概覽

在設(shè)計(jì)過程的早期考慮您的發(fā)布硬件的設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以幫助您縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。您無需重復(fù)勞動(dòng)，可以通過使用您所發(fā)布的產(chǎn)品的原型系統(tǒng)中的相當(dāng)一部分軟硬件，更快速地發(fā)布一個(gè)更可靠的嵌入式系統(tǒng)或機(jī)器。

NI可重新配置的I/O（RIO）發(fā)布曲線

圖1.NI RIO 發(fā)布曲線：從快速構(gòu)造原型到低成本配置

NI提供了多種商業(yè)上現(xiàn)成可用的（COTS）、具有共同的可重新配置的I/O（RIO）架構(gòu)的硬件。該架構(gòu)組合了一個(gè)實(shí)時(shí)處理器、一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）和多種I/O，其中包括模擬I/O、數(shù)字I/O、運(yùn)動(dòng)I/O和通信I/O等。利用這一標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)和NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具，您可以利用靈活的高性能硬件，快速地設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)監(jiān)控機(jī)器并構(gòu)造其原型。利用完全的代碼復(fù)用，您可以將您的原型系統(tǒng)快速轉(zhuǎn)換為一個(gè)成本優(yōu)化的發(fā)布系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了相同的硬件架構(gòu)從而降低了成本并縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。

NISingle-BoardRIO嵌入式控制與采集硬件

新推出的NISingle-BoardRIO嵌入式產(chǎn)品拓展了NI RIO開發(fā)低成本、板卡層次的嵌入式硬件的可用選擇。再次強(qiáng)調(diào)，通過標(biāo)準(zhǔn)的NI RIO架構(gòu)和LabVIEW，您可以利用模塊化的、靈活的CompactRIO快速地開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，并快速發(fā)布到新的、成本更低的、板卡層次的 NISingle-BoardRIO嵌入式硬件。由于您可以從原型構(gòu)造到開發(fā)復(fù)用相同的LabVIEW代碼，您可以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間并提升嵌入式設(shè)備與機(jī)器的可靠性。

新推出的NISingle-BoardRIO產(chǎn)品提供了如下特性：

* Single-Board嵌入式控制與采集

* LabVIEW圖形化編程與面向快速開發(fā)的中間件驅(qū)動(dòng)程序工具

* 面向可靠、獨(dú)立操作與信號(hào)處理的板上實(shí)時(shí)處理器

* 面向定制I/O定時(shí)與處理的板上FPGA芯片

* 板上模擬I/O與數(shù)字I/O

* 面向板卡層次嵌入式設(shè)計(jì)的低成本系統(tǒng)

圖2. NISingle-BoardRIO在單個(gè)板卡上集成了一個(gè)處理器、FPGA和模擬I/O與數(shù)字I/O，您可以利用LabVIEW圖形化工具對(duì)其進(jìn)行編程。

每個(gè)NISingle-BoardRIO設(shè)備在單個(gè)板卡上集成了一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)處理器、一個(gè)高性能FPGA和板上模擬I/O與數(shù)字I/O。與NI推出的所有其他RIO硬件相似，該I/O直接與FPGA相連，提供了定時(shí)與I/O信號(hào)處理的低層次的定制實(shí)現(xiàn)。該FPGA通過一個(gè)高速PCI總線與嵌入式實(shí)時(shí)處理器相連。LabVIEW包含內(nèi)置的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，將數(shù)據(jù)從該I/O傳輸至FPGA并從該FPGA傳輸至嵌入式處理器，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析、進(jìn)一步處理、數(shù)據(jù)錄入或者與聯(lián)網(wǎng)主機(jī)的通信。

利用LabVIEW更快速地發(fā)布嵌入式系統(tǒng)

利用LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境，您可以使用相同的LabVIEW項(xiàng)目，對(duì)您的RIO嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理器、可重新配置FPGA和I/O進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)嵌入式控制、監(jiān)測(cè)、處理和數(shù)據(jù)錄入應(yīng)用。利用專業(yè)的LabVIEW模塊，您可以對(duì)實(shí)時(shí)處理器（LabVIEW實(shí)時(shí)模塊）和 FPGA（LabVIEW FPGA模塊）進(jìn)行編程。LabVIEW也還擁有一組廣泛的中間件驅(qū)動(dòng)程序，這些驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了您的RIO嵌入式系統(tǒng)的所有硬件組件（模擬I/O與數(shù)字I /O、FPGA、處理器、外設(shè)和存儲(chǔ)器等）的無縫集成。

圖3.利用LabVIEW項(xiàng)目管理和編寫處理、FPGA和I/O的所有代碼。

LabVIEW實(shí)時(shí)模塊

系統(tǒng)內(nèi)的嵌入式實(shí)時(shí)處理器通過LabVIEW實(shí)時(shí)模塊進(jìn)行編程，該模塊包含面向浮點(diǎn)控制、處理、分析、數(shù)據(jù)錄入和通信的內(nèi)置函數(shù)組塊。 LabVIEW實(shí)時(shí)模塊包含多個(gè)特性，例如：

