新型CompactRIO实时控制器为工业和嵌入式应用提供了更高的性能

现在，工程师们可以使用可重配置的CompactRIO平台所提供的高性能实时嵌入式应用。新型的NI cRIO-9014和NI cRIO-9012实时控制器集成了Freescale公司和Wind River公司的技术，和以往的控制器相比，它们有着2倍的处理器速度，2倍的内存和高达4倍的非易失性存储器，使得工程师们在设计应用系统(如机器控制和监测、车内数据采集和控制、嵌入式系统原型设计和范围广泛的工业领域，如汽车、军事、工业设备、能源及环境中等)时，获得进一步的性能提升。

特色之一：实时控制器使用了Freescale MPC5200实时处理器

新型的NI cRIO-9014和NI cRIO-9012控制器使用Freescale MPC5200嵌入式处理器，该处理器使用了Power Architecture™技术，是要求稳定而低功耗应用的高性能理想解决方案之一。cRIO-901x系列控制器的参数有：

• 用于智能化独立运行的小型、稳定、高可靠性的嵌入式实时处理器
• 执行功能强大的浮点算法时有确定的实时性能
• 400 MHz的Freescale MPC5200的实时处理器
• 内建有FTP/HTTP服务器和LabVIEW远程Web服务器的10/100BaseT以太网端口
• 用于USB存储设备的高速USB端口
• 用于连接外围设备的RS232串行端口
• 可容错的文件系统
• 使用双9-35V直流电源输入的低功耗系统
• -40-70 ºC 的温度范围

图1. 新型cRIO-901x  CompactRIO嵌入式实时控制器

这两款控制器有着非常高的稳定性、可靠性和极低的功耗，它们使用双9-35V的直流电源输入为CompactRIO机箱和模块提供隔离的电源，同时可以工作在-40 至70 °C的温度范围内。cRIO-901x系列控制器在上电时接受9-35V的直流电源，在工作时使用6-35V的直流电源，所以它们可以使用电池或太阳能，在远程应用中长时间地工作。

利用10/100 Mb/s以太网端口，用户可以在网络和内建的Web（HTTP）及文件（FTP）服务器间进行通信编程。对于额外的存储功能，cRIO-901x控制器有着高速的USB主机端口，在需要额外存储器的嵌入式日志应用中，用户可以连接到外部的USB存储介质（flash磁盘或者硬盘）上。同时，在cRIO-901x控制器上还包含了可容错的文件系统，这增加了数据日志应用的可靠性。

“工程师们需要帮助他们更快、更好、更低成本地创建嵌入式系统的开发平台。我们与NI公司合作，在CompactRIO图形化系统设计平台中引入了Power Architecture技术和Freescale公司的MPC520处理器，为工程师们进行嵌入式系统开发提供了更精简的方法。”

Steve Rosebaugh，Freescale公司Infotainment, Multimedia and Telematics部门的高级产品经理。

相比于以往的CRIO产品，新型cRIO-901x系列控制器在性能上有着大幅度的提升。cRIO-901x系列控制器以相同的价格为用户提供了2倍的处理器速度，2倍的内存容量和至少2倍的非易失性存储器容量，为单点控制、数据记录和数据传输等应用提供了更高的性能。这使得工程师们可以更容易地使用COTS硬件来创建成本节约的嵌入式解决方案。

表1. 硬件规格比较（新推出的cRIO-901x 与cRIO-900x系列控制器）

 

 

 

	新型 cRIO-9014	cRIO-9004	新型 cRIO-9012	cRIO-9002	变化
处理器速度	400 MHz	200 MHz	400 MHz	200 MHz	2倍
RAM存储器容量	128 MB	64 MB	64 MB	32 MB	2倍
非易失性存储器容量	2 GB	512 MB	128 MB	64 MB	高达4倍
价格	$2699	$2699	$1499	$1499	无

 

 

 

 

CompactRIO嵌入式系统和LabVIEW使得我们可以使用同一个硬件平台来创建多个高性能的机器测试和监控解决方案。新的cRIO-9012和cRIO-9014控制器带来的性能提升使得我们可以在监控应用中直接利用分布式CompactRIO系统进行更多的信号处理。”

