NI LabVIEW与 NI CompactRIO 进行哥斯达黎加境内 的雨林环境监控
NI cRIO-9023 CompactRIO 智能实时嵌入式控制器 用户手册和产品规范说明书
用户手册和产品规范NI cRIO-9023CompactRIO 智能实时嵌入式控制器本文档主要介绍NI cRIO-9023的安装、使用方法以及产品规范。
图 1. cRIO-9023前面板1.LED 指示灯2.电源连接器3.RS-232串口B 端口B 固定螺丝6.重置按钮7.DIP 开关8.RJ-45以太网端口19.RJ-45以太网端口2关于机箱的详细信息，见/manuals 上的可重配置机箱的说明文档。
安装并配置好系统后，关于系统的使用方法，见/gettingstarted 。
关于软件技术支持的详细信息，请访问/info ，并输入信息代码swsupport 查询。
安全守则警告请勿尝试采用本文档中未提到的方式操作cRIO-9023。
错误操作设备可能发生危险。
设备损坏时，内部的安全保护机制也会受影响。
关于受损设备的维修事宜，请联系NI。
危险环境安全守则cRIO-9023仅适用于危险环境Class I, Division 2, Groups A, B, C, D, T4；Class I, Zone 2，AEx nA IIC T4，Ex nA IIC T4；以及非危险环境。
在可能发生爆炸的环境中安装cRIO-9023时，应遵守下列守则。
违反安全守则可能导致人员伤亡。
警告电源未切断时，请勿断开控制器上任何导线和连接器连接。
警告电源未断开时，请勿安装或移除控制器。
警告替换组件可能影响模块在环境等级为Class I, Division 2时的适用性。
警告对于Division 2和Zone 2环境中的应用，应将系统安装在防护等级不低于IP54 (IEC/EN 60079-15)的外壳内。
危险环境下的特殊要求（欧洲及国际）cRIO-9023的评估为Ex nA IIC T4 Gc设备（依据DEMKO Certificate No. 07 ATEX 0626664X）并通过IECEx UL 14.0089X认证。
每个cRIO-9023均标有II 3G，适用于危险环境Zone 2。
NI 9250（BNC 接口）2 AI 模拟输入模块说明书
数据表NI 9250（BNC 接口）2 AI, ±5 V, 24位，102.4 kS/s/ch同步•BNC 连接•114 dB 动态范围，51.2 kS/s •<10 μVrms 噪声•兼容智能TEDS 感应器•软件可选的IEPE 信号调理•软件可选的交流/直流耦合NI 9250（BNC 接口）是可用于CompactDAQ 及CompactRIO 的2通道模拟输入模块，具有102.4 kS/s 更新率、24位分辨率以及±5 V 输入范围。
NI 9250（BNC 接口）的通道允许高动态范围测量，以充分利用现代测量麦克风和加速度计。
与声卡和消费产品不同， NI 9250（BNC 接口）集成了TEDS 输入路径和可以打开和关闭的IEPE 信号激励源，因此不需要外部传感器电源并降低了数据采集系统的复杂性。
配合使用NI 9260和 NI 9250（BNC 接口）能够创建一个快速、易于使用的频率-扫描-激励-响应分析器，以允许模态和声学分析测量系统部署在更恶劣环境中。
套件内容终端应用• 音频测试• 噪声、振动和声音粗糙度 (NVH)• NI 9250（BNC 接口）• NI 9250（BNC 接口）入门指南NI C系列概述NI提供超过100种C系列模块，用于测量、控制以及通信应用程序。
C系列模块可连接任意传感器或总线，并允许进行高精度测量，以满足高级数据采集及控制应用程序的需求。
•与测量相关的信号调理，可连接一组传感器和信号•隔离选项包括组间、通道间以及通道对地•温度范围为-40 °C～70 °C，满足各种应用程序和环境需要•热插拔CompactRIO和CompactDAQ平台同时支持大部分C系列模块，用户无需修改就可将模块在两个平台间转换。
CompactRIOCompactRIO将开放嵌入式架构与小巧、坚固以及C系列模块进行了完美融合，是一种由NI LabVIEW驱动的可重配置I/O (RIO)架构。
LabVIEW中的嵌入式系统开发和硬件连接
