Overview
透過 NI CompactDAQ USB 與乙太網路的資料擷取 (DAQ) 系統,即可於多組程式設計環境 (包含 ANSI C/C++、C#,與 Microsoft Visual Basic .NET) 中開發量測與測試應用。而 NI LabVIEW 圖形化開發環境對軟/硬體的強大整合功能,可將 NI CompactDAQ 系統的效能發揮到極致。
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圖 1. 整合 NI CompactDAQ 與 LabVIEW 之後,將可提升應用效能。
何謂 LabVIEW?
NI LabVIEW 為圖形化程式設計環境,以直覺式的圖案與接線建構流程圖,可開發完整的量測、測試,與控制系統。LabVIEW 可整合數千款硬體裝置 (當然包含 NI ComactDAQ) 且已內建數百筆函式庫,適用於高階的分析作業與資料呈現。此工業級標準的工具,可透過多組裝置進行量測、及時分析資料,並建立客制化的報表。
圖 2. LabVIEW 是以圖形進行程式設計並呈現資料流,可開發應用、輕鬆維護,且簡單明瞭。
專業的使用者介面
透過多種拖曳式的控制、圖表,與 3D 呈現工具,LabVIEW 可迅速建立圖形化的使用者介面。使用者僅需透過滑鼠右鍵的功能表,即可迅速客制化內建控制功能的位置、尺寸、外觀,與顏色。LabVIEW 亦可協助使用者建立所需的控制面板,或整合客制的影像與標誌。透過可程式化的存取作業,可於執行時間替換使用者介面的外觀。
圖 3. 可完全客制 LabVIEW 人機介面的外觀與質感。
透過 DAQ Assistant 自動產生程式碼
以 LabVIEW 程式設計 NI CompactDAQ,已是「將資料從外接硬體傳送至電腦」最簡單且迅速的方式。透過 LabVIEW 與 DAQ 小幫手 (DAQ Assistant),僅需輕點滑鼠即可開始首次量測。DAQ Assistant 為組態架構的公用程式,可逐步引導使用者完成設定到接線的量測流程。DAQ Assistant 可自動偵測 NI CompactDAQ 機箱與 C 系列 I/O 模組,並產生所有必須的程式碼,可省下最多 80% 的開發時間。針對更複雜的應用,則可透過 NI-DAQmx application programming interface (API) 以程式設計的方式建構量測作業,並以圖形化的函式與架構指定時序、觸發,與同步化參數。

圖 4. DAQ Assistant 可逐步設定量測作業,並自動產生 LabVIEW 圖形化程式碼。
分析與報表製作
LabVIEW 內含數百筆分析與訊號處理函式,可讓使用者進一步了解量測資料;另有報表產生功能,可摘要、包裝,並呈現資訊。一旦透過如 DAQ Assistant 的功能而擷取資料後,即可將資料接線分接至行內展開 (Inline) 的分析函式區塊。接著再將結果分接至報表產生函式。LabVIEW 並具備數個初階的 Express VI,可協助設定並產生文字式或 HTML 報表。使用者可於 Microsoft Excel 中開啟報表,或透過程式設計的方式,將報表傳送至本端/網路印表機。

圖 5. 透過 LabVIEW 的資料流程式設計功能,即可於資料擷取期間使用 Inline Analysis 與 Reporting。
平行程式設計多組時序引擎
目前僅有少數系統可針對單一儀器,可同時量測低速 DC 資料與高速動態訊號。透過 NI CompactDAQ,即可於加速規量測模組旁邊安裝熱電偶模組,並同步進行擷取。NI CompactDAQ USB 與乙太網路機箱,即具備多組類比輸入時序引擎,意即所有類比輸入模組均可整合而為最多 3 個模組集合 (Set)。這些集合亦所謂的工作細項 (Task),且由於各個集合均於機箱背板中具備獨立的時序引擎,因此可各自擁有不同的執行速率。因此不需特別降低系統速度,以配合較低速度的資料。另可外加最多 4 組硬體時脈的工作細項 (包含類比輸出與數位 I/O),讓單一機箱可達最多 7 組工作細項。
如圖 6 的獨立 DAQ Assistant 所示,在 LabVIEW 中各個時序引擎,均可各自於程式圖上的迴圈中執行。在多核心系統中,亦可為各個工作細項指派處理器。使用 NI CompactDAQ 的時序與同步化功能,再搭配 LabVIEW 的最佳化多核心效能,即可將 Windows 電腦的投資與效能發揮到極致。圖 6 則是單一系統透過不同速率的多個模組,呈現機箱與 LabVIEW VI 的關係。
圖 6. 在獨立的平行迴圈中,以不同的取樣率執行多組工作細項。
可至 NI CompactDAQ 測試 Demo 影片 觀看作業中的混合感測器量測系統。
以 TDMS 直接串流至磁碟
NI CompactDAQ 系統可迅速擷取大量資料。目前已有多款 NI CompactDAQ C 系列模組 (如 NI 9215 與 NI 923x 系列) 內建多組 ADC。進而讓模組本身即可處理越來越多的資料量。若要協助 LabVIEW 中的資料記錄作業,則可從 NI-DAQmx API 將資料直接串流為 Technical Data Management Streaming (.TDMS) 檔案。TDMS 記錄作業可針對原始資料,將之從 NI CompactDAQ 寫入至磁碟,而略過 Windows 緩衝記憶體,進而達到極高的串流速率。圖 7 顯示 LabVIEW 的 Configure Logging VI,正將資料直接串流至磁碟。請注意,此程式碼不需 File I/O 上的函式,即可直接記錄至硬碟。此功能已內建於硬體驅動程式的呼叫元與 DAQ Assistant 中,可簡化程式設計的流程。
圖 7. 在 LabVIEW 與 NI-DAQmx 中,以 TDMS 將資料直接串流至磁碟,而略過 Windows 的緩衝記憶體。
若要進一步了解 LabVIEW 的 TDMS 檔案,可參閱「於 LabVIEW 中寫入 TDM 與 TDMS 檔案」應用說明。
建議使用的系統與報價
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