L'instrumentation Rf Au Format Pxi Franchit Un Nouveau Cap

Le 01/09/2012 à 17:00  

C haque année,c'est le même rituel. James Truchard ouvre le bal lors de la conférence inaugurale de NIWeek, manifestation qu'organise National Instruments chaque été àAustin, Texas. A 69 ans et toujours aux commandes de la société qu'il a cofondée en 1976, lors de son discours d'introduction, il aime rappeler ses lointains souvenirs de scientifiques du temps où les PC n'existaient pas, que les téléphones ne servaient qu'à téléphoner et que la fameuse tablette d'Apple n'était même pas encore imaginée. Il ne manque pas de citer Thomas Edison inventeur prolifique et industriel fondateur de General Electric : « There's a way to do it better–find it » (il y a une façon de mieux faire, trouvez-la). Cet inventeur de technologies d'avant-garde fut sans doute un de ses modèles dont il souhaite faire partager l'inventivité au parterre d'ingénieurs venu participer à la manifestation. Surtout, il martèle son credo, celui de l'instrumentation virtuelle et du rôle essentiel du logiciel, sur lequel il a bâti le succès de son entreprise dont le chiffre d'affaires dépasse aujourd'hui le milliard de dollars. Cette année, cette approche franchit un nouveau cap avec le lancement d'un instrument d'un nouveau genre. Pour l'entreprise texane, c'est assurément une avancée majeure. Le secret était bien gardé. Cependant, depuis des semaines, des publicités diffusées un peu partout révélaient qu'il s'agissait d'un instrument au format PXI opérant dans le domaine RF. Ce que confirmait avec une pointe d'humour le gâteau offert la veille lors du cocktail d'inauguration de la manifestation.A tout seigneur tout honneur. C'est donc Charles Schroeder, directeur marketing du test et architecte du projet qui, sur scène, lève le voile qui masquait ce nouveau produit. Vu de loin, rien ne ressemble plus à un instrument PXI qu'à un autre. Mais lorsqu'il nous apprend que ce module –qui occupe seulement trois emplacements– réunit un analyseur et un générateur de signaux vectoriels proposant une couverture fréquentielle de 6 GHz et une bande passante instantanée de 80MHz, on mesure le degré d'intégration obtenue. Surtout lorsque l'on sait qu'un générateur et un analyseur de signaux RF occupent respectivement au moins 4 et 3 emplacements d'un châssis PXI.

Charles Schroeder, architecte du projet lève le voile sur la principale annonce de NIWeek 2012. Le VST est un module PXI qui réunit dans seulement 3 emplacements un analyseur et un générateur de signaux vectoriels. Grâce un circuit FPGA embarqué et à sa programmation par Labview, il peut être configuré pour réaliser des tests et mesures répondant aux exactes exigences des utilisateurs.

Photos National Instruments

Compacité et productivité

Le module PXIe-5644R est donc le premier modèle d'une gamme d'instruments baptisée VST ( Vector Signal Transceiver pour transcepteur de signaux vectoriels). « Il devait être le plus compact possible car les utilisateurs veulent embarquer le maximum de modules dans un châssis PXI pour optimiser leurs coûts de test [ndlr : 5 VST logent dans un châssis de 18 emplacements] . Par ailleurs nous souhaitions concevoir une plate-forme MIMO 4X4 en combinant quatre modules dans un même châssis » , indique Charles Schroeder. Mais la compacité de cet instrument deux en un, bien que remarquable n'est pas sa seule spécificité. Grâce un circuit FPGA embarqué et à sa programmation par Labview, l'environnement de développement graphique du constructeur, le VST peut être configuré pour réaliser des tests et mesures répondant aux exactes exigences des utilisateurs. Les fonctions ne sont plus figées mais redéfinissables à merci. Ce “trancepteur” se base donc sur la technologie déjà proposée par NI sur ses cartes d'entrées/sorties FlexRio et sur ses contrôleurs avec entrées/sorties de la gamme CompactRio qui sont également configurable par l'utilisateur grâce à leur composant FPGA dont la programmation devient accessible au plus grand nombre grâce à Labview. « La carte FlexRio était le point de départ de notre réflexion. Ce que l'on a appris grâce à elle et de l'expérience des utilisateurs nous a permis de concevoir le VST, observe Charles Schroeder .De plus avant l'arrivée du Virtex 6 de Xilinx et n'y avait pas sur le marché de FPGA présentant des performances suffisantes et Labview n'offrait pas les capacités de traitement qu'il propose aujourd'hui.»

un partenaire primé

Jean-Michel Châlons, patron et fondateur de Saphir, est l'un des plus anciens et fidèles participants à NIWeek.

