概覽

NI擴(kuò)展了NI CompactDAQ平臺(tái)，發(fā)布了用于高性能嵌入式采集和記錄的獨(dú)立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。NI cDAQ-9138和NI cDAQ-9139機(jī)箱具備內(nèi)置Intel Core i7雙核處理器，使得NI CompactDAQ在將數(shù)據(jù)記錄至板載內(nèi)存的同時(shí)運(yùn)行采集和分析軟件。NI CompactDAQ首次可以完全獨(dú)立于外部計(jì)算機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，為嵌入式測(cè)量和記錄應(yīng)用提供了更佳的性能和靈活性。

產(chǎn)品概覽

高性能cDAQ-9138和cDAQ-9139可以作為獨(dú)立儀器使用，為NI CompactDAQ平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了前所未有的功能，同時(shí)還可利用NIC系列平臺(tái)以及NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件模塊化和靈活性的優(yōu)勢(shì)。NI CompactDAQ獨(dú)立系統(tǒng)包括嵌入式控制器、8插槽機(jī)箱、C系列I/O模塊、操作系統(tǒng)和軟件。控制器包括可用于運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的高級(jí)雙核處理器以及用于數(shù)據(jù)記錄的32GB非易失性存儲(chǔ)器。獨(dú)立NI CompactDAQ系統(tǒng)可提供用于大多數(shù)傳感器類(lèi)型的信號(hào)調(diào)理模塊選項(xiàng)以及各種標(biāo)準(zhǔn)連接，如USB、以太網(wǎng)、串口等，可用于擴(kuò)展I/O和連接其他第三方外設(shè)。 

串口連接、USB端口、雙核1.33 GHz處理器

VGA圖形端口、千兆以太網(wǎng)、用于C系列I/O模塊的8個(gè)插槽

圖1. 獨(dú)立式NI CompactDAQ系統(tǒng)包括機(jī)箱、嵌入式控制器、C系列I/O模塊、操作系統(tǒng)、軟件以及其他可選外圍設(shè)備。

高性能多核處理

高性能獨(dú)立NI CompactDAQ系統(tǒng)的特點(diǎn)為包括用于密集處理任務(wù)的Intel雙核處理器。通過(guò)多核處理器，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)獨(dú)立任務(wù)或線(xiàn)程，從而大大減少執(zhí)行運(yùn)算所需的時(shí)間。LabVIEW會(huì)自動(dòng)將各個(gè)運(yùn)算拆分為多個(gè)線(xiàn)程，從而可以更方便地開(kāi)發(fā)利用多核技術(shù)的應(yīng)用程序。該圖形化編程已內(nèi)置用于處理器的線(xiàn)程管理，用戶(hù)無(wú)需處理復(fù)雜的線(xiàn)程管理。

表1. 獨(dú)立式NI CompactDAQ系統(tǒng)使用高級(jí)Intel雙核處理器。

Intel處理器提供的多項(xiàng)新技術(shù)可改進(jìn)NI CompactDAQ應(yīng)用的性能和功能：

Intel超線(xiàn)程技術(shù)可以使每個(gè)處理器核心并行執(zhí)行兩個(gè)線(xiàn)程，因此將軟件可用的處理器核心數(shù)加倍并改進(jìn)多核性能。在cDAQ-9139上運(yùn)行的應(yīng)用程序可并行執(zhí)行4個(gè)線(xiàn)程，從而進(jìn)一步改進(jìn)性能。

在工作量較高時(shí)，Intel睿頻加速技術(shù)可提高處理器時(shí)鐘頻率。當(dāng)用于密集計(jì)算時(shí)，應(yīng)用程序需要更快的時(shí)鐘頻率，該處理器將以固定間隔自動(dòng)增加時(shí)鐘頻率直到達(dá)到所需要求，而諸如溫度或其他處理核心上的負(fù)荷等原因則會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘速度降為基準(zhǔn)運(yùn)算頻率。該方式可確保處理器在設(shè)計(jì)安全范圍內(nèi)始終達(dá)到最大性能。

Intel主動(dòng)管理技術(shù)(AMT)可使高級(jí)用戶(hù)對(duì)NI CompactDAQ系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。對(duì)進(jìn)行底層硬件的訪(fǎng)問(wèn)是通過(guò)主以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)的，可允許遠(yuǎn)程用戶(hù)控制NI CompactDAQ系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)、檢查當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、將控制臺(tái)輸出重定向?yàn)檫h(yuǎn)程用戶(hù)以及其他管理任務(wù)，這些操作都無(wú)需與NI CompactDAQ軟件進(jìn)行交互。

嵌入式操作系統(tǒng)

cDAQ-9138和cDAQ-9139是最先發(fā)布的可運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的帶內(nèi)置控制器的NI Compact機(jī)箱。選擇Windows Embedded Standard 7 (WES7)可以獲得全面軟件和集成用戶(hù)界面功能，而運(yùn)行LabVIEW Real-Time可以獲得更高的執(zhí)行效率和更高可靠性。 