Don Owen，Xerox公司软件工程师

软件特色之一是在可靠的VxWorks RTOS上运行的LabVIEW Real-Time软件。

cRIO-9014和cRIO-9012使用LabVIEW Real-Time Module进行编程，在Wind River公司的实时操作系统（RTOS）上运行，以获得极高的可靠性和确定性。借助于cRIO-901x实时控制器，工程师们可以使用VxWorks RTOS技术及LabVIEW图形化编程工具来快速地设计、原型化并且配置出定制的COTS嵌入式系统。LabVIEW开发者们可以在新型的处理器上，使用数百项内建的LabVIEW VI，它们为嵌入式系统设计提供了高效的设计方法。LabVIEW Real-Time Module包含如下特性：

• 便于实时目标机和计算机进行网络通信的LabVIEW共享变量技术
• 拥有微秒级分辨率的确定的时序
• 超过600种的分析函数
• 对现有C/C++代码的整合
• 支持在外部USB磁盘上进行数据记录
• 用于单点数据采集的最优化算法
• 更多高效的线程间通信方式
• 用于快速复制现有系统的系统复制工具
• PID工具包中更快速的PID算法
• FPGA向导来迅速构建实时的FPGA代码

 

 “设备软件的复杂度正在指数性的增加，这使得工程师们进行高效开发变得十分的困难。我们认为图形化系统设计是一种非常有价值的方法，它可以快速完成设备软件从设计到开发的过程。最新的VxWorks RTOS技术与易于使用的LabVIEW快速开发编程工具及CompactRIO平台相结合，为设备软件工程师们的设计提供了功能强大而且灵活的基石，这样它们可以专注于完整的系统并且实现客户最为关心的特性。”

Warren Kurisu,Wind River公司的产品管理经理

利用新型的处理器和新的RTOS，相比于以往的系统，cRIO-901x系列的软件性能有着显著的提升。

表2. 性能测试结果（新型的cRIO-901x 与cRIO-900x）

 

 

测试项目	改进
单点实时PID控制（单通道）	1.3倍
单点实时PID控制（16通道）	3.6倍
软件抖动	2.2倍
中断响应时间	1.8倍
DMA传输	2.4倍

 

应用案例

凭借其高性能、灵活、稳定及尺寸的优势，CompactRIO系统为诸如嵌入式系统原型设计、机器控制和监控、车载数据记录和汽车、军事、工业设备、能源和环境等范围广泛的工业应用提供了灵活的解决方案。

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车载数据采集和控制

CompactRIO提供了稳定、灵活、智能化的嵌入式系统，它可以使用在范围广泛的车载数据采集和控制应用中，如数据记录、噪声、振动和谐波（NVH）测试、快速控制原型化以及一系列的交通工具中，如汽车、军事、航空、铁路等等。

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机器控制

通过将可靠的实时技术与可重新配置的高速FPGA技术相结合，CompactRIO为开发定制的机器控制应用提供了理想的解决方案，这些应用包括工业设备、能源、环境、半导体和生物医学等。

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嵌入式系统原型设计

使用高层次的LabVIEW编程工具，嵌入式系统工程师们正在使用CompactRIO COTS硬件工具来快速地原型化甚至部署范围广泛的自定义嵌入式系统。

查看嵌入式系统原型设计的解决方案

工业机器监控

使用稳定的、高速I/O和实时处理功能，工程师们在范围广泛的工业机器监控应用中使用CompactRIO来创建灵活的振动分析和记录解决方案。使用实时处理器和FPGA，用户们还可以在机器保护应用中使用该平台。

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关于图形化系统设计

图形化系统设计是一种革命性的方法，它解决了将直观的图形化编程和灵活的商业可用硬件进行结合的设计挑战，来帮助工程师和科学家们更高效地设计、原型化并部署嵌入式系统。使用图形化系统设计方法，使得用户可以在整个阶段中都使用同一种环境，来提高生产效率、节约成本，并且将嵌入式技术应用到专业领域。CompactRIO图形化系统设计构架结合了模块化I/O和内建的信号调理功能、可重新配置的FPGA用于自定义I/O的控制、时序、触发和同步，以及用于独立、确定性浮点分析、控制和记录的实时处理器等。

 

关于CompactRIO

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