LabVIEW中的嵌入式系统开发和硬件连接嵌入式系统是现代科技领域中的重要组成部分，它融合了软件和硬件技术，可以广泛应用于各个行业和领域。
而在嵌入式系统开发中，LabVIEW是一种强大而灵活的开发工具，为开发者提供了一种直观、可视化的编程环境。
本文将针对LabVIEW中的嵌入式系统开发和硬件连接进行探讨。
一、LabVIEW的介绍LabVIEW是一种图形化编程语言，由美国国家仪器公司（National Instruments）开发，旨在为工程师和科学家提供一种直观的开发环境。
与传统的编程语言相比，LabVIEW使用图块（Blocks）来表示代码逻辑，通过将图块连接起来形成数据流图（Data Flow Diagram）。
这种可视化编程方式使得LabVIEW非常适合嵌入式系统开发。
二、LabVIEW中的嵌入式系统开发1. 硬件平台选择在LabVIEW中进行嵌入式系统开发时，首先需要选择合适的硬件平台。
LabVIEW支持多种硬件设备，如NI myRIO、NI CompactRIO等。
这些硬件设备具有广泛的应用领域，可以满足不同项目的需求。
2. 开发环境搭建LabVIEW提供了完善的开发环境，可以通过安装LabVIEW软件包和相应的硬件驱动程序来搭建开发环境。
一旦环境搭建完成，开发者就可以开始进行嵌入式系统的开发工作。
3. 编程和调试LabVIEW使用数据流图的方式进行编程，开发者可以通过将各个图块连接起来构建代码逻辑。
LabVIEW提供了丰富的函数库和工具箱，可以实现各种功能，例如数据采集、信号处理、通信等。
同时，LabVIEW还提供了调试工具，可以帮助开发者进行代码的调试和优化。
4. 实时性保证对于一些实时性要求较高的嵌入式系统，LabVIEW也提供了相应的解决方案。
通过使用实时模块（Real-Time Module），可以将LabVIEW代码转化为可在实时操作系统上运行的代码。
这样可以保证嵌入式系统的实时性能。
安装NI_LabVIEW、LabVIEW Real-Time与FPGA模块、NI-RIO驱动
安装NI LabVIEW、LabVIEW Real‐Time与FPGA模块、NI‐RIO驱动NI CompactRIO嵌入式测控平台是一款高级的嵌入式控制和数据采集系统，包含：实时处理器、现场可编程门阵列(FPGA)和可热插拔C系列模块。
CompactRIO通过NILabVIEW图形化编程环境，接受编程。
由于CompactRIO属于分布式实时系统，它还使用LabVIEW Real-Time模块和可选的LabVIEW FPGA模块。
CompactRIO还须要NI-RIO驱动安装在开发PC上，从而支持各类CompactRIO实时控制器、可重新配置机箱和C系列模块。
下方是对CompactRIO编程时必需的软件：∙NI LabVIEW开发系统∙NI LabVIEW Real-Time模块∙NI LabVIEW FPGA模块(推荐)∙NI-RIO驱动虽然您能分别安装所有这些软件组件，最简单的安装方式却是使用LabVIEW DVD。
如果您不使用LabVIEW DVD，就应按照上方罗列的顺序安装软件。
借助LabVIEW DVD, 安装软件1. 将DVD安放在系统的DVD驱动内并且等待弹出自动运行屏幕。
然后选择“安装LabVIEW、模块和工具包(Install LabVIEW, Modules, and Toolkits)”选项。
如果您收到Windows的警告，询问是否希望继续，请单击“是”(Yes)。
2. 选择是希望输入序列号以便安装购买的产品，还是希望在试用模式下安装软件。
如果您选择输入序列号，安装程序能够选择适当的软件帮助您安装。
如果您选择评估产品，请推进到第5步。
3. 输入您购买的LabVIEW开发系统的序列号。
如果您拥有LabVIEW附加工具的序列号（如：模块和工具包），还可以立即输入这些内容。
4. 核查获得特许的产品列表(Licensed Product List)，其中包括：LabVIEW环境、模块和工具包以及带有效许可证的设备驱动。
创新项目应用案例集锦
– LabVIEW的人机交互界面设计
• Pioneer Research Project
– 更多本科生参与到LabVIEW相关的 课题项目中
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暨南大学电子工程系 —生物医电