WES7 

可靠性對(duì)于確保應(yīng)用程序長(zhǎng)時(shí)間正確運(yùn)行十分重要，這是大多數(shù)嵌入式應(yīng)用的基本要求。WES7和LabVIEW Real-Time提供的功能和特性都可滿(mǎn)足需要長(zhǎng)期運(yùn)行的需求。WES7同時(shí)可支持全面的Windows軟件以及用于Windows平臺(tái)的LabVIEW。通過(guò)WES7可以利用.NET程序集提供的函數(shù)、ActiveX控件和DLL，或者直接連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)更方便地記錄數(shù)據(jù)。此外利用內(nèi)置VGA顯示輸出可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)界面，因而無(wú)需專(zhuān)用的用戶(hù)界面計(jì)算機(jī)，可以降低系統(tǒng)預(yù)算和維護(hù)要求。

LabVIEW Real-Time

LabVIEW Real-Time已將操作系統(tǒng)組件縮減至最低要求，并降低了由崩潰或其他不可預(yù)期問(wèn)題引起系統(tǒng)錯(cuò)誤可能性。通用操作系統(tǒng)必須嘗試為不同類(lèi)型的應(yīng)用程序提供所需資源和執(zhí)行時(shí)間，每增加一個(gè)應(yīng)用程序都會(huì)提高系統(tǒng)錯(cuò)誤的可能性。LabVIEW Real-Time也包括諸如Reliance文件系統(tǒng)和看門(mén)狗定時(shí)器等功能，可用于進(jìn)一步確保應(yīng)用程序在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)運(yùn)行的可靠性。Datalight提供的Reliance文件系統(tǒng)可用于需要高可靠性的嵌入式系統(tǒng)。該文件系統(tǒng)可以避免由于意外斷電等系統(tǒng)事件引起的文件損壞。當(dāng)發(fā)生應(yīng)用程序錯(cuò)誤時(shí)，看門(mén)狗定時(shí)器可確保將系統(tǒng)盡快自動(dòng)恢復(fù)為運(yùn)行狀態(tài)。

測(cè)量定時(shí)和同步

NI CompactDAQ屬于模塊化系統(tǒng)，通過(guò)插入其他模塊即可添加更多測(cè)量類(lèi)型和通道。所有模塊均支持熱插拔，將模塊插入NI CompactDAQ機(jī)箱后可以被自動(dòng)檢測(cè)出來(lái)。所有模塊自動(dòng)同步，在一套NI CompactDAQ系統(tǒng)內(nèi)可以同時(shí)進(jìn)行高速模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入和數(shù)字輸出數(shù)據(jù)流。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)是任何測(cè)量系統(tǒng)的重要組件。ADC需要通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)確定采集采樣的時(shí)間。很多系統(tǒng)使用多個(gè)ADC，這些ADC共享同一個(gè)時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)所有通道的同步測(cè)量。而NI CompactDAQ系統(tǒng)在定時(shí)引擎方面有更大的靈活性，同時(shí)也有更出色的同步功能。

用于多速率的多定時(shí)引擎

NI CompactDAQ機(jī)箱包括3個(gè)模擬輸入定時(shí)引擎，所以你可以將模擬輸入分為最多三個(gè)不同的組（也可稱(chēng)為任務(wù)）。如圖2所示，每個(gè)任務(wù)可以使用不同速率運(yùn)行。該方式適用于同時(shí)進(jìn)行低速測(cè)量（溫度）和高速測(cè)量（聲音和振動(dòng)）的情況。三個(gè)任務(wù)可以同時(shí)開(kāi)始并獨(dú)立操作。單個(gè)任務(wù)內(nèi)的所有通道將會(huì)自動(dòng)同步并按請(qǐng)求速率返回。單個(gè)任務(wù)也可以包括所有模塊，從而將所有通道使用同一個(gè)時(shí)鐘來(lái)同步。

圖2. 在同一個(gè)機(jī)箱中以不同速率運(yùn)行多個(gè)不同模擬輸入任務(wù)。

用于模擬和數(shù)字輸出的特定定時(shí)引擎

NI CompactDAQ可支持同時(shí)運(yùn)行高達(dá)7個(gè)任務(wù)，包括以下7個(gè)任務(wù)選項(xiàng)：

包含最多3個(gè)定時(shí)引擎的模擬輸入 包含特定定時(shí)引擎的模擬輸出 包含特定定時(shí)引擎的數(shù)字輸入 包含特定定時(shí)引擎的數(shù)字輸出 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器任務(wù)用于正交、PWM、事件、周期或頻率測(cè)量

通過(guò)包含特定資源，數(shù)字和模擬輸出任務(wù)可以獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)需在不同任務(wù)間共享時(shí)鐘信號(hào)。該方式可使編程變得更方便直觀。與大多數(shù)現(xiàn)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比，NI CompactDAQ包含的多定時(shí)引擎以及連接和共享資源的功能可極大地改進(jìn)靈活性。

