Red Pitaya

Irgendwann ist der Punkt erreicht, an dem man wissen will, was denn eigentlich genau in der aufgebauten Schaltung vor sich geht. Genau dann braucht man Messgeräte. Ein solches Messgerät ist das Red Pitaya Messlabor. (In meinem Fall V1.0)

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Um nicht für jedes Problem ein passendes Messgerät kaufen zu müssen, wurde RedPitaya entwickelt. Eine Messplattform, welche eine ganze Reihe herkömmlicher und meist kostspieliger Messgeräte ersetzt und in einem Gerät vereint.

Man erhält von Anfang an Zugriff auf folgende Funktionen/ Apps:

  • 50Mhz Oszilloskop mit einer Abtastrate von 125 MS/s. Über zwei Jumper lassen sich die Messbereiche +/-   1V (LV) oder +/1   20V (HV) einstellen. Dies muss je nach Jumperstellung auf der Weboberfläche eingestellt werden.
  • Ein Funrionsgenerator (es gibt auch eine App welche Oszilloskop und Funktionsgenerator gleichzeitig steuern lässt), sowie
  • einen Spektrum-Analysator

Da es sich um ein OpenSource Projekt handelt, werden sehr wahrscheinlich schon bald weitere Anwendungen hinzu kommen. Man kann somit auch eigene Anwendungen entwickeln oder eigenständig Softwareänderungen vornehmen.

Die technischen Daten:

HF-Eingänge:
Kanäle: 2
Bandbreite: 50 MHz (3 dB)
Eingangsimpedanz: 1 MOhm / 10 pF
Steckverbinder: SMA

HF-Ausgänge:
Kanäle: 2
Bandbreite: 50 MHz
Lastimpedanz: 50 Ohm
Steckverbinder: SMA
Flankensteilheit: 200V/us
Kurzschlussschutz


Analoge Hilfseingangskanäle:
Kanäle: 4
Nominelle Abtastrate: 100 ks/s
ADC-Auflösung: 12 Bit
Eingangsspannungsbereich: 0 bis +3,5 V
Eingangskopplung: DC
Steckverbinder: IDC-Steckverbinder

Analoge Hilfsausgangskanäle:
Kanäle: 4
Ausgangstyp: tiefpassgefilterter PWM
PWM-Auflösung: 4 ns (1/250 MHz)
Ausgangsspannungsbereich: 0 bis +1,8 V
Ausgangskupplung: DC
Steckverbinder: IDC-Steckverbinder

Allgemeine technische Daten:
Maße: 107 x 21 x 60mm
Bandbreite: 50MHz
Abtastrate: 125 MS/s
Zeitbasis: 4ns
Auflösung: 14 Bit
Stromversorgung: MicroUSB-Buchse2A Netzteil
MicroUSB-Buchse für Zugriff über Konsole
zusätzliche USB Schnittstelle
Anschluss für Lüfter

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LED-Beschreibung

LED FPGA Pin FPGA Pin Description
Yellow 0 F16 IO_L6P_T0_35
Yellow 1 F17 IO_L6N_T0_VREF_35
Yellow 2 G15 IO_L19N_T3_VREF_35
Yellow 3 H15 IO_L19P_T3_35
Yellow 4 K14 IO_L20P_T3_AD6P_35
Yellow 5 G14 IO_0_35
Yellow 6 J15 IO_25_35
Yellow 7 J14 IO_L20N_T3_AD6N_35
Yellow 8 E6 PS_MIO0_500
Red D8 PS_MIO7_500
Green K18  
Blue R11 DONE_0

 E1 Connector

3v3 power source
16 single ended or 8 differential digital I/Os with 3,3V logic levels