• 呼吸信号检测与电磁刺激 信号发生系统
– 由呼吸传感器、信号放大器、 数据采集卡、电磁信号发生 器等组成
– 自动检测吸气，呼气的瞬时 时间，实时控制并输出电磁 脉冲信号，刺激人体的胸隔 肌，控制呼吸的节奏
——上海交通大学风电研究中心&上海电气
应用：
通过CompactRIO平台构建1.25MW风电机组的主控制 器，主要实现对I/O端口的数据采集，对风机运 行的控制，用户人机界面功能，以及通信和数据 交互
挑战：
所处的工作环境极为恶劣：控制器置于机舱中，距 离塔底的距离有近百米，机舱内的振动和冲击都 较强，同时控制器工作的环境温度随季节的不同 变化较大
机械本体
工控机系统
四轴运动控制卡
数据采集卡
X轴步腰伺进R服电轴电机步机 进Y电轴大机伺臂服伺电服电机机 小臂伺服电机
驱动驱器动器驱动器 驱动驱器动器
驱动器
驱动部分
手腕电机 驱动器
腰转 电机
M
大臂 电机
M
小臂 电机
M
手腕 电机
M
增量编 码器
限位开关 26
中国象棋机器人 ——北京信息科技大学
• 2008年嵌入式竞赛三等奖 • 采用LabVIEW图形化编程语言，
院校创新项目应用案例集锦
远程实验室/生物医电/ 清洁能源/环境监测/混合动力/机器人与
机械臂/智能车/智能维护系统/ 机器状态监测/结构健康监测/管道安防
ASCE_7-10美国建筑荷载规范(中文版)
NI 的 PXI 和 CompactRIO 平台 车厢控制—打破封 闭,提升性能
NI 的 PXI 和 CompactRIO 平台车厢控制—打破封闭，提升性能"针对现有列车控制及诊断网络系统开发成本高、网络通用性差的缺点，广州地铁应用NI 的 PXI 和 CompactRIO 平台..."- National Instruments , National Instruments ChinaThe Challenge:列车运营商对列车的智能诊断水平及列车控制品质要求越来越高，需要列车具备先进的控制及诊断网络系统。
这对系统的处理能力及网络实时性提出了前所未有的要求。
The Solution:广州地铁采用NI PXI和 CompactRIO 构建高速列车智能控制诊断网络系统广州地铁采用NI PXI和 CompactRIO构建高速列车智能控制诊断网络系统Author (s):National Instruments - National Instruments China针对现有列车控制及诊断网络系统开发成本高、网络通用性差的缺点，广州地铁应用NI 的PXI 和 CompactRIO 平台，构建了一套灵活高效、开放的列车智能诊断网络系统，系统运行情况良好。
ITS （Intelligent Transportation System）智能化交通系统是交通发展的一次革命。
随着微电子技术和分布式现场总线技术的发展，越来越多的列车采用了通信网络，利用网络来实现对车载设备的集散式监视、控制与管理，为乘客提供足够的安全和娱乐。
我国政府也将 ITS 列入了发展规划日程并计划加大力度促进ITS技术和产业的发展。
但是，构建高性能的列车控制网络系统，使其具有处理上的实时性以及网络的开放性绝非易事。
面临的挑战目前列车运营商对列车的智能诊断水平及列车控制品质要求越来越高，这就需要列车具备先进的控制及诊断网络系统。
这对系统的处理能力及网络实时性提出了前所未有的要求。
为适应列车编组经常变换的特点，列车网络还必须具备自动重组的功能。
NICompactRIO平台硬件介绍
NI CompactRIO——可重新配置的控制和采集系统关键字：, ,概览NI CompactRIO是一种小巧而坚固的工业化控制与采集系统，利用可重新配置I/O（RIO）FPGA技术实现超高性能和可自定义功能。
NI CompactRIO包含一个实时处理器与可重新配置的FPGA芯片，适用于可靠的独立嵌入式或分布式应用系统；还包含热插拔工业I/O 模块，内置可与传感器/调节器直接连接的信号调理。
CompactRIO展示了一种支持开放访问低层硬件资源的低成本架构。
CompactRIO嵌入式系统可以使用高效的LabVIEW图形化编程工具进行快速开发。
利用NI CompactRIO，您可以快速建立嵌入式控制与采集系统，而且该系统的工作性能和优化特性可与专门定制设计的硬件电路相媲美。
