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2016.09.24

新ADCボード「Cosmo-K」について

特電では、Kintexを使った、高速ADCデータ計測用ボードとして、新ブランド「Cosmo-K」(コスモ・ケイ)を企画しています。

Cosmo-Kでは、ボード上にADCを乗せるのではなく、ADCとキャプチャボードは分離し、その間を光ファイバでつなぐことにします。

イメージとしてはこんな感じです。

Adcprobe_2

高速ADCから出てくるデータはJESD204Bという規格です。JESD204Bというのは8b/10bを使った近代的なプロトコルです。Cosmo-Kでは、このJESD204B形式の信号を光ファイバでキャプチャボードへ伝送します。

実験の種類によって計測に必要なADCのスペックは様々です。例えば、1Gサンプリング 2ch 16bitが必要という人もいれば、250MHzで16chという人もいるし、10MHzでいいけど64chが欲しいという人もいます。

そのため、ADCプローブボードを実験に合わせて作り変えられるよう、分離することにしました。

1GHz,2ch,16bitならば40Gbpsになるので、QSFPのファイバが丸々1本必要な計算になります。

Cosmok

また、JESD204Bに対応していない汎用のADCを並べておいて、それらのADCから受け取ったデータをJESD204Bに変換して(エンコードして)送るようなボードも考えられます。

Adcprobe2

このことは、ノイズに敏感なADCのフロントエンドの部分と、データ処理を行うメインボードを分離し、ADCの部分をより小型にすることができるという効果もあります。

なお、Cosmo-KのKはKintexのKです。Cosmo-Kのキャプチャボードには、Cosmo-K0とCosmo-K-とCosmo-K+3種類のバリエーションを考えています。

one Cosmo-K0(コスモ・ケイ・ゼロ)

Cosmok0_2

Cosmo-K0は、SFPを2chと、ECL/NIM/オープンドレインの汎用入出力ポートを4ch搭載したボードです。

two Cosmo-K-(コスモ・ケイ・マイナス)

Cosmo-K-は、SFPを2ch搭載したロープロファイル型のボードです。ロープロファイルなので、小型のPCにも搭載できます。

2.54mmのピンヘッダも搭載しているので、拡張が容易です。EXPARTAN-6Tの後継機種としての位置づけです。

Cosmok

three Cosmo-K+(コスモ・ケイ・プラス

Cosmo-K+は、40GbpsのQSFPと、低速のSFPを1ch搭載しています。SFPはMGT(GTX)ではなく、汎用のI/Oポートにつながっているので、クロック・データ・リカバリなどの高度なことはできません。8b/10b変換も自前で行う必要があります。

Cosmok_2

QSFPは、JESD204B規格でADCからのデータを受信するためのポートとして使い、SFPはADCボードへコマンドを送ったりするために使います。

  • Cosmo-K0…SFP 10G×2ch。トリガ等の汎用入出力あり
  • Cosmo-K-…SFP 10G×2ch。
  • Cosmo-K+…QSFP 40G + 低速SFP 1G

もちろん、40Gbpsで受け取ったデータのすべてをパソコンに取り込むことはできないので、波形をFPGAの中でフィルタして、有意なイベントだけを取り込むという使い方になると思います。

開発ソフトウェアについては、Cosmo-Zのライブラリを改良したものが使われますが、APIを用意してユーザが自由にプログラムを作れるようにします。

sun

このCosmo-Kは、今年の展示会ET2016に出展しようと思います。

ご意見やご要望などがあれば、当ブログのコメント欄や、メール、会場で直接、どうぞお寄せください。

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