C系列I/O通道擴(kuò)展

高性能獨(dú)立NI CompactDAQ系統(tǒng)可提供8個(gè)用于集成C系列I/O的插槽，該插槽可支持各種C系列I/O擴(kuò)展選項(xiàng)。同時(shí)NI CompactDAQ平臺(tái)的機(jī)箱可通過(guò)USB、以太網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)選項(xiàng)與獨(dú)立NI CompactDAQ進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)該擴(kuò)展方式，可以任意集成和組合超過(guò)50種專(zhuān)用測(cè)量的C系列I/O模塊。這些類(lèi)型豐富的測(cè)量模塊可用于創(chuàng)建滿(mǎn)足你精確的I/O需求的測(cè)量系統(tǒng)。

 圖3. NI CompactDAQ平臺(tái)包括用于擴(kuò)展的1、4和8插槽機(jī)箱選項(xiàng)。

集成顯示和外部設(shè)備

創(chuàng)建人機(jī)界面(HMI)是開(kāi)發(fā)任何嵌入式或工業(yè)系統(tǒng)的重要步驟。獨(dú)立NI CompactDAQ包括集成VGA接口可大大簡(jiǎn)化HMI開(kāi)發(fā)。利用WES7和VGA顯視器或平板觸摸屏，可以開(kāi)發(fā)LabVIEW應(yīng)用程序并將前面板作為用戶(hù)界面使用。不僅可以避免開(kāi)發(fā)獨(dú)立HMI應(yīng)用程序而減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，而且通過(guò)使用低成本顯視器替代額外計(jì)算機(jī)或觸摸屏計(jì)算機(jī)可以降低成本。你也可以使用用于iOS和Android移動(dòng)設(shè)備的NI Data Dashboard對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)控。

 圖4. 直接連接HMI或配置移動(dòng)設(shè)備以便對(duì)獨(dú)立NI CompactDAQ進(jìn)行交互或監(jiān)控。

獨(dú)立NI CompactDAQ平臺(tái)適用于處理同步視頻和測(cè)量的應(yīng)用。通過(guò)雙千兆網(wǎng)絡(luò)端口連接GigE Vision攝像頭并使用LabVIEW Real-Time和WES7執(zhí)行快速高分辨率的圖像采集和處理任務(wù)。利用高性能NI-IMAQdx驅(qū)動(dòng)和NI視覺(jué)開(kāi)發(fā)模塊圖像庫(kù)提供的上百個(gè)算法，可以開(kāi)發(fā)用于各種任務(wù)的視覺(jué)應(yīng)用程序，如圖像增強(qiáng)、模式匹配和對(duì)象測(cè)量等。

圖5. 使用雙千兆網(wǎng)絡(luò)端口連接GigE Vision攝像頭。

獨(dú)立NI CompactDAQ機(jī)箱上的多種連接選項(xiàng)可用于連接大多數(shù)附加硬件。通過(guò)4個(gè)高速USB端口可連接諸如鍵盤(pán)或鼠標(biāo)等外圍設(shè)備，或者使用該端口將數(shù)據(jù)記錄至外部存儲(chǔ)媒介。選擇RS232或RS485/422串口可連接許多設(shè)備（如GPS）。

軟件

任何測(cè)量系統(tǒng)都包括配套軟件，LabVIEW可用于設(shè)計(jì)軟件并完全自定義獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)。LabVIEW提供用于采集、分析和演示數(shù)據(jù)的獨(dú)立開(kāi)發(fā)環(huán)境，并且已經(jīng)對(duì)底層編程調(diào)用進(jìn)行抽象。這種抽象意味著LabVIEW以及NI-DAQmx驅(qū)動(dòng)程序可以適用于隨時(shí)間變化的需求和技術(shù)，以便幫助用戶(hù)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序與業(yè)界保持同步適用。

在LabVIEW 2012中，除了已有的幾百個(gè)NI-DAQmx范例之外，NI提供了用于獨(dú)立NI CompactDAQ的新數(shù)據(jù)記錄范例、模板和項(xiàng)目范例。該選項(xiàng)可提供不同的程序開(kāi)發(fā)起點(diǎn)，使新程序員能快速查看感興趣的測(cè)量方式，或幫助有經(jīng)驗(yàn)的程序員查找由LabVIEW開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)并推薦的可擴(kuò)展軟件架構(gòu)。通過(guò)各種專(zhuān)注于用戶(hù)熟練程度的工具和功能，LabVIEW 2012可以幫助各個(gè)程度的工程師和科學(xué)家更快地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。 

對(duì)于需要成套解決方案的用戶(hù)，可通過(guò)LabVIEW工具網(wǎng)絡(luò)選擇基于配置的軟件或者利用NI聯(lián)盟伙伴網(wǎng)絡(luò)中超過(guò)600家公司提供的自定義解決方案。該聯(lián)盟伙伴專(zhuān)注于利用LabVIEW和NI數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品提供集成和自定義服務(wù)。對(duì)于各種應(yīng)用大小、復(fù)雜度或自定義需求，均可以找到滿(mǎn)足程序員或非程序員所需的軟件解決方案。

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