獨(dú)立式NI CompactDAQ嵌入式測量系統(tǒng)

NI擴(kuò)展了NI CompactDAQ平臺(tái)，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(tái)實(shí)現(xiàn)了前所未有的功能，同時(shí)還可利用NIC系列平臺(tái)以及NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件模塊化和靈活性的優(yōu)勢(shì)。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?？刂破靼捎糜谶\(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的高級(jí)雙核處理器以及用于數(shù)據(jù)記錄的32GB非易失性存儲(chǔ)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(hào)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)。

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(huì)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(jí)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(huì)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(jí)用戶對(duì)NI CompactDAQ系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。對(duì)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(tái)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(duì)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(tái)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(huì)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(hào)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(huì)自動(dòng)同步并按請(qǐng)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)。