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PDF개요
디자인의 초반부에 배포 하드웨어 디자인을 계획하게 되면 시장 출시 시간이 단축됩니다. 배포된 제품에서 프로토타입된 하드웨어 및 소프트웨어를 사용할 수 있으므로 재작업을 줄이고 더욱 안정성있는 임베디드 시스템 또는 머신을 더욱 신속하게 배포할 수 있습니다.
목차
NI 재구성 가능한 I/O (RIO) 배포 커브
그림 1. NI RIO 배포 커브: RP (Rapid Prototyping)에서 저가형 배포에 이르는 작업 수행
내쇼날인스트루먼트는 일반적인 재구성가능한 I/O (RIO) 아키텍처를 공유하는 다양한 상용 (COTS) 하드웨어를 제공합니다. 본 아키텍처는 리얼타임 프로세서, FPGA, 및 다양한 I/O (아날로그, 디지털, 모션 및 통신 I/O 등)을 통합합니다. 본 표준 아키텍처 및 NI LabVIEW 그래픽 개발 도구를 사용하면, 더욱 유연성있는 고성능 하드웨어로 임베디드 시스템 및 산업용 모니터링 및 컨트롤 머신을 신속하게 설계하고 프로토타입할 수 있습니다. 완벽한 코드 재사용으로, 동일한 하드웨어 아키텍처를 사용하여 사용자의 프로토타입을 가격 최적화된, 배포된 시스템으로 신속하게 전환할 수 있으므로 비용 절감 및 시장 출시 시간이 단축됩니다.
“NI의 CompactRIO 임베디드 시스템 및 LabVIEW그래픽 도구를 사용하여 Visica2 의학 디바이스내에서 컨트롤 시스템을 신속하게 설계, 프로토타입 및 배포할 수 있었으며, 우리의 시장 출시 시간 목표를 달성하였을 뿐 아니라, 맞춤 하드웨어를 구축할 필요가 없었으므로 비용도 절감할 수 있었습니다. RIO 아키텍처 및 새로운 저가형 하드웨어를 통해, 대량의 머신을 배포할 때 소프트웨어를 재설계하거나 새로운 디자인을 처음부터 시작해야 할 필요 없이 신속하게 저가형 하드웨어를 사용할 수 있었습니다.”
Jeff Stevens (Sanarus Medical사, 시스템 엔지니어)
NI Single-Board RIO 임베디드 컨트롤 및 수집 하드웨어
새로운 NI Single-Board RIO 임베디드 제품은 NI RIO 배포 옵션 제품군을 저가형의 보드 레벨 임베디드 하드웨어로 확장합니다. 여기서 또한, 표준 NI RIO 아키텍처 및 LabVIEW를 사용하면, 모듈형의 유연성있는 CompactRIO로 임베디드 시스템을 신속하게 프로토타입할 수 있으며, 새로운 저가형 보드 레벨 NI Single-Board RIO 임베디드 하드웨어로 신속하게 배포할 수 있습니다. 프로토타입에서 배포에 이르기까지 동일한 LabVIEW 코드를 재사용할 수 있으므로, 시장 출시 시간을 단축할 수 있으며 임베디드 디바이스 및 머신 안정성이 증대됩니다. 새로운 NI Single-Board RIO 제품은 다음의 특징을 갖추고 있습니다.
- 단일 보드 임베디드 컨트롤 및 수집
- LabVIEW 그래픽 프로그래밍 및 신속한 개발을 위한 미들웨어 드라이버 도구
- 안정성있는 독립형 작동 및 신호 처리를 위한 온보드 리얼타임 프로세서
- 맞춤형 I/O 타이밍 및 프로세싱을 위한 온보드 FPGA 칩
- 온보드 아날로그 I/O 및 디지털 I/O
- 보드 레벨 임베디드 디자인을 위한 저가형 RIO 시스템
그림 2. NI Single-Board RIO는 프로세서, FPGA, 및 아날로그 및 디지털 I/O를 LabVIEW 그래픽 도구로 프로그램할 수 있는 단일 보드에 통합합니다.