E1Connector
PinDescription
     
Pin Description FPGA Pin FPGA Pin Description
1 3V3    
2 3V3    
3 DIO0_P G17 IO_L16P_T2_35
4 DIO0_N G18 IO_L16N_T2_35
5 DIO1_P H16 IO_L13P_T2_MRCC_35
6 DIO1_N H17 IO_L13N_T2_MRCC_35
7 DIO2_P J18 IO_L14P_T2_AD4P_SRCC_35
8 DIO2_N H18 IO_L14N_T2_AD4N_SRCC_35
9 DIO3_P K17 IO_L12P_T1_MRCC_35
10 DIO3_N K18 IO_L12N_T1_MRCC_35
11 DIO4_P L14 IO_L22P_T3_AD7P_35
12 DIO4_N L15 IO_L22N_T3_AD7N_35
13 DIO5_P L16 IO_L11P_T1_SRCC_35
14 DIO5_N L17 IO_L11N_T1_SRCC_35
15 DIO6_P K16 IO_L24P_T3_AD15P_35
16 DIO6_N J16 IO_L24N_T3_AD15N_35
17 DIO7_P M14 IO_L23P_T3_35
18 DIO7_N M15 IO_L23N_T3_35
19 NC    
20 NC    
21 NC    
22 NC    
23 NC    
24 NC    
25 GND    
26 GND  

E2 Connector

+5V & -3V3 Spannungsversorgung
SPI, UART, I2C
4 x slow ADCs
4 x slow DACs
Ext. clock für fast ADC

E2 connector
pinDescription
       
Pin Description Pin FPGA FPGA Pin Description Levels
1 +5V      
2 -3V3 (50mA)      
3 SPI(MOSI) E9 PS_MIO10_500 3.3V
4 SPI(MISO) C6 PS_MIO11_500 3.3V
5 SPI(SCK) D9 PS_MIO12_500 3.3V
6 SPI(CS#) E8 PS_MIO13_500 3.3V
7 UART(TX) C8 PS_MIO08 3.3V
8 UART(RX) C5 PS_MIO09 3.3V
9 I2C(SCL) B9 PS_MIO50_501 3.3V
10 I2C(SDA) B13 PS_MIO51_501 3.3V
11 Modo com.     GND (default)
12 GND      
13 ADC 0     0-3.5V
14 ADC 1     0-3.5V
15 ADC 2     0-3.5V
16 ADC 3     0-3.5V
17 DAC 0     0-1.8V
18 DAC 1     0-1.8V
19 DAC 2     0-1.8V
20 DAC 3     0-1.8V
21 GND      
22 GND      
23 Ext Adc CLK+     LVDS
24 Ext Adc CLK-     LVDS
25 GND      
26 GND  

JTAG

Pin Description FPGA pin number FPGA pin description
1 3V3
2 GND
3 TCK F9 TCK_0
4 TDO F6 TDO_0
5 TDI G6 TDI_0
6 TMS J6 TMS_0

Lieferumfang:

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Abgesehen von dem Red Pitaya in ESD-Schutzfolie und zwei Beipackzetteln mit Informationen befindet sich nichts weiter in der Schachtel. Man benötigt allerdings noch ein paar Dinge damit es losgehen kann:

  • Micro SD-Card max 32GB
  • 1x MicroUSB-Kabel / Zwei um über die Konsole am PC zu arbeiten
  • 2A USB-Netzteil
  • Netzwerkkabel
  • Messleitungen oder Tastköpfe (SMA auf BNC Adapter)

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Ich hab mir gleich vier SMA auf BNC Adapter mitbestellt.

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Natürlich dürfen Tastköpfe nicht fehlen. In meinem Fall Testtec 250Mhz mit Teilung: x1/x10

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Und, weil es mir praktisch erschien, besorgte ich mir noch BNC Leitungen mit Buchsen am Ende.

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Komplett angeschlossen sieht das dann so aus. Man hat an den Analogausgängen genügend Platz für vier BNC-Adapter.
Die außen liegende MicroUSB-Buchse ist zur Spannungsversorgung, die daneben liegende Buchse dient dem Zugriff über Konsole. (siehe oben Bild technische Daten)

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Zunächst muss man die SD-Card FAT32 formatieren und ein Image darauf ablegen. Das Image kann man sich auf red pitaya.com downloaden. Dann steckt man die SD-Card in das Red Pitaya und schließt das Netzwerkkabel an. Erst jetzt kann man die Spannungsversorgung, über das USB-Kabel, einstecken. Das Red  Pitaya konfiguriert sich nun und bekommt eine IP-Adresse vom DHCP-Server zugewiesen. Passiert das in den ersten 20sec nicht, wird die IP 192.168.1.100 und Netsmaske 255.255.255.0 eingestellt.

