大宇電子 (DAEWOO) 使用 LabVIEW FPGA 與CompactRIO 開發全息圖 (Holographic) 數位資料儲存

Author(s):
Byoungbok Kang - Daewoo Electronics

Industry:
Electromechanics/ Electrotechnics, Consumer Goods

Products:
FPGA Module, CompactRIO

The Challenge:
克服傳統雙維 (Two-dimensional) 儲存裝置的限制，可達較大容量與較快的資料檢索速度。

The Solution:
使用 NI LabVIEW FPGA Module 與 NI CompactRIO，針對連續旋轉磁碟 (Rotation Disk) 所儲存的三維 (Three-dimensional) 全息圖數位資料，開發世界第一個伺服運動控制系統。

全息圖數位資料儲存 (HDDS) 技術，為光學儲存產業中最重要的新技術。傳統的資料儲存技術，是透過磁性或光學的變化，在媒體表面儲存資訊的個別位元數；很快就會抵達其實體限制。然而，全息圖儲存技術，可將資料傳輸率提高至每秒十億個位元數；縮短存取時間至十分之一微秒；並增加儲存密度最高至每立方公分達一兆個位元數。全息圖資料儲存技術，可透過儲存媒體的三維容量進行資料編碼，並使用稱為「Page」的大型平行記憶體區塊進行資料記錄與檢索；突破了如 DVD 的傳統二維技術限制。

使用 CompactRIO 進行大宇電子 HDDS 系統的原型製作

大宇的 HDDS 原型包含 2 組主要的子系統－以NI CompactRIO 3M 閘 FPGA 系列為基礎的光學運動控制系統，與 8M 閘 Xilinx FPGA 機板為基礎的視訊解碼系統。CompactRIO 系統控制 1 組線性馬達、1 組步進馬達、1 組 Galvo mirror，與1 組 CMOS 相機。每個運動控制迴圈均需要精確控制，因此大宇使用反饋 (Feedback) 訊號控制並偵測資料。不同於傳統計算機板，CompactRIO 讓大宇電子針對單一 FPGA 時脈的解析度，使用NI LabVIEW FPGA Module 客制化脈波產生器的時脈為了避免滑脫情況 (Slipping)，大宇電子透過加速與減速的客制數學函式，開發複雜的馬達控制運算式。大宇電子並分別生產並連接驅動電路，以適用於NI CompactRIO I/O 模組的 3 種馬達類型。除了運動控制之外，透過大宇電子的訊號處理技術，NI CompactRIO 可溝通影像解碼 FPGA 機板，適用於影像檢索與 CMOS 像機控制。 NI CompactRIO 亦可監控 MPEG 解碼器前端緩衝區中所累積的資料數量，以控制資料傳輸率；該傳輸率的範圍區間極廣。該系統於 2005 年的韓國電子展 (KES) 中運作無虞，且未發生裝置與機板之間的通訊或操作錯誤，讓大宇電子在全息圖數位資料儲存的領域中取得領先地位。

取得 HDDS 原型系統的優勢

大宇電子的原型 HDDS 系統為此類系統的第一個作品。由於沒有其他近似的系統可供參考或模擬，大部分的系統元件均需要獨立研究與開發。針對使用 DSP 機板，大宇電子原先的成本預估為上萬元，而且需要數個月的開發時間。但是使用彈性的 LabVIEW 軟體，再搭配使用NI CompactRIO 硬體，僅花數千元即可開發該系統，並且達到原先所需的開發效能。同時僅耗費了 1 個月的開發時間，讓該產品能夠及時於 2005 年的韓國電子展中第一次亮相。

與其花費數萬元與數個月的開發時間，以設計客制的 DSP 機板，大宇電子的開發小組使用NI CompactRIO 的高速 FPGA 技術與簡單易用的 NI LabVIEW 軟體，快速並經濟地開發了領先業界的 HDDS 系統。對於能夠快速並有效率地完成該專案，大宇電子仍驚訝不已。

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Byoungbok Kang
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