千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集技術

　　從2006年開始，NI CompactDAQ就一直在不犧牲性能和靈活性的前提下，不斷地簡化在實驗室、工業(yè)現(xiàn)場以及生產線上的測試測量應用項目的開發(fā)。

　　有了新的帶有千兆以太網(wǎng)接口的NI cDAQ-9188底座后，NI CompactDAQ使得基于PC的數(shù)據(jù)采集技術可以應用在遠程傳感器和電信號的測量上面，從而將其應用范圍從實驗室擴展到了全球范圍。

　　NI CompactDAQ的性能十分強大，一臺NI CompactDAQ底座可以支持對最多256路的電信號、物理信號、機械信號或者音頻信號進行測量。在超過50種針對不同傳感器的NI C系列I/O模塊和NI專利的信號流傳輸技術的配合下，NI CompatDAQ擁有高速數(shù)據(jù)傳輸特性，從而能夠很容易地滿足高度靈活的混合測試系統(tǒng)的要求，并且能夠極大地降低其開發(fā)難度。

　　遠距離數(shù)據(jù)采集

　　以太網(wǎng)技術的方便性和可靠性與USB技術的基本相同。對于數(shù)據(jù)采集來說，以太網(wǎng)有著兩個其他普通PC外部總線所沒有的優(yōu)勢：極長的電纜長度和分布式的網(wǎng)絡設施。測量位置的距離超過了USB電纜5米的最大長度時，以太網(wǎng)是一個非常理想的選擇。一條CAT 5E電纜在長度超過100米后，才會需要交換機或路由器將信號中繼延伸到更遠的地方。除此之外，很多公司的IT部門已經(jīng)將千兆以太網(wǎng)(IEEE 802.3ab標準)作為其企業(yè)網(wǎng)絡的基礎設施。使用NI CompactDAQ，用戶可以直接利用已有的網(wǎng)絡設施和帶寬搭建遠程或分布式測量系統(tǒng)。一臺上位機可以同時管理處于同一子網(wǎng)或多個子網(wǎng)的多個測試設備。

　　圖1. 使用千兆以太網(wǎng)接口的cDAQ-9188底座將NI CompactDAQ數(shù)據(jù)采集平臺的應用范圍擴展到遠程或分布式傳感器和電信號測量中。

　　超過50種的C系列模塊

　　因為只有極少數(shù)的系統(tǒng)要求同種I/O通道，所以NI ComapctDAQ從一開始就被設計為可以在一臺底座上進行多種信號類型采集的混合測量系統(tǒng)。每一塊C系列模塊都在一個2.8英寸×3.5英寸的小盒子里集成了信號的連接、調理和模擬轉換等全部的器件。通過在8個插槽上使用超過50種的C系列I/O模塊進行組合，用戶可以很容易地使用NI CompactDAQ搭建出一套適應其要求的測試測量系統(tǒng)。同時，NI CompactDAQ內建了高級的具備定時與同步性能NI-STC3，可以同時對多達七路的模擬、數(shù)字和計數(shù)器測量任務進行獨立定時管理。比如，用戶可以將一塊熱電偶采集模塊和一塊加速度測量模塊同時安裝在一臺底座上，并以不同的采樣速率采集數(shù)據(jù)。

　　圖2. 用戶可以在超過50種內建信號調理功能的C系列I/O模塊中進行任意組合，以搭建混合信號測量系統(tǒng)。

　　NI信號流傳輸技術

　　為了能夠充分利用千兆網(wǎng)絡的帶寬，NI將用于高性能NI USB數(shù)據(jù)采集產品的專利技術——NI信號數(shù)據(jù)流傳輸技術移植為TCP/IP版本，供以NI CaompactDAQ底座使用。通過這項技術，新的C系列高速采集模塊，比如NI9223，可以實現(xiàn)四個通道每通道1MS/s的16位高速數(shù)據(jù)采集。同時，NI-DAQmx驅動使用了一種高級的軟件架構，在底座和上位機之間建立了一條雙緩沖數(shù)據(jù)傳輸鏈路，可以實現(xiàn)多條雙向連續(xù)波形的傳輸。與此同時，驅動還會監(jiān)視網(wǎng)絡上的意外延遲和網(wǎng)絡擁堵造成的傳輸暫時中斷，自動做出調整以維持數(shù)據(jù)的傳輸。這所有的工作都是驅動程序自動進行的，不需要用戶參與，從而可以使用戶能夠將注意力集中在測量系統(tǒng)上而不是網(wǎng)絡通訊上。

　　零配置網(wǎng)絡連接

　　網(wǎng)絡配置和權限管理的過程往往是需要經(jīng)驗的。讓非IT專業(yè)的使用者能夠更容易使用基于網(wǎng)絡技術的設備， NI CompactDAQ底座基于零配置網(wǎng)絡(Zeroconf)標準。由于使用了Zeorconf技術，用戶只需要將NI CaompactDAQ系統(tǒng)直接連接到電腦或者連接到局域網(wǎng)上，不需要進行任何網(wǎng)絡設置， MAX的配置工具就能自動搜索并發(fā)現(xiàn)該設備。此外，用戶不需要在上位機安裝任何軟件，通過網(wǎng)絡瀏覽器就可以使用NI cDAQ-9188內置的基于網(wǎng)頁的監(jiān)控配置工具對其進行管理。

　　圖3. 用戶可以通過網(wǎng)絡瀏覽器連接到cDAQ-9188底座內嵌的網(wǎng)頁服務器，對NI ComapctDAQ系統(tǒng)進行遠程配置和管理。歡迎轉載，本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(www.wenjunhu.com)

　　軟件靈活性

　　由于認識到測量系統(tǒng)需求的多樣性，NI已經(jīng)開發(fā)了一套獨立于PC總線技術的數(shù)據(jù)采集軟件架構，用戶使用同一套NI-DAQmx驅動軟件，就可以于PCI、PCIe、PXI、PXIe、USB、以太網(wǎng)和Wi-Fi等多種總線上的NI數(shù)據(jù)采集硬件進行通訊獲取數(shù)據(jù)。用戶為USB接口的NI CompactDAQ系統(tǒng)開發(fā)的軟件，不需要進行任何修改就可以直接用于以太網(wǎng)接口的NI CompactDAQ系統(tǒng)上。此外，NI-DAQmx驅動的API能夠兼容多種編程平臺，用戶可以使用LabVIEW、ANSI C/C++、C#或微軟VB.NET等編程工具對NI CompactDAQ進行編程。

　　通過將NI強大的硬件技術和靈活的NI-DAQmx驅動軟件技術結合在一起，NI CompactDAQ平臺可以幫助用戶在實驗室收集簡單的實驗數(shù)據(jù)或者在工廠的廠房里進行分布式測試。

　　– Charlie STIernberg

　　Charlie Stiernberg是NI負責有線與無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集的產品經(jīng)理，擁有德州大學奧斯汀分校電子工程學士學位。

　　新的兆級采樣率的NI C系列模塊

　　NI 9223同步模擬采集C系列模塊可以支持4通道每通道1MS/s 16位分辨率的采樣速率。NI9223的采樣速率是NI 9215同步采集模塊的10倍，進一步豐富了C系列模塊產品線的采樣速率范圍，使得基于CompactDAQ和CompactRIO的測量系統(tǒng)能夠有更好的適應性。