概覽

NI擴(kuò)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(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平臺實(shí)現(xiàn)了前所未有的功能，同時(shí)還可利用NIC系列平臺以及NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件模塊化和靈活性的優(yōu)勢,。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)的高級雙核處理器以及用于數(shù)據(jù)記錄的32GB非易失性存儲器,。獨(dú)立NI CompactDAQ系統(tǒng)可提供用于大多數(shù)傳感器類型的信號調(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。通過多核處理器,，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)獨(dú)立任務(wù)或線程,，從而大大減少執(zhí)行運(yùn)算所需的時(shí)間。LabVIEW會自動(dòng)將各個(gè)運(yùn)算拆分為多個(gè)線程,，從而可以更方便地開發(fā)利用多核技術(shù)的應(yīng)用程序,。該圖形化編程已內(nèi)置用于處理器的線程管理，用戶無需處理復(fù)雜的線程管理,。

表1. 獨(dú)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(xiàng)新技術(shù)可改進(jìn)NI CompactDAQ應(yīng)用的性能和功能：

Intel超線程技術(shù)可以使每個(gè)處理器核心并行執(zhí)行兩個(gè)線程，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)可使高級用戶對NI CompactDAQ系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理,。對進(jìn)行底層硬件的訪問是通過主以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)的，可允許遠(yuǎn)程用戶控制NI CompactDAQ系統(tǒng)的開機(jī)和關(guān)機(jī),、檢查當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài),、將控制臺輸出重定向?yàn)檫h(yuǎn)程用戶以及其他管理任務(wù)，這些操作都無需與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 

可靠性對于確保應(yīng)用程序長時(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足需要長期運(yùn)行的需求,。WES7同時(shí)可支持全面的Windows軟件以及用于Windows平臺的LabVIEW,。通過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)用戶界面,，因而無需專用的用戶界面計(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)。

測量定時(shí)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(jī)箱后可以被自動(dòng)檢測出來,。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)是任何測量系統(tǒng)的重要組件。ADC需要通過時(shí)鐘信號來確定采集采樣的時(shí)間,。很多系統(tǒng)使用多個(gè)ADC,，這些ADC共享同一個(gè)時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)所有通道的同步測量。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)行低速測量（溫度）和高速測量（聲音和振動(dòng)）的情況,。三個(gè)任務(wù)可以同時(shí)開始并獨(dú)立操作,。單個(gè)任務(wù)內(nèi)的所有通道將會自動(dòng)同步并按請求速率返回。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、周期或頻率測量

通過包含特定資源,，數(shù)字和模擬輸出任務(wù)可以獨(dú)立運(yùn)行,，無需在不同任務(wù)間共享時(shí)鐘信號。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平臺的機(jī)箱可通過USB、以太網(wǎng)或無線選項(xiàng)與獨(dú)立NI CompactDAQ進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,。通過該擴(kuò)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(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(yīng)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(dú)立HMI應(yīng)用程序而減少開發(fā)時(shí)間,，而且通過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)備以便對獨(dú)立NI CompactDAQ進(jìn)行交互或監(jiān)控,。

獨(dú)立NI CompactDAQ平臺適用于處理同步視頻和測量的應(yīng)用。通過雙千兆網(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視覺開發(fā)模塊圖像庫提供的上百個(gè)算法,，可以開發(fā)用于各種任務(wù)的視覺應(yīng)用程序，如圖像增強(qiáng),、模式匹配和對象測量等,。

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4個(gè)高速USB端口可連接諸如鍵盤或鼠標(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)立開發(fā)環(huán)境,，并且已經(jīng)對底層編程調(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)，以便幫助用戶開發(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發(fā)起點(diǎn)，使新程序員能快速查看感興趣的測量方式,，或幫助有經(jīng)驗(yàn)的程序員查找由LabVIEW開發(fā)人員設(shè)計(jì)并推薦的可擴(kuò)展軟件架構(gòu)。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(gè)程度的工程師和科學(xué)家更快地實(shí)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(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(shù)據(jù)采集產(chǎn)品提供集成和自定義服務(wù),。對于各種應(yīng)用大小、復(fù)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(guān)于高性能獨(dú)立式NI cDAQ產(chǎn)品，請?jiān)L問：ni.com/compactdaq/stand-alone/zhs