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獨立式NI CompactDAQ系統(tǒng)簡介

http://www.debgrams.com 2012-10-17 17:23 來源：美國國家儀器（NI）有限公司

概覽

NI擴展了NI CompactDAQ平臺，發(fā)布了用于高性能嵌入式采集和記錄的獨立數據采集系統(tǒng)。NI cDAQ-9138和NI cDAQ-9139機箱具備內置Intel Core i7雙核處理器，使得NI CompactDAQ在將數據記錄至板載內存的同時運行采集和分析軟件。NI CompactDAQ首次可以完全獨立于外部計算機單獨運行，為嵌入式測量和記錄應用提供了更佳的性能和靈活性。

產品概覽

高性能cDAQ-9138和cDAQ-9139可以作為獨立儀器使用，為NI CompactDAQ平臺實現(xiàn)了前所未有的功能，同時還可利用NIC系列平臺以及NI LabVIEW系統(tǒng)設計軟件模塊化和靈活性的優(yōu)勢。NI CompactDAQ獨立系統(tǒng)包括嵌入式控制器、8插槽機箱、C系列I/O模塊、操作系統(tǒng)和軟件。控制器包括可用于運行嵌入式操作系統(tǒng)的高級雙核處理器以及用于數據記錄的32GB非易失性存儲器。獨立NI CompactDAQ系統(tǒng)可提供用于大多數傳感器類型的信號調理模塊選項以及各種標準連接，如USB、以太網、串口等，可用于擴展I/O和連接其他第三方外設。

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、用于C系列I/O模塊的8個插槽

圖1. 獨立式NI CompactDAQ系統(tǒng)包括機箱、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備。

高性能多核處理

高性能獨立NI CompactDAQ系統(tǒng)的特點為包括用于密集處理任務的Intel雙核處理器。通過多核處理器，可以同時執(zhí)行多個獨立任務或線程，從而大大減少執(zhí)行運算所需的時間。LabVIEW會自動將各個運算拆分為多個線程，從而可以更方便地開發(fā)利用多核技術的應用程序。該圖形化編程已內置用于處理器的線程管理，用戶無需處理復雜的線程管理。

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

Intel處理器提供的多項新技術可改進NI CompactDAQ應用的性能和功能：

Intel超線程技術可以使每個處理器核心并行執(zhí)行兩個線程，因此將軟件可用的處理器核心數加倍并改進多核性能。在cDAQ-9139上運行的應用程序可并行執(zhí)行4個線程，從而進一步改進性能。

在工作量較高時，Intel睿頻加速技術可提高處理器時鐘頻率。當用于密集計算時，應用程序需要更快的時鐘頻率，該處理器將以固定間隔自動增加時鐘頻率直到達到所需要求，而諸如溫度或其他處理核心上的負荷等原因則會導致時鐘速度降為基準運算頻率。該方式可確保處理器在設計安全范圍內始終達到最大性能。

Intel主動管理技術(AMT)可使高級用戶對NI CompactDAQ系統(tǒng)進行遠程管理。對進行底層硬件的訪問是通過主以太網接口實現(xiàn)的，可允許遠程用戶控制NI CompactDAQ系統(tǒng)的開機和關機、檢查當前系統(tǒng)狀態(tài)、將控制臺輸出重定向為遠程用戶以及其他管理任務，這些操作都無需與NI CompactDAQ軟件進行交互。

嵌入式操作系統(tǒng)

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

WES7

可靠性對于確保應用程序長時間正確運行十分重要，這是大多數嵌入式應用的基本要求。WES7和LabVIEW Real-Time提供的功能和特性都可滿足需要長期運行的需求。WES7同時可支持全面的Windows軟件以及用于Windows平臺的LabVIEW。通過WES7可以利用.NET程序集提供的函數、ActiveX控件和DLL，或者直接連接遠程數據庫更方便地記錄數據。此外利用內置VGA顯示輸出可以實現(xiàn)用戶界面，因而無需專用的用戶界面計算機，可以降低系統(tǒng)預算和維護要求。

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期問題引起系統(tǒng)錯誤可能性。通用操作系統(tǒng)必須嘗試為不同類型的應用程序提供所需資源和執(zhí)行時間，每增加一個應用程序都會提高系統(tǒng)錯誤的可能性。LabVIEW Real-Time也包括諸如Reliance文件系統(tǒng)和看門狗定時器等功能，可用于進一步確保應用程序在較長時間內運行的可靠性。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。當發(fā)生應用程序錯誤時，看門狗定時器可確保將系統(tǒng)盡快自動恢復為運行狀態(tài)。

測量定時和同步

NI CompactDAQ屬于模塊化系統(tǒng)，通過插入其他模塊即可添加更多測量類型和通道。所有模塊均支持熱插拔，將模塊插入NI CompactDAQ機箱后可以被自動檢測出來。所有模塊自動同步，在一套NI CompactDAQ系統(tǒng)內可以同時進行高速模擬輸入、模擬輸出、數字輸入和數字輸出數據流。

模數轉換器(ADC)是任何測量系統(tǒng)的重要組件。ADC需要通過時鐘信號來確定采集采樣的時間。很多系統(tǒng)使用多個ADC，這些ADC共享同一個時鐘來實現(xiàn)所有通道的同步測量。而NI CompactDAQ系統(tǒng)在定時引擎方面有更大的靈活性，同時也有更出色的同步功能。

