實現(xiàn)從USB到嵌入式系統(tǒng)的部署

　　適用者

　　NI CompactDAQ平臺是許多數(shù)據(jù)采集應用的理想選擇，如實驗室中的一般性測量、現(xiàn)場可用的便攜式單元或作為更大型機器和處理系統(tǒng)中的I/O單元實現(xiàn)。 NI CompactDAQ機箱的堅固設計與小型尺寸，使之成為系統(tǒng)工程師在尋找OTS組件與進行個性化系統(tǒng)時的最愛。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(tǒng)甚至可以利用車用電池或小型可充電電池，進行機動車測試。

　　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的平臺。雖然實現(xiàn)上有些許不同，但是CompactRIO系統(tǒng)不僅包含了CompactDAQ 平臺的所有功能，而且還進一步提升了性能。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NI-DAQmx 進行編程的。使用NI CompactRIO，可將整個控制器/處理器集成到機箱上，以構(gòu)建完整而獨立的數(shù)據(jù)采集、處理和控制系統(tǒng)。平臺的控制器是單獨銷售的，并具有硬盤、處理 器速度和RAM的不同規(guī)格。此控制器并不運行于標準Windows操作系統(tǒng)，而是實時操作系統(tǒng)。由于具備實現(xiàn)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。通過將應用程序下載至控制器，可實現(xiàn)對這種PC 類型的控制器進行全面編程。

　　CompactRIO可在嚴苛的環(huán)境中進行工作。完整的CompactRIO系統(tǒng)包含 8 個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，在 -40 ~ 70°C 的溫度范圍內(nèi)工作。CompactRIO設計提供了快速算法，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C系列模塊的4插槽CompactRIO 系統(tǒng)。當然，CompactRIO 還提供了8插槽機箱。

　　具備四個插槽和四個C系列模塊的CompactRIO機箱

　　不僅僅是控制器和模塊：FPGA技術

　　雖然CompactDAQ與CompactRIO之間的主要差異在于控制器，但最大的技術差異是每個CompactRIO 機箱內(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)，均需要首先通過機箱背板中的 FPGA。利用此技術，高級系統(tǒng)工程師可利用軟件的靈活性，進一步自定義硬件性能。使用者可隨時將FPGA 代碼下載到機箱，來執(zhí)行原本由控制器進行的計算或操作。此功能不僅可在提升性能的同時降低處理器的負載，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計才能實現(xiàn))等。使用FPGA 技術，可將任意的普通數(shù)字 I/O 通道轉(zhuǎn)換為計數(shù)器/定時器。PID 控制環(huán)可下載到FPGA而非處理器中，這意味著單點控制循環(huán)可以用靈活的軟件進行設計，同時具有硬件級別的執(zhí)行速度。需要了解更多 NI FPGA 技術，請訪問LabVIEW FPGA 首頁。

　　考慮因素

　　NI DAQmx驅(qū)動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(tǒng)功能，但也會增加與 CompactDAQ 無關的成本。利用這些軟件工具，CompactRIO不會受到 CompactDAQ那樣的系統(tǒng)限制，同時利用NI公司的軟件與FPGA技術，CompactRIO可執(zhí)行除了USB即插即用設定以外的所有 CompactDAQ功能。

　　適用者

　　CompactRIO 用戶往往需要多種數(shù)據(jù)通信標準，如CAN、 以太網(wǎng)絡、串口或其它特殊協(xié)議。CompactRIO其它的特性包括無需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(wěn)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。無需嵌入式開發(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行FPGA 的編程設計。