实现从USB到嵌入式系统的部署

　　适用者

　　NI CompactDAQ平台是许多数据采集应用的理想选择，如实验室中的一般性测量、现场可用的便携式单元或作为更大型机器和处理系统中的I/O单元实现。 NI CompactDAQ机箱的坚固设计与小型尺寸，使之成为系统工程师在寻找OTS组件与进行个性化系统时的最爱。由于具有交流适配器和直流电源两种供电选 择，机箱在电源选择上更具灵活性。许多系统甚至可以利用车用电池或小型可充电电池，进行机动车测试。

　　NI CompactRIO

　　概述

　　NI CompactRIO 除了尺寸规格与CompactDAQ相近之外，它更为NI C 系列模块提供了更具灵活性与更高级的平台。虽然实现上有些许不同，但是CompactRIO系统不仅包含了CompactDAQ 平台的所有功能，而且还进一步提升了性能。CompactRIO是用于C系列模块的机箱平台，但这只是相似于 CompactDAQ 的部分。CompactRIO不具有连接计算机的 USB 接口，其 I/O 也不是通过NI-DAQmx 进行编程的。使用NI CompactRIO，可将整个控制器/处理器集成到机箱上，以构建完整而独立的数据采集、处理和控制系统。平台的控制器是单独销售的，并具有硬盘、处理 器速度和RAM的不同规格。此控制器并不运行于标准Windows操作系统，而是实时操作系统。由于具备实现确定行操作与高可靠性的部署，因此对于控制应 用特别重要。通过将应用程序下载至控制器，可实现对这种PC 类型的控制器进行全面编程。

　　CompactRIO可在严苛的环境中进行工作。完整的CompactRIO系统包含 8 个C系列模块，而控制器的尺寸不超过 92 x 92 x 276 公分，可承受最高 50g 的瞬间振动，在 -40 ~ 70°C 的温度范围内工作。CompactRIO设计提供了快速算法，用于控制系统原型化和部署，并整合自定制与 OTS 的方便性。下图显示了插有4个C系列模块的4插槽CompactRIO 系统。当然，CompactRIO 还提供了8插槽机箱。

　　具备四个插槽和四个C系列模块的CompactRIO机箱

　　不仅仅是控制器和模块：FPGA技术

　　虽然CompactDAQ与CompactRIO之间的主要差异在于控制器，但最大的技术差异是每个CompactRIO 机箱内建的FPGA (现场可编程门阵列)。来自于模块的所有 I/O 数据，均需要首先通过机箱背板中的 FPGA。利用此技术，高级系统工程师可利用软件的灵活性，进一步自定义硬件性能。使用者可随时将FPGA 代码下载到机箱，来执行原本由控制器进行的计算或操作。此功能不仅可在提升性能的同时降低处理器的负载，而且使系统工程师们能够实现各种特殊功能，如自定 义的触发功能(否则只能使用定制硬件和电路设计才能实现)等。使用FPGA 技术，可将任意的普通数字 I/O 通道转换为计数器/定时器。PID 控制环可下载到FPGA而非处理器中，这意味着单点控制循环可以用灵活的软件进行设计，同时具有硬件级别的执行速度。需要了解更多 NI FPGA 技术，请访问LabVIEW FPGA 首页。

　　考虑因素

　　NI DAQmx驱动中自带的用于快速配置测量的DAQ助手对于CompactRIO平台编程并不适用。此外，要对CompactRIO机箱进行编程设计，需要 使用 LabVIEW Real-Time与LabVIEW FPGA 模块。虽然这些模块可以极大地扩展系统功能，但也会增加与 CompactDAQ 无关的成本。利用这些软件工具，CompactRIO不会受到 CompactDAQ那样的系统限制，同时利用NI公司的软件与FPGA技术，CompactRIO可执行除了USB即插即用设定以外的所有 CompactDAQ功能。

　　适用者

　　CompactRIO 用户往往需要多种数据通信标准，如CAN、 以太网络、串口或其它特殊协议。CompactRIO其它的特性包括无需PC计算的远程板载处理。这使得该解决方案更加具有便携性和稳定性。最后，相对于 自己设计特殊电路，使用者通常倾向于使用CompactRIO。无需嵌入式开发知识背景，初阶和中阶的 LabVIEW 工程师都可以针对高级控制算法或设计原型化进行FPGA 的编程设计。