實(shí)現從USB到嵌入式系統的部署

　　適用者

　　NI CompactDAQ平臺是許多數據采集應用的理想選擇，如實(shí)驗室中的一般性測量、現場(chǎng)可用的便攜式單元或作為更大型機器和處理系統中的I/O單元實(shí)現。 NI CompactDAQ機箱的堅固設計與小型尺寸，使之成為系統工程師在尋找OTS組件與進(jìn)行個(gè)性化系統時(shí)的最?lèi)?ài)。由于具有交流適配器和直流電源兩種供電選 擇，機箱在電源選擇上更具靈活性。許多系統甚至可以利用車(chē)用電池或小型可充電電池，進(jìn)行機動(dòng)車(chē)測試。

　　NI CompactRIO

　　概述

　　NI CompactRIO 除了尺寸規格與CompactDAQ相近之外，它更為NI C 系列模塊提供了更具靈活性與更高級的平臺。雖然實(shí)現上有些許不同，但是CompactRIO系統不僅包含了CompactDAQ 平臺的所有功能，而且還進(jìn)一步提升了性能。CompactRIO是用于C系列模塊的機箱平臺，但這只是相似于 CompactDAQ 的部分。CompactRIO不具有連接計算機的 USB 接口，其 I/O 也不是通過(guò)NI-DAQmx 進(jìn)行編程的。使用NI CompactRIO，可將整個(gè)控制器/處理器集成到機箱上，以構建完整而獨立的數據采集、處理和控制系統。平臺的控制器是單獨銷(xiāo)售的，并具有硬盤(pán)、處理 器速度和RAM的不同規格。此控制器并不運行于標準Windows操作系統，而是實(shí)時(shí)操作系統。由于具備實(shí)現確定行操作與高可靠性的部署，因此對于控制應 用特別重要。通過(guò)將應用程序下載至控制器，可實(shí)現對這種PC 類(lèi)型的控制器進(jìn)行全面編程。

　　CompactRIO可在嚴苛的環(huán)境中進(jìn)行工作。完整的CompactRIO系統包含 8 個(gè)C系列模塊，而控制器的尺寸不超過(guò) 92 x 92 x 276 公分，可承受最高 50g 的瞬間振動(dòng)，在 -40 ~ 70°C 的溫度范圍內工作。CompactRIO設計提供了快速算法，用于控制系統原型化和部署，并整合自定制與 OTS 的方便性。下圖顯示了插有4個(gè)C系列模塊的4插槽CompactRIO 系統。當然，CompactRIO 還提供了8插槽機箱。

　　具備四個(gè)插槽和四個(gè)C系列模塊的CompactRIO機箱

　　不僅僅是控制器和模塊：FPGA技術(shù)

　　雖然CompactDAQ與CompactRIO之間的主要差異在于控制器，但最大的技術(shù)差異是每個(gè)CompactRIO 機箱內建的FPGA (現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)。來(lái)自于模塊的所有 I/O 數據，均需要首先通過(guò)機箱背板中的 FPGA。利用此技術(shù)，高級系統工程師可利用軟件的靈活性，進(jìn)一步自定義硬件性能。使用者可隨時(shí)將FPGA 代碼下載到機箱，來(lái)執行原本由控制器進(jìn)行的計算或操作。此功能不僅可在提升性能的同時(shí)降低處理器的負載，而且使系統工程師們能夠實(shí)現各種特殊功能，如自定 義的觸發(fā)功能(否則只能使用定制硬件和電路設計才能實(shí)現)等。使用FPGA 技術(shù)，可將任意的普通數字 I/O 通道轉換為計數器/定時(shí)器。PID 控制環(huán)可下載到FPGA而非處理器中，這意味著(zhù)單點(diǎn)控制循環(huán)可以用靈活的軟件進(jìn)行設計，同時(shí)具有硬件級別的執行速度。需要了解更多 NI FPGA 技術(shù)，請訪(fǎng)問(wèn)LabVIEW FPGA 首頁(yè)。

　　考慮因素

　　NI DAQmx驅動(dòng)中自帶的用于快速配置測量的DAQ助手對于CompactRIO平臺編程并不適用。此外，要對CompactRIO機箱進(jìn)行編程設計，需要 使用 LabVIEW Real-Time與LabVIEW FPGA 模塊。雖然這些模塊可以極大地擴展系統功能，但也會(huì )增加與 CompactDAQ 無(wú)關(guān)的成本。利用這些軟件工具，CompactRIO不會(huì )受到 CompactDAQ那樣的系統限制，同時(shí)利用NI公司的軟件與FPGA技術(shù)，CompactRIO可執行除了USB即插即用設定以外的所有 CompactDAQ功能。

　　適用者

　　CompactRIO 用戶(hù)往往需要多種數據通信標準，如CAN、 以太網(wǎng)絡(luò )、串口或其它特殊協(xié)議。CompactRIO其它的特性包括無(wú)需PC計算的遠程板載處理。這使得該解決方案更加具有便攜性和穩定性。最后，相對于 自己設計特殊電路，使用者通常傾向于使用CompactRIO。無(wú)需嵌入式開(kāi)發(fā)知識背景，初階和中階的 LabVIEW 工程師都可以針對高級控制算法或設計原型化進(jìn)行FPGA 的編程設計。