高性能的多核NI CompactRIO設(shè)備的性能與功能分析 - 全文

進(jìn)一步了解高性能的多核NI CompactRIO系統(tǒng)。cRIO-9081 與 cRIO-9082是目前最高性能的CompactRIO產(chǎn)品，此產(chǎn)品目前具備高級(jí)的Intel Core i7雙核處理器。繼續(xù)閱讀以了解此高級(jí)系統(tǒng)使用的技術(shù)和應(yīng)用程序的細(xì)節(jié)。

高性能的多核NI cRIO-908x系統(tǒng)為CompactRIO平臺(tái)提供了前所未有的新功能，其中包括：高級(jí)的Intel Core i7雙核處理器、為整合用戶界面內(nèi)置的VGA顯示輸出功能、而且可以自由選用Microsoft Windows Embedded Standard 7 (WES7) 或LabVIEW Real-Time 操作系統(tǒng)。cRIO-908x所帶來的新功能，使其更適于復(fù)雜應(yīng)用所需的高級(jí)任務(wù)處理，如機(jī)器視覺與快速控制原型。若針對(duì)高性能的多核CompactRIO選用WES7，并利用Windows系統(tǒng)的多樣性，將更能發(fā)揮NI LabVIEW軟件的功能。高性能的多核CompactRIO具備多種連結(jié)、擴(kuò)展選項(xiàng)，包含高帶寬與低延遲的MXI-Express 總線。

1. 高性能的多核處理功能

cRIO-9081

?

cRIO-9082

?
Clock Frequency ?

1.06 GHz

?

1.33 GHz/2.4 GHz (Turbo)

?
Cores/Parallel Threads ?

2/2

?

2/4

?
Hyper-Threading ?

No

?

Yes

?
Turbo Boost ?

No

?

Yes

?
Active Management Technology (AMT) ?

No

?

Yes

?

?

表1. 多核CompactRIO具有高級(jí)的Intel雙核處理器

高性能的多核CompactRIO，配有低功耗的Intel雙核處理器，可用于需要高級(jí)處理需求的任務(wù)。使用多核的處理器，您可同步執(zhí)行獨(dú)立任務(wù)或線程，以大幅縮短執(zhí)行時(shí)間。LabVIEW也可利用多核技術(shù)自動(dòng)將任務(wù)分配到多個(gè)線程中，能更輕松開發(fā)地開發(fā)多線程應(yīng)用。復(fù)雜的線程管理任務(wù)，均已內(nèi)置于圖形化程序設(shè)計(jì)功能中，對(duì)于用戶來說是透明的。

Intel處理器更具備多項(xiàng)新技術(shù)，可提升CompactRIO設(shè)備的性能與功能。

Intel Hyper-Threading技術(shù)，可讓處理器的各個(gè)核并行執(zhí)行兩個(gè)線程，讓軟件獲得雙倍于處理器內(nèi)核數(shù)量的處理能力，進(jìn)而提高多核性能。如此一來，只要是NI cRIO-9082所執(zhí)行的應(yīng)用，將可同時(shí)執(zhí)行4組線程，達(dá)到更高性能。

Intel Turbo Boost 技術(shù)則是在工作負(fù)擔(dān)較重的情況下，可提高處理器的時(shí)鐘頻率。在運(yùn)算任務(wù)密集期間，若應(yīng)用需要更高的時(shí)鐘頻率，將依特定增幅而提高處理器的時(shí)鐘頻率，直到滿足需求為止，或有在某些因素（如溫度與處理器核負(fù)擔(dān)）可能需要降低時(shí)鐘速度至基頻時(shí)，才會(huì)停止。如此可確保達(dá)到最高性能，并兼顧處理器保持在安全工作范圍內(nèi)。

Intel Active Management Technology (AMT)技術(shù)則可讓高級(jí)使用者在遠(yuǎn)程管理CompactRIO系統(tǒng)。這一底層的硬件管理，是通過主以太網(wǎng)絡(luò)接口執(zhí)行，且不需要CompactRIO軟件操作，即可啟動(dòng)或關(guān)閉CompactRIO、檢查目前的系統(tǒng)狀態(tài)、重新控制輸出以及其它許多管理任務(wù)。