Son entreprise fait partie du programme de partenariat de NI depuis l'origine et a obtenu le statut Gold Alliance Partner en 2011. Lors de la dernière édition elle s'était ailleurs distinguée dans le concours des “ Add-On of the Year ” (applications complémentaires à Labview). Son application SmartSQLview for MySQL avait été primée dans la catégorie Innovation.

Jeff Kodosky, cofondateur de NI et inventeur de Labview (en bleu), a remis son prix à l'équipe de Saphir (Olivier Jourdan à sa gauche sur la photo et à sa droite Jean-Michel Châlons et Ludovic Bazin).

Cette année, elle obtient la certification de niveau Silver directement lié à des références clients. Il s'agit d'une boîte à outils qui permet aux programmes Labview de communiquer avec une base de données MySQL et de connecter les applications de mesures et de test à la base de données Open Source. Cet outil est d'ores et déjà compatible avec la version 2012 annoncée cet été de même que le toolkit ModBusView (qui facilite l'intégration d'un “ordinateur” en tant que client ou serveur au sein d'un réseau ModBus) dont Saphir assure le support depuis 1994. «Le support rapide et dans la durée de nos produits est un des gros plus par rapport à la concurrence de certains produits gratuits.Notre partenariat avec NI est par ailleurs en train de déboucher sur la vente de nos produits directement par NI» , indique Olivier Jourdan responsable technique et marketing de la société.

Eric Starkloff, vice président marketing produits des plates-formes systèmes, pilote avec un Ipad le robot YouBot de Kuka. Le code employé dans l'environnement LabView Robotics 2012 lors de la simulation peut être déployé sur une cible temps réel embarqué, telle que la plate-forme CompactRio.

Sa compacité et son adaptation par programmation aux exigences des utilisateurs ne sont pas les seuls atouts du VST. Le constructeur américain vante sa rapidité. Il la confronte, comme il s'y était employé également lors de NIWeek 2011, aux instruments traditionnels d'Agilent Technologies. Sur l'estrade, une démonstration compare la vitesse de test d'un générateur MXG couplé à un analyseur PXA d'Agilent Technologies à celle d'un VST pour la mesure de l'EVM selon le standard IEEE 802.11.ac (prochaine génération Wi-Fi haut débit). Evidemment le match est largement remporté par le matériel de NI qui serait 18 fois plus rapide. Comme l'an dernier lorsque NI s'y était risqué, ces résultats seront sans doute contestés par le leader mondial de l'instrumentation électronique. Evidemment,toutes comparaisons sont délicates, car il faudrait qu'elles soient réalisées dans les mêmes conditions par un tiers indépendant. Ce qui est certain, c'est que chaque solution dispose de ses avantages et de ses inconvénients. Il faut donc avant tout se focaliser sur l'application à laquelle on la destine. Doug Johnson, directeur de l'ingénierie chez Qualcomm Atheros, est venu expliquer quels bénéfices il tirait de ce type d'instrument. Selon lui, leVST a accéléré considérablement le test des puces de communication sans fil multistandard: «Au fil des ans,les circuits intègrent à un nombre croissant de standards de communication qui augmentent considérablement les combinaisons de test (100 pour les tests 802.11a+b+g qui grimpent à 10 000 si on ajoute les tests 802.11n et ac). En 2007, l'instrumentation PXI nous avait permis de décupler la vitesse de test par rapport aux appareils classiques. Avec le VST, les tests sont 200 fois plus rapides ».