각 NI Single-Board RIO 디바이스는 임베디드 리얼타임 프로세서, 고성능 FPGA, 온보드 아날로그 및 디지털 I/O를 단일 보드에 통합합니다. NI의 모든 RIO 하드웨어와 마찬가지로, 모든 I/O는 FPGA에 직접 연결되어 있으므로 타이밍 및 I/O 신호 프로세싱의 낮은 레벨의 맞춤화를 제공합니다. FPGA는 고속 PCI 버스를 통해 임베디드 리얼타임 프로세서에 연결되어 있습니다. LabVIEW는 I/O에서 FPGA로 데이터를 전송하고 또한 FPGA에서 임베디드 프로세서로 데이터를 전송하여 리얼타임 분석, 후프로세싱, 데이터 로깅 또는 네트워크 연결된 호스트 컴퓨터와 통신 등을 수행하기 위해 데이터 전송 매커니즘을 내장합니다.
“우리는 LabVIEW 및 CompactRIO를 사용하여 FedEx 시스템을 신속하게 프로토타입할 수 있었으며 NI Single-Board RIO를 사용하여 최종 배포 솔루션을 구축할 수 있었습니다. 이 모든 것을 수행하는 데에 1년도 채 걸리지 않았습니다. …NI가 제공하는 하드웨어 및 소프트웨어로 임베디드 시스템을 신속하게 프로토타입하고 배포할 수 있었다는 사실이 결정적인 성공의 요인입니다. NI의 도구를 사용하지 않았더라면 촉박한 일정을 소화할 수 없었을 것입니다.”
Jeremy Snow (Ventura Aerospace사 회장)
LabVIEW로 임베디드 시스템을 신속하게 배포
LabVIEW 그래픽 개발 환경으로, 동일한 LabVIEW 프로젝트를 사용하여 임베디드 컨트롤, 모니터링, 프로세싱 및 로깅 어플리케이션을 위한 리얼타임 프로세서, 재구성가능한 FPGA 및 RIO임베디드 시스템의 I/O를 프로그래밍할 수 있습니다. 특수 LabVIEW 모듈로, 리얼타임 프로세서 (LabVIEW Real-Time Module) 및 FPGA (LabVIEW FPGA Module)를 프로그램할 수 있습니다. LabVIEW에는 또한 광범위한 미들웨어 드라이버 세트가 있어, RIO 임베디드 시스템의 모든 하드웨어 컴포넌트를 통합하는 것이 (아날로그 및 디지털 I/O, FPGA, 프로세서, 주변기기, 메모리 등) 편리해집니다.
그림 3. LabVIEW Project로 프로세서, FPGA, 및 I/O를 위한 모든 코드 관리 및 쓰기
LabVIEW Real-Time Module
시스템 내의 임베디드 리얼타임 프로세서는 부동 소수점 컨트롤, 프로세싱, 분석, 데이터 로깅, 통신을 위한 내장된 함수 블록이 있는 LabVIEW Real-Time Module로 프로그램됩니다. LabVIEW Real-Time Module에는 다음과 같은 기능이 있습니다.
- LabVIEW shared variable technology for easy networking of distributed embedded real-time systems
- Deterministic software timing with microsecond resolution
- More than 600 floating-point advanced control and signal processing functions
- Integration of existing C/C++ code
- System replication tools to quickly deploy and duplicate existing systems
LabVIEW FPGA Module
맞춤형 및 고속 컨트롤, I/O 타이밍 및 신호 프로세싱을 위해 LabVIEW FPGA Module을 사용하면 RIO 하드웨어 내에서 재구성가능한 FPGA를 신속하게 프로그램할 수 있습니다. LabVIEW FPGA Module은 다음과 같은 기능을 갖추고 있습니다.