2. 嵌入式操作系統(tǒng)

這一高性能的多核CompactRIO，也是首款可選擇操作系統(tǒng)的CompactRIO系列產(chǎn)品。工程師可選用精確、穩(wěn)定的LabVIEW Real-Time或具有廣泛的軟件支持與用戶界面功能的WES7。

LabVIEW Real-Time OS可針對(duì)那些需要時(shí)間確定性的精確應(yīng)用，提供絕佳的實(shí)時(shí)工作環(huán)境。通過精確的時(shí)鐘與任務(wù)優(yōu)先級(jí)排序，即可輕松地在LabVIEW中開發(fā)時(shí)間精確的任務(wù)（如閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制），并部署至CompactRIO。LabVIEW Real-time 操作系統(tǒng)也提供了最優(yōu)化的環(huán)境，可確保應(yīng)用每天24小時(shí)，每周7天連續(xù)執(zhí)行。

WES7可使用基于Windows的多樣的軟件，還有適用于Windows平臺(tái)的LabVIEW，以提供更多功能。可利用.NET組件、ActiveX控件、DLL函數(shù)庫中的函數(shù)；建構(gòu)OPC服務(wù)器；或直接連至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫，以輕松記錄數(shù)據(jù)。而且，這也是CompactRIO平臺(tái)首次可以通過內(nèi)置的VGA顯示輸出，以建立自己的使用界面，而不必使用專門的上位機(jī)用戶界面電腦，進(jìn)而降低系統(tǒng)成本與維護(hù)需要。

WES7可使用基于Windows的多樣的軟件，還有適用于Windows平臺(tái)的LabVIEW，以提供更多功能?？衫?NET組件、ActiveX控件、DLL函數(shù)庫中的函數(shù)；建構(gòu)OPC服務(wù)器；或直接連至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫，以輕松記錄數(shù)據(jù)。而且，這也是CompactRIO平臺(tái)首次可以通過內(nèi)置的VGA顯示輸出，以建立自己的使用界面，而不必使用專門的上位機(jī)用戶界面電腦，進(jìn)而降低系統(tǒng)成本與維護(hù)需要。

為進(jìn)一步針對(duì)自己的需求而選用正確的操作系統(tǒng)，可參閱為CompactRIO選擇嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)的五大注意事項(xiàng)

3. 用戶可編程的FPGA

高性能的多核CompactRIO具有新增的Xilinx Spartan-6系列FPGA。與NI cRIO-9118底板中的最大型Virtex-5 FPGA相比，cRIO-9082具有最大型的Spartan-6 LX150 FPGA，新增將近30%的邏輯單元以及多達(dá)3倍的復(fù)用器。

進(jìn)一步了解Xilinx Spartan-6系列FPGA.

您可使用LabVIEW FPGA?模塊圖形化的程序設(shè)計(jì)功能，建立自定義的測(cè)量控制硬件，且不需要深入了解底層的硬件描述語言（Hardware description languages, HDL）。此自定義硬件可用于專屬的定時(shí)和觸發(fā)、超高速控制、數(shù)字通信協(xié)議接口，還有其它多項(xiàng)任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定、高精度的高速硬件。

4. NI C 系列應(yīng)用與擴(kuò)展選項(xiàng)

高性能的多核CompactRIO具備集成的8槽 C系列底板，并可通過C系列擴(kuò)展選項(xiàng)而大幅提高I/O數(shù)量，若搭配高帶寬、低延時(shí)的MXI-Express總線，則可進(jìn)一步使用多款CompactRIO平臺(tái)的擴(kuò)展選項(xiàng)。所有C系列擴(kuò)展機(jī)箱，均搭配了用戶可編程的FPGA，以用于自定義的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。