Labview 2012

Le VST est indissociable de Labview, le logiciel de conception de systèmes du constructeur, grâce auquel les ingénieurs personnalisent le fonctionnement de l'instrument de manière optimale avec la version 2012 annoncée lors de NIWeek. Cette version propose notamment des modèles prêts à l'emploi (et modifiables par l'utilisateur) pour répondre diverses applications.Ainsi, pour démarrer leurs projets les ingénieurs n'ont pas à redévelopper des programmes qui existent déjà. Elle inclut également diverses ressources d'autoformation en ligne pour améliorer la qualité de programmation. « Car si construire un système rapidement est important, il est tout aussi important de le construire correctement ce qui sous-entend la mise en œuvre d'architectures cohérentes et de pratiques de développement éprouvées », indique James Truchard. Enfin, Labview 2012 propose des outils pour le contrôle d'équipement via un Ipad. Eric Starkloff, vice président marketing produits des plates-formes systèmes, démontre sur scène avec l'aide de deux ingénieurs les capacités de simulation de Labview Robotics 2012.Avec un Ipad incorporant un outil web service, il pilote via une connexion sans fil le modèle numérique du robot YouBot de Kuka qui tourne sur un PC hôte. Il est ensuite possible de déployer le code employé dans l'environnement de simulation sur une cible temps réel embarqué telle que la plate-forme CompactRio.Ainsi quelques instants plus tard, Eric Starkloff pilote depuis la même interface le robot mobileYouBot qui fait son entrée sur l'estrade.

Les châssis cDAQ-9138 et cDAQ-9139 sont dotés d'un processeur double cœur. Ils possèdent le même type de châssis durci de huit emplacements pour modules d'entrées/sorties que la gamme CompactRio, afin de pouvoir être embarqués dans des véhicules ou employés sur site.

La version 2012 de Labview propose notamment des modèles prêts à l'emploi pour répondre à diverses applications. Ainsi, pour démarrer leurs projets, les ingénieurs n'ont pas à redévelopper des programmes qui existent déjà.

Processeur embarqué

Les systèmes de la gamme CompactRio sont composés d'un contrôleur embarqué pour la communication et le traitement, d'un châssis reconfigurable qui intègre un FPGA programmable par l'utilisateur et des modules d'entrées/sorties échangeables à chaud. Les capacités de traitements embarqués présentent un niveau de performance qui n'est pas nécessaire à toutes les applications d'acquisition de signaux. Mais de leur côté les plates-formes d'acquisition CompactDaq employant les mêmes modules d'entrées/sorties de la série C n'en proposent pas. Ils se pilotent via un PC distant via leur liaison USB. NI comble donc le gap entre ces deux plateformes en lançant les châssis cDAQ-9138 et cDAQ-9139. Ils sont respectivement dotés d'un processeur double cœur de la gamme Celeron ou Core i7 d'Intel. Ils utilisent le système d'exploitation Windows Embedded ou Labview Real-Time. « Ils possèdent le même type de châssis durci de huit emplacements que la gamme CompactRio afin de pouvoir être embarqués dans des véhicules ou employés sur site », explique Chad Chesnay, directeur marketing produits acquisition de données. Equipé de 2 Go de Ram et de 32 Go de mémoire non volatile, ce sont donc des systèmes autonomes d'acquisition, de traitement et d'enregistrement de données.

Les cartes Single-Board Rio sont destinées aux OEM ou à être employées pour le contrôle d'équipements en phase de développement. Le nouveau modèle Single-Board Rio GPIC (General Purpose Inverter Controller) se distingue des autres produits de la gamme, car il vise le marché spécifique de la conversion d'énergie.

Toujours dans le domaine des systèmes de contrôle embarqué, NI a profité de NIWeek pour annoncer l'extension de sa famille de cartes Single-Board Rio. Celles-ci reposent sur le même concept que la plate-forme CompactRio (processeur+FPGA), mais elles sont destinées aux OEM ou à être employées pour le contrôle d'équipements en phase de développement. Ainsi, le nouveau modèle Single-Board Rio GPIC ( General Purpose Inverter Controller ) se distingue des autres produits de la gamme car il vise un marché spécifique. Celui de la conversion d'énergie. Il intègre un ensemble standard d'entrées/sorties analogiques et numériques ainsi que 58 cœurs de DSP embarqués dans un FPGA Spartan-6 de Xilinx et un processeur PowerPC 400 MHz avec système d'exploitation temps réel VxWorks. Cela pour satisfaire les besoins spécifiques en matière de contrôle et d'entrées/sorties des dispositifs d'électronique de puissance mettant en œuvre des convertisseurs CC-CA, AC-CC, CC-CC et CA-CA pour des applications de transport d'électricité, de production d'énergie renouvelable, de stockage d'énergie et de commande à vitesse variable.