLOPs 80 Exemple 4A : utilisation des toutes dernières technologies X 10 0 PXI-8156 (1997) PXI-8176 (2001) PXI-8186 (2003) PXI-8187 (2004) PXI-8196 (2005) PXI-8105 (2006) PXI-8106 (2007) PXI-8108 (2008) PXI-8110 (2009) PXIe-8133 (2010) PXIe-8135 (2012)

22 Exemple 4B : recours à la réduction de données et au DSP en ligne Filtrage Détection de pic FFT Déclenchement personnalisé Génération de modèles algorithmiques Co-traitement Modulation et démodulation

23 Application : Co-processing peer-to-peer Analyseur de signaux vectoriels 26,5 GHz Bande passante RF de 800 MHz 3 Go/s FPGA Kintex-7 FlexRIO

24 Exemple : analyse de spectre temps réel Persistance, spectrogramme, et statistiques de traces (max., min., moyenne) calculés sur le FPGA Traite jusqu'à 2 M FFT/s Déclenchement sur gabarit de fréquence en temps réel Durée minimale de la probabilité d'interception de 100% 1 µs ou >15 µs

25 Flux de mesures de signaux mixtes Déclenchement Acquisition Transfert Analyse Décision

26 Méthode 5 : optimisation de la prise de décision Contrôleur hôte du système / PC Séquence de test 1. Instr. A 2. Instr. B Étape 1 Étape 2 Étape N 3. Instr. C Bus La sous-séquence est pré-définie et série Instrumentation Instr. A Instr. B Instr. C 1,2 3,4 Matériel sous test Et si votre séquence de test n'est PAS pré-définie? Branchement conditionnel (réussite/échec, "binning") Boucles de contrôle (asservissement du niveau de puissance, contrôle entre voies) Et si vous effectuez des tests sur plusieurs sites? Multiplexage des ressources des instruments Tests asynchrones sur plusieurs sites

27 Exemple 5A : asservissement du niveau de puissance pour un amplificateur de puissance

28 Exemple 5B : exécution de tests parallèles sous TestStand Test de DMM Test d'oscilloscope Test numérique Test de DMM Test d'oscilloscope Test numérique Test de DMM Test d'oscilloscope Test numérique Profilez l'exécution de vos systèmes de tests parallèles Analysez les temps d'utilisation et d'inactivité des instruments Optimisez les performances des systèmes de test

29 Instruments PXI phares et nouveautés NI PXIe-5162 Oscilloscope 10 bits, 1,5 GHz, 4 voies NI PXIe-4139 SMU système de précision NI PXIe-7975R Module FPGA Kintex-7 FlexRIO NI PXIe-5644R Transcepteur de signaux vectoriels 6 GHz NI PXIe-5451 AWG 16 bits, 400 Méch./s, 2 voies NI PXI-4071 DMM de précision, 1000 V, 7 chiffres ½ NI PXIe-6556 Formes d'onde num. avec PPMU numérique, 200 MHz, 24 voies NI PXIe-4112 Alimentation DC 1 A, 60 V, 2 voies

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