用于多速率的多定時引擎

NI CompactDAQ機箱包括3個模擬輸入定時引擎，所以你可以將模擬輸入分為最多三個不同的組（也可稱為任務）。如圖2所示，每個任務可以使用不同速率運行。該方式適用于同時進行低速測量（溫度）和高速測量（聲音和振動）的情況。三個任務可以同時開始并獨立操作。單個任務內的所有通道將會自動同步并按請求速率返回。單個任務也可以包括所有模塊，從而將所有通道使用同一個時鐘來同步。

圖2. 在同一個機箱中以不同速率運行多個不同模擬輸入任務。

用于模擬和數字輸出的特定定時引擎

NI CompactDAQ可支持同時運行高達7個任務，包括以下7個任務選項：

包含最多3個定時引擎的模擬輸入
包含特定定時引擎的模擬輸出
包含特定定時引擎的數字輸入
包含特定定時引擎的數字輸出
計數器/定時器任務用于正交、PWM、事件、周期或頻率測量

通過包含特定資源，數字和模擬輸出任務可以獨立運行，無需在不同任務間共享時鐘信號。該方式可使編程變得更方便直觀。與大多數現(xiàn)成數據采集系統(tǒng)相比，NI CompactDAQ包含的多定時引擎以及連接和共享資源的功能可極大地改進靈活性。

C系列I/O通道擴展

高性能獨立NI CompactDAQ系統(tǒng)可提供8個用于集成C系列I/O的插槽，該插槽可支持各種C系列I/O擴展選項。同時NI CompactDAQ平臺的機箱可通過USB、以太網或無線選項與獨立NI CompactDAQ進行數據傳輸。通過該擴展方式，可以任意集成和組合超過50種專用測量的C系列I/O模塊。這些類型豐富的測量模塊可用于創(chuàng)建滿足你精確的I/O需求的測量系統(tǒng)。

圖3. NI CompactDAQ平臺包括用于擴展的1、4和8插槽機箱選項。

集成顯示和外部設備

創(chuàng)建人機界面(HMI)是開發(fā)任何嵌入式或工業(yè)系統(tǒng)的重要步驟。獨立NI CompactDAQ包括集成VGA接口可大大簡化HMI開發(fā)。利用WES7和VGA顯視器或平板觸摸屏，可以開發(fā)LabVIEW應用程序并將前面板作為用戶界面使用。不僅可以避免開發(fā)獨立HMI應用程序而減少開發(fā)時間，而且通過使用低成本顯視器替代額外計算機或觸摸屏計算機可以降低成本。你也可以使用用于iOS和Android移動設備的NI Data Dashboard對系統(tǒng)進行控制和監(jiān)控。

圖4. 直接連接HMI或配置移動設備以便對獨立NI CompactDAQ進行交互或監(jiān)控。

獨立NI CompactDAQ平臺適用于處理同步視頻和測量的應用。通過雙千兆網絡端口連接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。利用高性能NI-IMAQdx驅動和NI視覺開發(fā)模塊圖像庫提供的上百個算法，可以開發(fā)用于各種任務的視覺應用程序，如圖像增強、模式匹配和對象測量等。

圖5. 使用雙千兆網絡端口連接GigE Vision。攝像頭

獨立NI CompactDAQ機箱上的多種連接選項可用于連接大多數附加硬件。通過4個高速USB端口可連接諸如鍵盤或鼠標等外圍設備，或者使用該端口將數據記錄至外部存儲媒介。選擇RS232或RS485/422串口可連接許多設備（如GPS）。

軟件

任何測量系統(tǒng)都包括配套軟件，LabVIEW可用于設計軟件并完全自定義獨立的測量系統(tǒng)。LabVIEW提供用于采集、分析和演示數據的獨立開發(fā)環(huán)境，并且已經對底層編程調用進行抽象。這種抽象意味著LabVIEW以及NI-DAQmx驅動程序可以適用于隨時間變化的需求和技術，以便幫助用戶開發(fā)的應用程序與業(yè)界保持同步適用。

在LabVIEW 2012中，除了已有的幾百個NI-DAQmx范例之外，NI提供了用于獨立NI CompactDAQ的新數據記錄范例、模板和項目范例。該選項可提供不同的程序開發(fā)起點，使新程序員能快速查看感興趣的測量方式，或幫助有經驗的程序員查找由LabVIEW開發(fā)人員設計并推薦的可擴展軟件架構。通過各種專注于用戶熟練程度的工具和功能，LabVIEW 2012可以幫助各個程度的工程師和科學家更快地實現(xiàn)創(chuàng)新。

對于需要成套解決方案的用戶，可通過LabVIEW工具網絡選擇基于配置的軟件或者利用 NI聯(lián)盟伙伴網絡中超過600家公司提供的自定義解決方案。該聯(lián)盟伙伴專注于利用LabVIEW和NI數據采集產品提供集成和自定義服務。對于各種應用大小、復雜度或自定義需求，均可以找到滿足程序員或非程序員所需的軟件解決方案。

了解更多關于高性能獨立式NI cDAQ產品，請訪問：ni.com/compactdaq/stand-alone/zhs

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