NI LabVIEW RIO​架构​介绍

概览

NI LabVIEW​可​重​配置​I/​O (RIO)​架构​是​NI​图形​化​系统​设计​平台​的​一个​整体​部分。 图形​化​系统​设计​方法​作为​如今​设计、​原型​和​部署​测​控​系统​的​主流​方式​之一，​将​NI LabVIEW​开放​的​图形​化​编​程​环境​与​商业​现成​可用​(COTS)​硬件​相​结合，​大大​简化​开发，​并​提供​了​自​定义​设计​的​能力，​帮助​工程​师​实现​更高​质量​的​设计。

内容

·  NI LabVIEW RIO​架构

·  NI RIO​硬件​设备

·  RIO​探究

NI LabVIEW RIO​架构


图​1. RIO System Architecture

NI LabVIEW RIO​架构​基于​以下​四​个​部分： 处理​器、​可​重​配置​的​现场​可​编​程​门​阵​列​(FPGA)、​模​块​化​I/​O​硬件​以及​图形​化​设计​软件。 借助​这​四​个​部分​的​组合，​您​可​获得​高性能​I/​O​和​前所未有​的​系统​定​时​控制​灵活​性，​从而​快速​开发​自​定义​硬件​电路。

处理器

处理​器​用于​部署​代码，​以​实现​与​FPGA​等​其它​处理​单元​的​通信、​连接​外围​设备、​记录​数据​以及​运行​应用​程序。 NI​提供​各种​组成​结构​的​RIO​硬件​系统，​包括​基于​Microsoft Windows​操作​系统​且​具有​对称​多​处理​(SMP)​的​高性能​多核​系统​以及​NI Single-​Board RIO​和​CompactRIO​等​紧凑​型​实​时​嵌入式​系统。

FPGA

可​重​配置​FPGA​是​RIO​硬件​系统​架构​的​核心。 它​用于​帮助​处理​器​分担​密集​型​任务，​具有​极​高​的​吞吐量，​提供​了​确定​性​执行。 FPGA​直接​连接​至​I/ O​模​块，​可​实现​每​个​模​块​I/​O​电路​的​高性能​访问、​无限​制定​时、​触发​和​同步​灵活​性。 由于​每​个​模​块​而​没有​通过​总​线​而是​直接​连接​到​FPGA，​因而​相比​其他​工业​控制器，​该​架构​几乎​不会有​任何​系统​响应​控制​延迟。

​由于​FPGA​的​高速​特性，​RIO​硬件​经常​用于​搭建​集成​了​高速​缓冲​I / O、​超​快速​控制​循环​或​自​定义​信号​滤波​的​控制器​系统。 例如，​借助​FPGA， CompactRIO​机​箱​能够​以​100 kHz​的​速率​同时​执行​超过​20​个​模拟​PID​控制​循环。 此外，​由于​FPGA​在​硬件​上​运行​所有​代码，​因此​它​提供​了​高​可靠性​和​确定​性，​非常​适合​用于​基于​硬件​的​互​锁、​自​定义​定​时​和​触发​以及​无​需​定制​电路​的​传感器​自​定义。

模​块​化​I/O

NI C​系列​I/ O​模​块​包含​隔离、​转换​电路、​信号​调理​以及​可与​工业​传感器/​执行​器​直接​连接​的​内​置​连接​口。 通过​提供​各种​连​线​选项​和​将​连接​器​接​线​盒​集成​到​模​块​内，​RIO​系统​显著​降低​了​对​空间​的​需求​和​现场​连​线​成本。


图​2. NI RIO​系统​可​通过​100​多种​I/​O​模​块​连接​至​几乎​所有​传感器​或​激励​器。

通过​100​多个​NI​和​第三​方​开发​的​C​系列​I/​O​模​块，​该​架构​几乎​可​连接​至​任何​传感器​或​执行​器。 此外，​借助​NI cRIO-9951 CompactRIO​模组​开发​工具​包，​您​可以​开发​自​定义​模​块​来​满足​特定​应用​需求。

LabVIEW​开发​平台

NI​针对​嵌入式​应用​的​图形​化​系统​设计​提供​了​完善​的​开发​方案，​帮助​用户​借助​统一​的​软件​平台​有效​实现​系统​的​设计、​原型​与​部署。 借助​LabVIEW​图形​化​系统​设计​软件，​您​可以​开发​处理​器​所需​的​应用​程序、​在​FPGA​上​集成​自​定义​测量​电路​以及​通过​模​块​化​I / O​将​处理​器​与​FPGA​无缝​集成，​从而​构​建​完整​的​RIO​解决​方案。