- 기존 HDL 코드를 편리하게 통합하기 위한 Component Level IP (CLIP) 노드
- 리얼타임 및 FPGA 코드를 신속하게 설계하기 위한 FPGA 마법사
- 편리한 시작을 위한 FPGA 프로젝트 마법사
- FPGA 기반 컨트롤, 상태 머신 및 기타 실행을 위한 LabVIEW Statechart Module
- 간편한 개발 및 디버깅을 위한 FPGA 시뮬레이션 기능
- 고정 소수점 FPGA IP 함수 블록
- Fast Fourier transform (FFT)
- 멀티채널 PID
- 신호 생성기
- 노치 필터
- IPNet에서 미리 내장된 LabVIEW FPGA 함수 및 IP 확인
미들웨어 드라이버 도구
임베디드 설계시에 가장 큰 어려움은 임베디드 시스템의 모든 하드웨어 컴포넌트를 통합하기 위해 드라이버 레벨의 소프트웨어 스택을 생성, 디버깅, 및 검증해야 한다는 점입니다. 기존에는 본 통합 과정이 사용자에게 맡겨졌기 때문에 임베디드 시스템 설계 프로세스가 복잡하고 오랜 시간이 소요되었습니다.
NI 미들웨어 드라이버는 기존 단일 보드 컴퓨터 및 다른 임베디드 시스템 제공업체가 공급하던 기본 드라이버를 능가하므로 생산성 및 성능이 증대되며 시장 출시 시간이 단축됩니다. 드라이버 소프트웨어 및 추가 구성 서비스 소프트웨어가 모든 RIO 지원 디바이스에 포함되어 있습니다. 내장된 미들웨어 드라이버 도구에는 다음의 기능이 포함됩니다.
- 아날로그, 디지털, 모션, 통신 I/O 및 FPGA간 인터페이스를 위한 내장된 함수
- FPGA 및 프로세서간 데이터 통신을 위한 전송 함수
- FPGA/프로세서를 메모리로 인터페이스하기 위한 메소드
- 프로세서를 주변기기로 인터페이스하기 위한 함수 (RS232 시리얼, 이더넷)
- 고성능을 위한 멀티스레드 드라이버
프로토타입에서 배포로 전환
여러 개의 폼팩터가 있는 RIO 플랫폼은 다양한 프로토타입 및 배포 옵션을 제공합니다. CompactRIO 통합된 시스템 및 NI Single-Board RIO는 대용량 임베디드 시스템을 위한 최적의 기능을 제공합니다. 다른 보드 레벨의 제품과 마찬가지로, NI Single-Board RIO 임베디드 하드웨어를 위해서는 사용자의 디자인이 표준 준수 조건인 EMC (electromagnetic compatibility) 등을 만족해야 합니다. 상용되는 CompactRIO 시스템은 다음 인증을 제공합니다. 테이블 1의 스펙을 통해 어떤 RIO 하드웨어가 어플리케이션에 가장 적합한지 결정하십시오.
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CompactRIO 모듈형 시스템 |
CompactRIO 통합형 시스템 |
NI Single-Board RIO |
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온도 범위 |
-40 ~ 70 ºC |
-20 ~ 55 ºC |
-20 ~ 55 ºC |
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EMC 준수 |
√ |
√ |
− |
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기계 엔클로저 제공 |
√ |
√ |
− |
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컨트롤러 및 섀시 믹스 앤 매치 기능 |
√ |
− |
− |
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C 시리즈 슬롯 또는 확장 |
4 또는 8 슬롯 |
8 슬롯 |
확장 I/O를 위한 3개 커넥터 |
| LabVIEW Real-Time 스캔 모드 지원 | √ (cRIO-9103, cRIO-9104) | √ (cRIO-9073, cRIO-9074) | − |
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USB-기반 저장을 위한 Full-speed USB 호스트 포트 |
√ |
− |
− |
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내부 비휘발성 스토리지 |
최고 2 GB |
최고 256 MB |
최고 256 MB |
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전원 공급 입력 범위 |
듀얼 9 ~ 35 VDC |
단일 19 ~ 30 VDC |
단일 19 ~ 30 VDC |
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FPGA |
Xilinx Virtex FPGA |
Xilinx Spartan-3 FPGA |
Xilinx Spartan-3 FPGA |
테이블 1. NI RIO 하드웨어 비교
CompactRIO 및 NI Single-Board RIO에 대해 더 알아보기
시스템 구성하는 방법 알아보기
법적 정보
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