EtherCAT 附屬機(jī)箱?具備8槽或以上的插槽，可通過LabVIEW Real-Time為CompactRIO提供更精確的分布式I/O擴(kuò)展。針對(duì)閉環(huán)I/O操作（包含運(yùn)動(dòng)控制）的應(yīng)用，即可搭配此擴(kuò)展選項(xiàng)。

Ethernet RIO具備8槽或以上的插槽，可針對(duì)Windows或LabVIEW Real-Time系統(tǒng)，輕松擴(kuò)展獨(dú)立的C系列產(chǎn)品。另可通過常見的本地局域網(wǎng)（LAN），進(jìn)行LabVIEW共享變量通訊操作，而輕松擴(kuò)展分布式I/O網(wǎng)絡(luò)。

MXI-Express RIO 機(jī)箱?則具備14槽或以上的插槽，可擴(kuò)展最高性能的C系列產(chǎn)品。高傳輸率的MXI-Express x1接口，可達(dá)200MB/s的多機(jī)箱流盤帶寬。一旦設(shè)定完畢，MXI-Express RIO機(jī)箱也可作為獨(dú)立裝置，以板載的FPGA處理數(shù)據(jù)。

上述這些擴(kuò)展方式，均可整合NI或其他制造商的超過60款 C系列特殊測(cè)量模塊，由于可選用多款模塊，更可讓系統(tǒng)確實(shí)滿足I/O需求。

5. 內(nèi)置VGA顯示輸出功能

當(dāng)要開發(fā)嵌入式或工業(yè)級(jí)系統(tǒng)時(shí)，建立人機(jī)界面（HMI）是重要的步驟之一。這一高性能的多核CompactRIO，是首款內(nèi)置VGA顯示功能的CompactRIO，可大大簡化HMI的開發(fā)流程。使用WES7配合VGA顯示器或觸摸屏，即可開發(fā)LabVIEW應(yīng)用，并將其人機(jī)界面作為自己的使用界面。不僅可加快獨(dú)立的HMI應(yīng)用開發(fā)，也可用低價(jià)位屏幕替代額外的個(gè)人電腦或觸摸屏電腦，進(jìn)而降低成本。

6. GigE Vision的成像與檢測(cè)功能

對(duì)機(jī)器視覺相關(guān)（包含醫(yī)療裝置、工業(yè)級(jí)監(jiān)控、全自主機(jī)器人）的應(yīng)用而言，多核CompactRIO是一個(gè)理想的平臺(tái)。使用2個(gè)千兆 Ethernet通信接口可連接GigE Vision 相機(jī)，搭配LabVIEW Real-Time與WES7，可以實(shí)現(xiàn)高速、高分辨率度的影像采集/處理應(yīng)用。利用高性能的NI-IMAQdx 驅(qū)動(dòng)程序，與機(jī)器視覺開發(fā)模塊成像函數(shù)庫中的數(shù)百種算法，即可輕松開發(fā)如影像強(qiáng)化、模式匹配、物體測(cè)量等應(yīng)用。

7. 外設(shè)連接功能

任何CompactRIO裝置均具備多種連接選項(xiàng)，可連接多樣的附屬硬件。使用4個(gè)高速USB接口中任意一個(gè)，即可連接如鍵盤或鼠標(biāo)的外設(shè)，也可外接儲(chǔ)存設(shè)備以記錄數(shù)據(jù)。另可選擇RS232或RS485/422串口以連接各種裝置，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、專用儀器、字符顯示器等。

8. CPU擴(kuò)展模塊介紹

高性能的多核CompactRIO，為首款可搭配使用新的CPU擴(kuò)展模塊（CPU Expansion Module, CXM）的CompactRIO。只要連接NI與其他制造商的多種CXM模塊，即可利用如Wi-Fi、便攜式高速儲(chǔ)存裝置、以及ExpressCard等I/O。

9. 下一步

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CompactRIO產(chǎn)品手冊(cè)

工業(yè)與嵌入式測(cè)控案例精選