* 面向分布式嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)方便聯(lián)網(wǎng)的LabVIEW共享變量技術(shù)

* 達(dá)到微妙精度的確定性軟件定時(shí)

* 超過600個(gè)浮點(diǎn)高級(jí)控制與信號(hào)處理函數(shù)

* 現(xiàn)有C/C++代碼的集成

* 快速發(fā)布和復(fù)制現(xiàn)有系統(tǒng)的系統(tǒng)復(fù)制工具

LabVIEW FPGA模塊

您可以利用LabVIEW FPGA模塊對(duì)RIO硬件系統(tǒng)中的可重新配置的FPGA進(jìn)行快速編程，以實(shí)現(xiàn)定制控制與高速控制、I/O定時(shí)和信號(hào)處理。LabVIEW FPGA模塊具有下列特性：

* 面向現(xiàn)有HDL代碼的方便集成的組件層IP（CLIP）節(jié)點(diǎn)

* 快速架構(gòu)實(shí)時(shí)代碼和FPGA代碼的FPGA向?qū)?/p>

* 使啟動(dòng)更為方便的FPGA項(xiàng)目向?qū)?/p>

* 面向基于FPGA的控制、狀態(tài)機(jī)以及其他的實(shí)現(xiàn)的LabVIEW狀態(tài)圖模塊

* 方便開發(fā)與調(diào)試的FPGA仿真特性

* 定點(diǎn)FPGA IP函數(shù)組塊：

1. 快速付立葉變換（FFT）

2. 多通道PID

3. 信號(hào)發(fā)生器

4. 陷波濾波器

5. 察看所有的預(yù)置的LabVIEW FPGA函數(shù)和IPNet中的IP

中間件驅(qū)動(dòng)程序工具

嵌入式設(shè)計(jì)的最大挑戰(zhàn)之一便是創(chuàng)建、調(diào)試和驗(yàn)證用于集成嵌入式系統(tǒng)的所有硬件組件的、驅(qū)動(dòng)程序?qū)哟蔚能浖Ｋ璧木薮蠊ぷ髁?。在傳統(tǒng)情況下，這一集成過程是留給用戶來完成的，這使得嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程變得更為復(fù)雜和冗長(zhǎng)。

由傳統(tǒng)的Single-Board計(jì)算機(jī)與其他嵌入式系統(tǒng)供應(yīng)商提供的基本驅(qū)動(dòng)程序提高了生產(chǎn)率與性能并縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，而NI中間件驅(qū)動(dòng)程序則超越了這一基本驅(qū)動(dòng)程序。每臺(tái)支持RIO的設(shè)備均包含有驅(qū)動(dòng)程序軟件和其他的配置服務(wù)軟件。內(nèi)置的中間件驅(qū)動(dòng)程序工具包含如下功能特性：

* 面向模擬、數(shù)字、運(yùn)動(dòng)和通信I/O與FPGA間接口的內(nèi)置函數(shù)

* 面向FPGA與處理器間數(shù)據(jù)通信的傳輸函數(shù)

* 面向FPGA/處理器至存儲(chǔ)器間接口的方法

* 面向處理器至外設(shè)（RS232串口和以太網(wǎng)）間的接口的函數(shù)

* 面向高性能的多線程驅(qū)動(dòng)程序

從原型到發(fā)布的轉(zhuǎn)換

具有多個(gè)外形尺寸的RIO平臺(tái)提供了多種原型構(gòu)造與開發(fā)選項(xiàng)。CompactRIO集成系統(tǒng)與NISingle-BoardRIO為高容量嵌入式系統(tǒng)提供了最佳特性。與其他板卡層次產(chǎn)品相似，NI Single-BoardRIO嵌入式硬件要求您確保您的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)兼容需求（如電磁兼容性（EMC））一致，并支持足夠的散熱。封裝的、現(xiàn)成可用的 CompactRIO系統(tǒng)提供了這些認(rèn)證。考慮表1中的規(guī)范以確定哪一種RIO硬件最符合您的應(yīng)用需求。

表1.NI RIO硬件比較

CompactRIO模塊化系統(tǒng)

CompactRIO集成系統(tǒng)

NI Single-BoardRIO

溫度范圍

-40~70 oC

-20~55 oC

-20~55 oC

EMC認(rèn)證

√

√

?

提供機(jī)械封裝

√

√

?

混合搭配控制器與底板的能力

√

?

?

C系列插槽或拓展

4插槽或8插槽

8插槽

面向I/O拓展的3個(gè)連接端子

面向基于USB的存儲(chǔ)的全速USB主機(jī)端口

√

?

?

內(nèi)部非易逝性存儲(chǔ)

高達(dá)2 GB

高達(dá)256 MB

高達(dá)256 MB

電源供應(yīng)輸入范圍ie

Dual 9 to 35 VDC

9~35 VDC雙電源

Single 19 to 30 VDC

19~30 VDC單電源

Single 19 to 30 VDC

19~30 VDC單電源

FPGA

Xilinx Virtex FPGA

Xilinx Spartan-3 FPGA

Xilinx Spartan-3 FPGA

NI公司供稿