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WPC sbRIO RMC Breakout 轉接板

WPC 專門為 NI sbRIO 系列設計的 RMC (RIO Mezzanine Card) 轉接板 (Breakout)，旨在解決硬體開發者在處理高密度 FPGA I/O 時面臨的痛點，協助使用者更便利、更快速地完成硬體系統的整合與開發。

1. 什麼是 RMC (RIO Mezzanine Card) 介面？​

NI sbRIO (Single-Board RIO) 是一款功能強大的嵌入式控制器。為了保留最大的靈活性，sbRIO 將 FPGA 龐大數量的 I/O (包含高達 96 個 3.3V 數位 I/O 通道) 以及處理器的高速訊號，全數整合在一個被稱為 RMC (RIO Mezzanine Card) 的高密度擴充接頭上。

rmc_connector

使用者可以透過這個 RMC 接頭，設計並客製化自己專屬的周邊電路板 (Mezzanine Card)，從而將 sbRIO 的效能發揮到極致。

2. 為什麼需要 WPC RMC Breakout？​

雖然 RMC 介面提供了極高的自由度，但自行設計並生產客製化 RMC 擴充板，對於多數使用者與中小型開發團隊而言，卻是一項艱鉅的挑戰：

2.1 高難度的 BGA 封裝​

sbRIO 採用的 RMC 連接器屬於高密度的 BGA (Ball Grid Array) 封裝或者類似極細間距的夾層連接器。這種接頭無法使用一般的手工焊接，且零件採購不易、最小訂購量 (MOQ) 通常要求很高。

2.2 嚴苛的製程與良率要求​

高速的 FPGA I/O 電路板在硬體設計時，需嚴格考慮阻抗匹配與訊號完整性 (Signal Integrity)。在實際的 SMT (表面黏著) 生產製程中，對鋼板厚度、迴焊爐的溫度曲線控制、以及助焊劑的選擇都有極高的要求。一旦生產條件控管不佳，極容易發生 BGA 空焊或內部微短路，導致量產時良率大幅下降，造成嚴重的成本損失。

2.3 維修與替換困難​

BGA 或高密度夾層連接器一旦發生損壞或接觸不良，由於接頭藏在電路板底部，幾乎無法以人工方式進行拆焊與維修，通常只能整片電路板報廢。

3. WPC RMC Breakout 的解決方式​

為了讓開發者能直接享受到 sbRIO 的圖形化系統設計 (GSD) 優勢，而不需要陷入底層硬體開發的泥沼，WPC 設計了 RMC Breakout 轉接板。

WPC RMC Breakout 直接將難以處理的 sbRIO RMC 接頭，轉換為工業測試與自動化領域中 最常見、最易於加工與插拔的標準介面 (例如 IDC 牛角排線座 或 D-Sub 連接器)。

核心優勢：

  • 隨插即用：免除自行設計 BGA 電路板的風險，即刻開始軟體開發與驗證。
  • 高可靠度：WPC 已確保轉接板的阻抗與生產良率，為穩定運作提供保障。
  • 彈性擴充：不僅引出原始的 DIO，部分型號更整合了 RS-232、CAN 甚至第二組 Ethernet 晶片，擴充 sbRIO 的原生通訊能力。

4. WPC RMC Breakout 系列產品​

目前 WPC 提供了以下三種不同規格的 RMC Breakout 轉接板：

4.1 RMC-BK (支援 UNO 外殼)​

最基礎的轉接款式，適用於 sbRIO 全系列，並完美相容於 GECO UNO 控制器外殼。此轉接板純粹將 96-pin 的 3.3V FPGA DIO 均勻分配引出。

  • 將 96-pin DIO 分成 4 個插槽 (Slots)。
  • 每個 Slot 包含 24-pin DIO，並額外出線供應 5V 電源供外部使用。
  • 直接點對點連接至 FPGA 晶片 (無額外光隔離保護)。
  • 內建 RTC (即時時鐘) 備用電池座。
rmc_bk_support_enclosure

4.2 RMC-BK-SERIAL (不支援外殼)​

在基礎 DIO 擴充之外，專門針對需要增加通訊介面的應用場景所設計。此板型較寬，不支援標準 UNO 外殼。

  • 同樣將 96-pin DIO 分成 4 個插槽 (每個 24-pin DIO，供應 5V 電源)。
  • 直接連接至 FPGA 晶片 (無隔離)。
  • 亮點：內建轉換晶片，直接支援 RS-232 / CAN 通訊轉接匯出。
  • 內建 RTC 備用電池座。
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4.3 RMC-BK-ETH (不支援外殼)​

為需要更高網路頻寬或雙網段隔離的應用而生。此板型亦較寬，不支援標準 UNO 外殼。

  • 同樣將 96-pin DIO 分成 4 個插槽。
  • 直接連接至 FPGA 晶片 (無隔離)。
  • 亮點：內建乙太網路控制器晶片，支援 2nd Ethernet (第二組 Gigabit 乙太網路) RJ-45 連接埠。
  • 內建 RTC 備用電池座。
rmc_bk_eth_not_support_enclosure

5. 連接器腳位定義 (Connector Pinout)​

若使用者需要客製化 LabVIEW FPGA 程式，或設計與之對接的外掛電路，請參考以下轉接板的接頭腳位定義。 (備註：若僅使用 WPC 提供之公版 GECO driver，則不需直接控制這些底層腳位)

5.1 IDC-50P 腳位定義​

此介面為 4 組 Slot 所使用的 IDC 50-pin (牛角排線) 連接器定義。

IDC_50P_connector_pinout
IDC_50P_connector_pinout_c1_c4

5.2 DSUB-37P 腳位定義​

部分特規轉接或通訊介面所使用的 DSUB 37-pin 連接器。

DSUB_37P_connector_pinout
DSUB_37P_connector_pinout_c1_c4