NI 單卡式 RIO 嵌入控制與擷取

NI 單卡式 RIO 產品具有高效能與高可靠性，適用於大量的嵌入式控制與擷取應用。嵌入式工程師可使用這些即時的單機板電腦，將這些包含 I/O 的嵌入式系統迅速上市。NI 單卡式 RIO 是由 NI LabVIEW FPGA 與 LabVIEW Real-Time 技術提供相關功能，讓工程師透過簡單易用的程式設計工具，進行 NI 單卡式 RIO 嵌入式系統的設計、客制化，與程式設計。

 

圖 1. NI 單卡式 RIO 為即時的單機板電腦，包含即時處理器、FPGA，與類比/數位 I/O，並可透過 LabVIEW 進行程式設計

 

• 單卡式的嵌入式控制與擷取功能
• NI LabVIEW 圖形化程式設計工具可迅速進行開發
• 內建即時處理器，適用於獨立操作與訊號處理
• 內建 FPGA 晶片，適用於客制化 I/O 時脈與處理作業
• 內建類比與數位 I/O
• 低價位的系統，適用於機板層級的嵌入式設計

各組 NI 單卡式 RIO，均於單一機板中整合嵌入式即時處理器、高效能 FPGA、類比 I/O，與數位 I/O。所有 I/O 均直接連至 FPGA，提供較低客制化程度的時脈與 I/O 訊號處理功能。FPGA 透過高速 PCI 匯流排連接嵌入式即時處理器。LabVIEW 並內建資料傳輸機制，可將資料從 I/O 傳輸至 FPGA；亦可由 FPGA 傳輸至嵌入式處理器，適用於即時分析、後處理、資料記錄，或溝通網路連結的主機電腦。

圖 2. NI 單卡式 RIO 的架構

 

注意：CompactRIO 為封裝的嵌入式系統，包含堅固耐用的機器外殼，以用於嚴苛的環境中。

 

NI 單卡式 RIO 產品

目前提供 8 款 NI 單卡式 RIO 產品。此 8 組系統透過處理器速度、FPGA、記憶體總額，與 I/O 整合度而有所不同。下表為相關資訊與特殊功能。

表 1. 即時、單機板電腦的 NI 單卡式 RIO 平台

 

NI 單卡式 RIO 產品包含下列規格與週邊：

• -20 ~ 70 °C 儲存溫度
• -20 ~ 55 °C 作業溫度
• 19V-30 VDC 電源供應輸入
• RS-232 序列埠可連接週邊與介面卡
• 網路連結的 10/100 乙太網路埠
• 最多 256 MB 非揮發性儲存裝置
• 最多 128 MB RAM
• 具電池備份功能的即時時脈

 

類比/數位 I/O 與擴充 I/O

下列 I/O 可搭配 NI 單卡式 RIO：

• 110 個 3.3 V/TTL 的數位 I/O 通道
• 最多 32 個 ±10 V、16 位元解析度、250 kS/s 取樣率的類比輸入
• 最多 4 個 ±10 V、16 位元解析度、100 kS/s 取樣率的類比輸出
• 最多 32 個 24 V 的工業級數位輸入通道
• 最多 32 個 24 V 的工業級數位輸出通道

針對擴充 I/O，則每組單卡式 RIO 系統可插入最多 3 個 C 系列 I/O 模組。C 系列 I/O 包含電壓、電流、熱電偶、RTD、加速規，與應變規輸入；最多 ±60 V 同步取樣類比 I/O；12、24，與 48 V 工業級數位 I/O；5 V/TTL 數位 I/O；計數器/計時器；脈波產生功能；高電壓/電流繼電器。由於針對延伸的電壓範圍或工業級訊號類型，模組均內建訊號處理，因此可直接將 C 系列模組連接至感測器與致動器。由於此為開放式平台，因此可建立所需的客制 I/O 模組，以符合應用的特殊 I/O 或通訊需要。

圖4. 針對超過 60 種的 C 系列 I/O 與通訊模組，工程師可連接其中最多 3 個模組，將 I/O 功能新增至任何 NI 單卡式 RIO 產品，或建立所需的客制 I/O 模組。

 

可重設 FPGA

嵌入式 FPGA 為高效能的可重設晶片，讓工程師使用 LabVIEW FPGA 工具進行程式設計。一般來說，FPGA 設計者均必須學習並使用如 VHDL 的複雜設計語言，以針對 FPGA 進行程式設計。現在，任何工程師均可使用圖形化的 LabVIEW 工具，以進行 FPGA 的客制化與程式設計。透過嵌入於 CompactRIO 中的 FPGA 硬體，即可針對類比與數位 I/O 建置客制時脈、觸發、同步化、控制，與訊號處理功能。LabVIEW FPGA 為開放式環境，可整合現有的 VHDL 程式碼或 IP 核心。

 

內建 Real-Time 處理器

NI 單卡式 RIO 產品具有工業級的 266 MHz 或 400 MHz Freescale MPC5200 處理器，可於 Wind River VxWorks 即時作業系統中精確執行 LabVIEW Real-Time 應用。LabVIEW 所內建的函式，可於 CompactRIO 嵌入式系統中轉換 PFGA 與即時處理器之間的資料。選擇超過 600 種的 LabVIEW 內建函式，以建立多執行緒的嵌入式系統，適用於即時控制、分析、資料記錄，與通訊作業。亦可整合現有的 C/C++ 程式碼與 LabVIEW Real-Time 程式碼，以節省開發時間。

 

應用範例

透過可靠、低價位的 NI 單卡式 RIO，與其可相容於大型嵌入式量測與控制應用的特性，即可解決多種工業與應用的難題。範例包含：

• 醫療設備監測與控制
• 機器人與無人載具控制
• 機器狀態監控與保護
• 嵌入式資料記錄
• 電力監控與電力電子控制
• 可攜式聲振粗糙度 (NVH) 分析

 

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