實(shí)現(xiàn)從USB到嵌入式系統(tǒng)的部署

　　適用者

　　NI CompactDAQ平臺(tái)是許多數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的理想選擇，如實(shí)驗(yàn)室中的一般性測量、現(xiàn)場可用的便攜式單元或作為更大型機(jī)器和處理系統(tǒng)中的I/O單元實(shí)現(xiàn)。 NI CompactDAQ機(jī)箱的堅(jiān)固設(shè)計(jì)與小型尺寸，使之成為系統(tǒng)工程師在尋找OTS組件與進(jìn)行個(gè)性化系統(tǒng)時(shí)的最愛。由于具有交流適配器和直流電源兩種供電選 擇，機(jī)箱在電源選擇上更具靈活性。許多系統(tǒng)甚至可以利用車用電池或小型可充電電池，進(jìn)行機(jī)動(dòng)車測試。

　　NI CompactRIO

　　概述

　　NI CompactRIO 除了尺寸規(guī)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(jí)的平臺(tái)。雖然實(shí)現(xiàn)上有些許不同，但是CompactRIO系統(tǒng)不僅包含了CompactDAQ 平臺(tái)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(jī)箱平臺(tái)，但這只是相似于 CompactDAQ 的部分。CompactRIO不具有連接計(jì)算機(jī)的 USB 接口，其 I/O 也不是通過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(jī)箱上，以構(gòu)建完整而獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集、處理和控制系統(tǒng)。平臺(tái)的控制器是單獨(dú)銷售的，并具有硬盤、處理 器速度和RAM的不同規(guī)格。此控制器并不運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)Windows操作系統(tǒng)，而是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。由于具備實(shí)現(xiàn)確定行操作與高可靠性的部署，因此對(duì)于控制應(yīng) 用特別重要。通過將應(yīng)用程序下載至控制器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)這種PC 類型的控制器進(jìn)行全面編程。

　　CompactRIO可在嚴(yán)苛的環(huán)境中進(jìn)行工作。完整的CompactRIO系統(tǒng)包含 8 個(gè)C系列模塊，而控制器的尺寸不超過 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(nèi)工作。CompactRIO設(shè)計(jì)提供了快速算法，用于控制系統(tǒng)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(tǒng)。當(dāng)然，CompactRIO 還提供了8插槽機(jī)箱。

　　具備四個(gè)插槽和四個(gè)C系列模塊的CompactRIO機(jī)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(jī)箱內(nèi)建的FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)。來自于模塊的所有 I/O 數(shù)據(jù)，均需要首先通過機(jī)箱背板中的 FPGA。利用此技術(shù)，高級(jí)系統(tǒng)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(jī)箱，來執(zhí)行原本由控制器進(jìn)行的計(jì)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(fù)載，而且使系統(tǒng)工程師們能夠?qū)崿F(xiàn)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(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn))等。使用FPGA 技術(shù)，可將任意的普通數(shù)字 I/O 通道轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。PID 控制環(huán)可下載到FPGA而非處理器中，這意味著單點(diǎn)控制循環(huán)可以用靈活的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)具有硬件級(jí)別的執(zhí)行速度。需要了解更多 NI FPGA 技術(shù)，請(qǐng)?jiān)L問LabVIEW FPGA 首頁。

　　考慮因素

　　NI DAQmx驅(qū)動(dòng)中自帶的用于快速配置測量的DAQ助手對(duì)于CompactRIO平臺(tái)編程并不適用。此外，要對(duì)CompactRIO機(jī)箱進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，需要 使用 LabVIEW Real-Time與LabVIEW FPGA 模塊。雖然這些模塊可以極大地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)功能，但也會(huì)增加與 CompactDAQ 無關(guān)的成本。利用這些軟件工具，CompactRIO不會(huì)受到 CompactDAQ那樣的系統(tǒng)限制，同時(shí)利用NI公司的軟件與FPGA技術(shù)，CompactRIO可執(zhí)行除了USB即插即用設(shè)定以外的所有 CompactDAQ功能。

　　適用者

　　CompactRIO 用戶往往需要多種數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，如CAN、 以太網(wǎng)絡(luò)、串口或其它特殊協(xié)議。CompactRIO其它的特性包括無需PC計(jì)算的遠(yuǎn)程板載處理。這使得該解決方案更加具有便攜性和穩(wěn)定性。最后，相對(duì)于 自己設(shè)計(jì)特殊電路，使用者通常傾向于使用CompactRIO。無需嵌入式開發(fā)知識(shí)背景，初階和中階的 LabVIEW 工程師都可以針對(duì)高級(jí)控制算法或設(shè)計(jì)原型化進(jìn)行FPGA 的編程設(shè)計(jì)。