PCIe-Digitizer mit 6,4GS/s Abtast-Geschwindigkeit

MESSTECHNIK

Spectrum Instrumentation bringt zwei Digitizer mit PCIe x16 Interface, Gen 3. Die Karten können erfasste Daten mit 12,8GB/s kontinuierlich über den Bus streamen. Das soll nach eigener Angabe fast doppelt so schnell wie bei jedem anderen derzeit auf dem Markt erhältlichen PCIe-Digitizer sein. Darüber hinaus können die neuen Karten dauerhaft mit ihrer maximalen Abtastrate von 6,4GS/s und 12 Bit Auflösung aufzeichnen und die erfassten Daten direkt an den PC-Speicher oder an CPUs und CUDA-basierte GPUs zur sofortigen Verarbeitung übertragen.



Zu den neuen Produkten gehört das Modell M5i.3330-x16, eine Einkanal-Karte mit bis zu 6,4GS/s Abtast-Geschwindigkeit, sowie die Variante M5i.3337-x16, eine Zweikanal-Karte mit synchronem 3,2GS/s-Sampling auf zwei Kanälen oder 6,4GS/s auf einem Kanal. Beide Varianten lösen die Eingangssignale mit 12 Bit auf. Timing-Messungen sind mit einer Ungenauigkeit von weniger als 1ppm möglich.


Die Karten-Eingänge ...

haben eine Bandbreite von über 2GHz und verfügen über programmierbare Bereiche von ±200mV bis zu ±2,5V sowie einen variablen Offset. 4GB (2 GSamples) Arbeitsspeicher sind standardmäßig vorhanden und können bei Bedarf auf 16GB (8GSamples) erweitert werden. Single Shot- und Multiple-Aufzeichnungsmodi werden unterstützt, zusammen mit Trigger-Zeitstempeln. Die Mehrfachaufzeichnung unterteilt den Arbeitsspeicher in Segmente und ermöglicht die Erfassung zahlreicher Ereignisse, auch bei hohen Triggerraten. Der integrierte Speicher kann auch als Ringpuffer verwendet werden, der ähnlich wie bei einem Oszilloskop funktioniert, oder als FIFO-Puffer für das kontinuierliche Streamen von Daten in die PC-Umgebung.

Das Entwicklerteam von Spectrum erprobte die Karten auf einer Vielzahl unterschiedlicher PC-Plattformen. Die maximalen Übertragungsgeschwindigkeiten wurden mit einem AMD EPYC Model 7252 Serverprozessor erreicht. Die Entwickler testeten auch direkte RDMA-Datenübertragungen (Remote Direct Memory Access: Daten, die sich im Hauptspeicher befinden können ohne Einbeziehung des Betriebssystems zwischen Computern oder Servern ausgetauscht werden) bei voller Geschwindigkeit von den Digitizer-Karten zu einer Nvidia-P2000-GPU.


Software und Tools 

Um Daten direkt auf eine CUDA-GPU mit bis zu 5000 Prozessor-Kernen zu streamen, ist das SCAPP-Paket (Spectrum’s CUDA Access for Parallel Processing) nötig, welches als Option erhältlich ist. SCAPP enthält die notwendigen Treiber für die CUDA-GPU-Unterstützung und ermöglicht Benutzern, ihre eigenen Verarbeitungsroutinen zu entwickeln. Arbeitsbeispiele für gängige Funktionen wie kontinuierliche Mittelwertbildung zur Rauschunterdrückung und FFTs zur Spektralanalyse sind enthalten. 

Werden die Digitizer in einem PC installiert, auf dem ein Windows- oder Linux-Betriebssystem läuft, können die Karten in folgenden Sprachen programmiert werden: C, C++, C#, Delphi, VB.NET, J#, Python, Julia, Java, LabVIEW und MATLAB. Jede Karte wird mit einem Software-Development-Kit geliefert, das alle notwendigen Treiberbibliotheken und Programmierbeispiele enthält. Wer keinen eigenen Code schreiben möchte, für den bietet das Unternehmen alternativ SBench 6 an. Diese Messsoftware bietet vollständige Kartenkontrolle sowie eine Vielzahl von Anzeige-, Analyse-, Speicher- und Dokumentationsfunktionen.