A Red Pitaya névre keresztelt úttörő, egylemezes, nyílt műszerezésű és vezérlésű platform, amellyel számos költséges laboratóriumi és helyszíni műszer töredékáron helyettesíthető világszerte bevezetésre került. Kizárólagos ajánlat az RS Components-től és az Allied Electronics-tól

A Red Pitaya vállalat egy jól ismert cég, az Instrumentation Technologies vállalatból jött létre, mely olyan nagy pontosságú, értékes teszt- és mérőműszerek tervezésével és gyártásával foglalkozik, amelyeket kifejezetten a részecskegyorsítókban lezajló folyamatok megfigyelésére használnak, például a CERN Nagy Hadronütköztetőjében (Svájcban) és az oxfordshire-i (Egyesült Királyság) Diamond Light Source-nál. A projektet eredetileg a Kickstarter webes közösség hozta létre 50000 dolláros célösszeggel. Végül 256000 dollárt sikerült összegyűjteni, ami ráirányította a figyelmet a terv izgalmas és újszerű jellegére.

A Red Pitaya egy forradalmian új teszt- és mérőműszer, amely egy egyedi, kompakt és költséghatékony ökoszisztéma-megközelítésen alapul. Egy Xilinx 7010 Zynq-alapú hardverre épül, FPGA platformot és Cortex A9 kétmagos processzort tartalmaz, és egy nyílt forráskódú online alkalmazástárra támaszkodik, amelyben többek között hullámforma-generátor, PID-vezérlő, frekvencia-válaszidő monitor, oszcilloszkóp és spektrumanalizátor érhető el.

A GNU/Linux operációs rendszerre épülő Red Pitaya több különböző szinten, többféle szoftverinterfésszel, például HDL, C/C++ nyelven és parancsnyelveken programozható. A HTML-alapú webes interfészek segítségével okostelefonról, táblagépről vagy számítógépről is elérheti a Red Pitaya különféle funkcióit. Az eszköz alig nagyobb egy hitelkártyánál, így könnyen hordozható, és valóban zsebméretű.

A Bazaar felhőalapú piactéren, amely valójában egy nyílt közösségi szoftvertár, sokféle tesztelésre és mérésre szolgáló, nyílt forráskódú alkalmazást találhat. A Backyard szoftvertárban emellett olyan nyílt forráskódú fejlesztőkódokat és fejlesztőeszközöket találhat, amelyek megkönnyítik a további fejlesztést, és a tervezői közösség többi tagjával való együttműködésre ösztönöznek. A fejlesztői közösség még csak a szárnyait próbálgatja, ám a hozzáadott alkalmazások száma folyamatosan nő, melyek között megtalálhatók a hivatalos alkalmazások testreszabott változatai, továbbá adott célra létrehozott alkalmazások (pl. áramlásmérő) is.

A Zynq 7000-sorozatot úgy alkottuk meg, hogy egyesítse a szoftverprogramozás és a hardverprogramozás legjobb tulajdonságait, mint az FPGA platformoknál. Ha ehhez hozzávesszük a Zync 7000-sorozat „chipbe épített rendszer" felépítését, az eredmény egy olcsó, kis energiafogyasztású, gyors fejlesztői platform, amellyel az eszköz funkcióinak hatékonysága minden vonatkozásában rugalmasan optimalizálható. A legtöbbet például az adatnaplózó és adatgyűjtő alkalmazások profitálnak az FPGA platformból, míg a processzor GNU/Linux környezetében jellemzően webes felületű kommunikációs és adatábrázoló alkalmazások hozhatók létre.

Ahogy korábban is említettük, a kártya körülbelül akkora, mint egy hitelkártya. A legszembetűnőbb jellemzője a Xilinx Zynq középen elhelyezett hűtőbordája és a kártya perifériája körül található számos csatlakozó.

A kártya egyik oldalán a tápcsatlakozás mellett főként a kártya ARM processzorához kapcsolódó csatlakozókat találunk:

• egy micro USB csatlakozót, amely 5 V, 2 A táplálást biztosít a kártyának;
• egy micro USB-t az ARM processzor konzoljának külső kivezetéséhez;
• egy USB 2.0 szabványos csatlakozót külső eszközök – például WiFi dongle – csatlakoztatásához;
• kártyanyílást egy legfeljebb 32 GiB tárhelyű micro SD-kártyának;
• egy RJ45 Ethernet Gigabit csatlakozót.

A kártya másik oldalán négy SMA-csatlakozó található, amelyek két bemenetet és két RF-kimenetet biztosítanak a kártyának. Ezek analóg be- és kimenetek, és az alábbi tulajdonságokkal rendelkeznek.

Két bemeneti RF-csatorna az alábbi tulajdonságokkal:

• Csatornák száma: 2
• Sávszélesség: 50 MHz (3 dB)
• Mintavételi sebesség: 125 Msps
• ADC-felbontás: 14 bit
• Bemeneti csatoló: DC
• Bemeneti zajszint: <119 dBm/Hz (D)
• Bemeneti impedancia: 1 MΩ/10 pF (A,B)
• Teljes skálájú feszültség: 2 V_pp (46 V_pp alacsony erősítésű áthidalásbeállításnál) (T, V)
• DC-eltolási hiba: <5% FS (G)
• Erősítési hiba: <3% (magas erősítésű áthidalásbeállításnál), <10% (alacsony erősítésű áthidalásbeállításnál) (G)
• Maximális abszolút bemeneti feszültség: 30 V (S) (1500 V ESD)
• Túlterhelés elleni védelem: védődiódák (a bemeneti feszültség betartásával)
• Bemeneti csatorna szigetelése: jellemző teljesítmény: 65 dB 10 kHz-nél, 50 dB 100 kHz-nél, 55 dB 1 MHz-nél, 55 dB 10 MHz-nél, 52 dB 20 MHz-nél, 48 dB 30 MHz-nél, 44 dB 40 MHz-nél, 40 dB 50 MHz-nél (C)
• Harmonikusok
  • -3 dBFS esetén a jellemző teljesítmény <45 dBc (E)
  • -20 dBFS esetén a jellemző teljesítmény
  • <­60 dBc (E)
• Hibás frekvencia-összetevők: jellemzően <­90 dBFS (F)
• Csatlakozó típusa: SMA (U)
• Digitális kompenzációval beállított frekvenciaválasz

