NIシングルボードRIOとは？

NIシングルボードRIO製品は、OEMなど数量が多く、高い性能と信頼性が求められる組込制御/データ集録アプリケーション用に設計されたものです。組込式のオープンアーキテクチャと省スペース性、柔軟性を備えた市販（COTS）ハードウェア製品を使用すると、カスタム組込システムの市場投入を早めることができます。NIシングルボードRIOはLabVIEW FPGAおよびLabVIEW Real-Timeテクノロジに基づいて動作するため、使いやすいグラフィカルプログラミングツールでシングルボードRIO組込システムの設計、プログラミング、およびカスタマイズを行うことができます。

図1．NIシングルボードRIO製品は、リアルタイムプロセッサ、FPGA、アナログ/デジタルI/Oを搭載したリアルタイムシングルボードコンピュータで、LabVIEWでプログラミングすることができます。

• OEM向け制御/データ集録アプリケーション用の組込シングルボードソリューション
• LabVIEWグラフィカルプログラミングを使用した迅速な開発
• 信頼性の高いスタンドアロン/分散操作を実現するオンボードリアルタイムプロセッサ搭載
• カスタムI/Oタイミング、制御、および処理に適したオンボードFPGA
• オンボードアナログI/OおよびデジタルI/O
• 100台以上から注文可能

NIシングルボードRIO製品は、組込リアルタイムプロセッサ、高性能FPGA、オンボードアナログ/デジタルI/Oが1つのボードに統合されたものです。全てのI/OはFPGAに直接接続されているため、タイミング制御やI/O信号処理が可能です。FPGAと組込リアルタイムプロセッサの接続には、高速PCIバスが使用されています。LabVIEWにはデータ転送メカニズムが内蔵されているため、I/OからFPGA、またはFPGAから組込プロセッサにデータを渡して、リアルタイム解析、後処理、データロギング、ネットワーク接続されたホストコンピュータとの通信などを行うことができます。

図2．NIシングルボードRIOアーキテクチャ

注：また、NIシングルボードRIO製品は、過酷な環境にも耐えうる極めて堅牢なモジュール式ソリューションとなっています。NI CompactRIOの詳細については、ni.com/compactrioを参照してください。

 

NIシングルボードRIO製品

NIシングルボードRIOは、8種類の製品をご用意しています。それらの製品は、プロセッサ速度、FPGAサイズ、メモリ容量、およびI/Oの組み合わせが異なっています。各製品の詳しい機能については、以下の表をご覧ください。

 

表1．リアルタイムシングルボードコンピュータのNI Single-Board RIOプラットフォーム

 

仕様と周辺機器

• 保管温度：-20～70℃
• 動作温度：-20～55℃
• 19 V～30 VDCの電源入力
• 周辺機器/デバイス接続用RS232シリアルポート
• ネットワーク接続用10/100 Ethernetポート
• バッテリのバックアップ付きリアルタイムクロック

I/O

NIシングルボードRIOには、以下のオンボードI/Oが搭載されています。

• 110本の3.3 V/TTLデジタル I/Oライン
• 最大32チャンネルの±10 V、16ビット、250 kS/秒アナログ入力
• 最大4チャンネルの±10 V、16ビット、100 kS/秒アナログ出力
• 最大32本の24 V工業用デジタル入力ライン
• 最大32本の24 V工業用デジタル出力ライン

シングルボードRIOシステムには、最大3台のCシリーズI/Oモジュールを接続できます。電圧、電流、熱電対、RTD、加速度計、歪みゲージなどの入力、最大±60 Vの同時サンプリングアナログI/O、12、24、および48 Vの工業用デジタルI/O、5 V/TTLデジタルI/O、カウンタ/タイマ、パルス生成、高電圧/電流リレーなど、様々な種類のCシリーズI/Oに対応しています。これらのモジュールは、幅広い電圧範囲と工業用信号タイプに対応した信号調節機能を内蔵しているため、Cシリーズモジュールから直接センサやアクチュエータに接続できます。オープンプラットフォームなので、独自のカスタムI/Oモジュールを作成してI/O、通信などアプリケーション特有のニーズに対応することができます。

図3．60種類を超えるCシリーズI/Oおよび通信モジュールの最大3台を接続して、NIシングルボードRIO製品にI/O機能を追加したり、独自のカスタムI/Oモジュールを作成したりできます。

 

FPGA

組込FPGAとは、LabVIEW FPGAツールを使ってプログラミングできる再構成可能な高性能チップです。以前は、VHDLのような複雑な設計言語を習得しなければFPGAをプログラミングすることはできませんでした。しかし、LabVIEWツールを使うことで、誰でもFPGAのプログラミングとカスタマイズができるようになりました。FPGAハードウェアをCompactRIOに組込むことで、アナログ/デジタルI/Oのカスタムタイミング、トリガ、同期、制御、および信号処理機能を実装することが可能となります。LabVIEW FPGAのオープン環境を利用すれば、既存のVHDLコードやIPコアを統合することができます。

 

リアルタイムプロセッサ

NIシングルボードRIO製品には、信頼性の高いWind River社のVxWorksリアルタイムオペレーティングシステム上でLabVIEW Real-Timeアプリケーションを確定的に実行する、Freescale社の工業用266 MHz/400 MHｚ MPC5200プロセッサが採用されています。LabVIEWには、CompactRIO組込システム内のFPGAとリアルタイムプロセッサ間でデータを送受信するための関数が搭載されています。600種類以上の標準LabVIEW関数の中から必要な関数を選んで、リアルタイム制御、解析、データロギング、通信を行えるマルチスレッド組込システムを構築することができます。また、既存のC/C++コードをLabVIEW Real-Timeコードに統合して、開発時間を短縮することもできます。

 

アプリケーション例

低価格ながら信頼性が高く、大量の組込み計測・制御アプリケーションに適したNIシングルボードRIO を使用すれば、様々なアプリケーションの難題に対処することができます。特に以下のアプリケーションに最適です。

• 医療機器の制御
• ロボットおよび無人車両の制御
• 装置の状態監視・保護
• 組込データロギング
• 電力監視/パワーエレクトロニクス制御
• モバイル/ポータブルNVH（騒音、振動、乗り心地）解析

 

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NIシングルボードRIO製品選択ガイド