Nun kann man oben rechts auf redpitaya.com auf  „Connect my red pitaya “ klicken. In das Feld für die MAC-Adresse trägt man eben diese ein. Zu finden ist die MAC-Adresse auf der Ethernetbuchse der Platine. Hat alles geklappt, wird einem Feld die IP-Adresse vom gerade angeschlossenen Red Pitaya gezeigt. Diese IP ist zugleich der Link zu den Apps. Weitere Apps lassen sich im Bazaar downloaden und installieren, wo man auch die Apps von anderen Entwicklern finden kann.
Hat man das Red Pitaya mit einem W-Lan Netzwerk verbunden, kann man auch mit einem Smartphone oder Tablet arbeiten. Verwendet man einen WLan-Stick, den man direkt am Red Pitaya anschließt, benötigt man kein Ethernet-Kabel mehr.

Erster Test:

Ich hab natürlich gleich mal das Oszilloskop testen wollen. Dazu habe ich an meinem ATXMega-Board an einem Pin ein Rechtecksignal ausgeben lassen, welches ich dann Messen konnte.

Die Bedienung des Oszilloskops ist sehr einfach. Man kann den Graph mit dem Mausrad heranzoomen oder mit gedrückter Maustaste ein Feld ziehen, welches dann beim loslassen vergrößert wird. Mir ist beim Arbeiten aufgefallen, dass der Kühlkörper dabei etwas heiß wird.  ( exakte Temperatur werde ich noch messen) Es gibt jedoch neben der USB-Buchse eine 2-Pol Pfostenleiste für den Anschluss eines Lüfters. Ich bin mir jedoch nicht sicher ob sich der Betreib eines Lüfters über die selbe Spannungsversorgun negativ auf Messergebnisse auswirkt.

Red Pitaya Test

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8 Antworten auf „Red Pitaya“

  1. Mich würde interessieren ob das Red Pitaya wirklich schnell genug für 50 MHz ist oder doch eher nur für ca. 20MHz ausreicht. Leider wird hier oft von den Hersstellern schamlos übertrieben.

    1. Bei 125Msps werden 125.000.000 Messungen pro Sekunde gemacht. Bei 50MHz also 2,5 Messungen pro Sinus (etwas wenig). Bei 12,5MHz sind es schon 10 Messungen pro Sinus. Das Signal wird also wesentlich öfter abgetastet und somit auch genauer gemessen. Es gibt noch etliche weitere Faktoren aber ich denke bis 12MHz ist man auf der sicheren Seite.

  2. Wird jeder Kanal mit 125MHz oder werden beide Eingänge alternierend abgetastet? Reduziert der Einsatz des Generators die Abtastung der Analogen Eingänge? Die selben Fragen gelten für die digitalen Ein- und Ausgänge. Wenn alles in Betrieb ist, wie schnell wird dann abgetastet. Wie schnell können die Daten übertragen werden. Alles in Allem, gibt es eine vollständige Beschreibung der Hardware, die z. B. diese Fragen beantwortet?

  3. Hi,
    ich würde gerne den Red Pitaya als Modulator programmieren und ihn dann beim laufen nur ans Netzteil (ohne pc) anschließen können.
    So dass bei Input1 ein Sinussignal von einem Signalgenerator (extern, also nicht vom Red Pitaya selbst) eingegeben wird und im Gerät soll das Signal dann Moduliert werden mit einem vorher Programmierten Träger(alles auf der Speicherkarte gespeichert) und dann am Output1 mit einem echten Oszilloskop verbunden werden um dann das Modulierte Signal dort anzuzeigen. Ist das Möglich?

    1. Hallo,

      ich verwende den Red Pitaya als Funktionsgenerator, Oszi oder SDR. Wie man das realisieren kann müsste ich auch erst herausfinden. Ich kann mir aber vorstellen das man das Board dazu bringen kann wenn man am FPGA was anpasst.
      Johannes

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