图​3. LabVIEW​提供​了​一个​完整​的​RIO​开发​平台。

NI RIO​硬件​设备



图​4.RIO​设备​矩阵

CompactRIO

CompactRIO​是​一​款​坚固​的​紧凑​型​RIO​系统，​适用​于​嵌入式​和​原型​应用。 CompactRIO​可​通过​四​槽​和​八​槽​背​板​进行​配置，​具有​各种​FPGA​选项​以及​各种​用于​控制器​的​处理​器​方案，​是​RIO​产品​家族​中​配置​选项​最为​丰富​的​一​员。 CompactRIO​可用​作​低成本​集成​系统，​也​可​结合​NI 9144​确定​性​以太​网​扩展​机​箱​来​构​建​真正​的​分布​式​系统。




图​5. CompactRIO、​集成​式​CompactRIO​和​CompactRIO​确定​性​以太​网​扩展​机箱

NI MXI-​Express RIO

MXI-​Express RIO机​箱​是​NI RIO​平台​的​最新​成员。 MXI-​Express RIO​具有​一个​用于​C​系列​I / O​模​块​且​支持​FPGA​的​14​槽​机​箱，​与​NI RIO​平台​上​其他​设备​不同​的是，​它​将​FPGA​和​I / O​从​处理​器​上​分离​了​出来，​使得​多个​机​箱​可​通过​x1 MXI Express​连接​与​同​一个​控制器​进行​通信。

MXI-​Express RIO​提供​了​一个​有线​RIO​解决​方案，​可​实现

·  更高​的​系统​配置​灵活性

·  更高​通道数

·  用于​现有​PXI​系统​的​C​系列​扩展​I/​O。


图​6. MXIE-​RIO​将​RIO​平台​的​优势​以及​顶尖​PXI​和​工业​控制器​的​高速​和​强大​功能​集​为​一体

NI Single-​Board RIO

NI Single-​Board RIO​设备​在​单​块​板​卡​上​集成​了​RIO​系统​的​各种​组​件​（实​时​处理​器、​FPGA​和​I / O），​专​为​需要​高性能​和​高​可靠性​的​大​容量​嵌入式​控制​和​采集​应用​而​设计。


图​7. NI Single-​Board RIO

NI FlexRIO

NI FlexRIO​硬件​为​NI LabVIEW FPGA​模​块​提供​了​灵活、​可​定制​的​I/​O ，​帮助​用户​创建​高性能、​可​重新​配置​的​仪器。 开放、​可​定制​的​信号​前端​能够​确切​地​满足​测试​或​嵌入式​系统​的​各种​需求。 您​还​可​借助​可​使用​LabVIEW​进行​编​程​的​FPGA​终端​来​设计​特定​的​模数​转换​器、​数字​缓冲​器、​连接​器​甚至​运行​通道​数。


图​8. NI FlexRIO​系统​包含​一个​适​配​器​模​块​和​PXI FPGA​模​块，​使​LabVIEW FPGA​应用​的​自​定义​程度​提高​到​全新​的​水平。

NI myRIO

NI myRIO采用​NI​行业​标准​的​可​重​配置​I/ O(RIO)​技术，​让​学生​能够​轻松​利用​双​核​ARM® Cortex™-​A9​的​实​时​性能​和​可​定制​的​I/​O。 借助​这​一​集成​的​软​硬件​工具，​学生​们​可以​在​NI myRIO​的​实​时​处理​器​上​利用​默认​的​FPGA​功能​快速​开发​应用​程序，​且​随着​项目​的​复杂​度​增加，​学生​也​可​对​FPGA​功能​进行​自​定义。 NI myRIO​配有​板​载​设备，​提供​无缝​的​软件​体验​和​丰富​的​课​件​教程​库，​为​教师​提供​了​一个​价格​合理、​只需​通过​一台​设备​便可​进行​多个​设计​概念​教学​的​工具，​帮助​学生​在​一个​学期​内​掌握​技术，​完成​真正​的​设计​项目。


图​9. NI myRIO​这​一​嵌入式​硬件​设备​经过​专门​设计，​旨​在​帮助​学生​比​以往​更​快速、​更​实惠​地​构​建​真正​的​复杂​工程​系统。 

RIO​探究

LabVIEW RIO​架构​的​优势​不断​通过​客户​的​成功​案例​得到​验证。 针对​您​的​应用​领域​探索​可​重​配置​技术​的​优势，​可以​了解​如何​更​有效​地​进行​设计、​原型​和​部署。