Két kimeneti RF-csatorna az alábbi tulajdonságokkal:

• Csatornák száma: 2
• Sávszélesség: 50 MHz (3 dB) (K)
• Mintavételi sebesség: 125 Msps
• DAC-felbontás: 14 bit. Kimeneti csatoló: DC
• Terhelési impedancia: 50 Ω (J)
• Kimeneti jelváltozási sebességhatár: 200 V/µs
• Csatlakozó típusa: SMA (U)
• DC-eltolási hiba: <5% FS (G)
• Erősítési hiba: <5% (G)
• Teljes skálájú teljesítmény: >9 dBm (L)
• Harmonikusok: jellemző teljesítmény: (­8 dBm mellett) ­51 dBc 1 MHz-nél, ­49 dBc 10 MHz-nél, ­48 dBc 20 MHz-nél, ­53 dBc 45 MHz-nél

Az ethernetcsatlakozó mellett található egy LED-tömb. Néhány LED a kártya üzemállapotát jelzi, míg másokat a felhasználó határozhat meg és kezelhet az alkalmazásprogram részeként.

A kártya hosszú oldalain két D-sub csatlakozó található. Az összes érintkező magas logikai szinten, 3,3 V feszültséggel működik.

A kártya másik oldalán az E2 csatlakozó található, mely a soros kommunikációs buszok, az I²C és az SPI érintkezőinek jeleit közvetíti. Az analóg RF bemenetekhez és a 3,3 V, 5 V, GND tápellátáshoz tartozó két külső órán felül még négy bemenet (ADC) és négy analóg kimenet (DAC) található rajta.

Az analóg bemeneti csatornák tulajdonságai a következők:

• Csatornák száma: 4
• Névleges mintavételi sebesség: 100 ksps (H)
• ADC-felbontás: 12 bit
• Csatlakozó: kijelölt érintkezők az E2 IDC csatlakozón (13., 14., 15., 16. érintkező)
• Bemenetifeszültség-tartomány: 0 és +3,5 V között
• Bemeneti csatoló: DC

Az analóg kimeneti csatornák tulajdonságai a következők:

• Csatornák száma: 4
• Kimenet típusa: aluláteresztő PWM szűrő (I)
• PWM időfelbontás: 4 ns (1/250 MHz)
• Csatlakozó: kijelölt érintkezők az E2 IDC csatlakozón (17., 18., 19., 20. érintkező)
• Kimenetifeszültség-tartomány: 0 és +1,8 V között
• Kimeneti csatoló: DC

Az SD-kártyatartó mellett a két SATA csatlakozó hozzáférést biztosít négy digitális jelpárhoz, melyek lehetővé teszik a sodrott érpárú összeköttetésen keresztüli, legfeljebb 500 Mibit/s sebességű szinkronizálást és adatátvitelt. A Red Pitaya bekapcsolásakor kézenfekvő módon elérhetők a rendelkezésre álló funkciók, csak el kell indítani a webböngészőt. Ezenfelül más módokon is kapcsolódhat a Red Pitaya platformhoz: weben, távoli terminálon vagy soros kezelőpulton keresztül. Az otthoni internetes hálózati módnál maradva az alábbi lehetőségek közül választhat az ethernetkábeles csatlakozás mellett:

• mobileszközök – például okostelefonok és táblagépek – csatlakoztatása a kártyához;
• statikus IP-cím hozzárendelése a kártyához;
• a kártya csatlakoztatása az otthoni hálózathoz, WiFi-módban.

Mobileszközökről rendkívül egyszerűen csatlakozhat a kártyához egy böngészőn keresztül. Csak csatlakoztatnia és társítania kell az eszközt az otthoni hálózat hozzáférési pontjához, és normálmódon el kell indítania azt. Ha már tudja a Red Pitaya IP-címét, közvetlenül is beírhatja a böngészője címsorába.

„A Red Pitaya érkezése nagy izgalmat váltott ki a teszteléssel és méréssel foglalkozó mérnökök körében – nyilatkozta Philip Dock, az RS termék- és szállításmenedzsmentért felelős nemzetközi vezetője. – Egyetlen másik műszerkezelő termék sem nyújt olyan funkcionalitást és rugalmasságot ilyen kedvező áron, amely a legkisebb költségvetésbe is beszorítható."

„A Red Pitaya projekt indulásakor olyan terméket szerettünk volna létrehozni, amely nemrég csak a nagyiparban és a legkorszerűbb kutatólaboratóriumokban volt elérhető. Nagy örömmel töltött el bennünket felhasználóink lelkesedése és kreatív ötleteik sokasága. Ebben áll a Red Pitaya valódi ereje" – mondta Borut Baričevič, a Red Pitaya társalapítója és termékmenedzsere.

A Red Pitaya az RS Components webhelyéről, a www.rs-online.com/redpitaya címen rendelhető meg világszerte.