CompactRIO平台包括带有工业浮点处理器的cRIO-900x和cRIO-901x实时控制器，其中cRIO-901x系列的4槽和8槽可重配置机箱具有1百万或3百万门FPGA。
该平台还包括新型cRIO-907x系列——一种集成的控制器与机箱。
CompactRIO C系列模块提供了各种类型的I/O，从±80 mV热电偶输入到250VAC/VDC通用数字输入。
用户可以使用LabVIEW、LabVIEW实时模块和LabVIEW FPGA模块开发CompactRIO嵌入式系统。
CompactRIO可以有三种配置——嵌入式系统（包括CompactRIO集成控制器与机箱）、R 系列扩展系统和远程高速接口系统。
CompactRIO嵌入式系统CompactRIO嵌入式系统包含一个实时嵌入式处理器、带有可编程FPGA的4或8槽可重新配置的机箱和热插拔工业I/O模块。
这种低成本的嵌入式架构支持开放访问低层的硬件资源，以快速开发定制的独立或分布式控制与采集系统。
CompactRIO R系列扩展系统CompactRIO R系列扩展系统使用同样的热插拔工业I/O模块，为PCI或PXI/ CompactPCI R 系列FPGA设备提供高性能的信号调理和工业扩展I/O。
什么是nicompactrio
什么是NI CompactRIO？NI CompactRIO可编程自动化控制器（PAC）是低成本可重复配置的控制与采集系统，是为需要高性能和高可靠性的应用而设计的。
系统将开放式嵌入式体系结构和小尺寸、高坚固性、可热插拔的工业I/O模块结合在一起。
CompactRIO使用可重复配置I/O（RIO）现场可编程门阵列（FPGA）技术。
理解CompactRIO体系结构CompactRIO系统由包含用户可编程FPGA的可重复配置机箱、热插拔I/O模块、用于确定性通信与处理的实时控制器以及用于快速实时与FPGA编程的图形化软件LabVIEW 组成。
在以下小节中，了解更多关于组件的信息。
跳转到：控制器| 机箱| 设备/模块| 软件控制器标准控制器类型经济型集成机箱与控制器高性能控制器坚固高性能控制器经济型集成机箱与控制器NI提供了CompactRIO集成系统的经济型产品线，集成了CompactRIO体系结构的高性能，相比CompactRIO模块化系统，它的的特性较少。
集成系统在包含用户可编程FPGA的单个机箱中结合了CompactRIO实时控制器和八槽背板。
这些集成系统可以用于简单易用的NI LabVIEW图形化编程环境中，帮助您开发实时应用与FPGA应用。
高性能控制器如果您的应用需要最高性能和最高灵活度的CompactRIO 系统，高性能CompactRIO 产品线是您的选择。
它们将最高性能的实时控制器与包含最强大的NI FPGA 的用户可升级背板结合在一起。
CompactRIO 高性能系统具有最强大的处理能力和资源，让这些系统成为高级控制应用、高速数据传输与记录以及处理密集型应用的理想选择。
这些模块化系统可以用LabVIEW中，帮助您开发实时应用与FPGA 应用。
坚固高性能控制器坚固高性能CompactRIO 系统提供高级别的性能和灵活性和最坚固的CompactRIO 系统。
它们结合了400 MHz 实时控制器和包含最强大的NI FPGA 的用户可升级背板。
NI嵌入式创新应用开发平台myRIO介绍
全新学生嵌入式系统设计平台NI myRIO简介1. 概述NI myRIO是NI针对教学和学生创新应用而最新推出的嵌入式系统开发平台。
NI myRIO内嵌Xilinx Zynq芯片，使学生可以利用双核ARM Cortex-A9的实时性能以及Xilinx FPGA可定制化I/O，学习从简单嵌入式系统开发到具有一定复杂度的系统设计。
NI myRIO的便携性、快速开发体验以及丰富的配套资源和指导书，使学生在较短时间内就可以独立开发完成一个完整的嵌入式工程项目应用，特别适合用于控制、机器人、机电一体化、测控等领域的课程设计或学生创新项目。
由于NI myRIO是一款针对学生创新应用的平台，因此在产品开发之初即确定了以下重要特点：✓易于上手使用：引导性的安装和启动界面可使学生更快地熟悉操作。
✓编程开发简单：支持用LabVIEW或C/C++对ARM进行编程，LabVIEW中包含大量现成算法函数，同时针对NI myRIO上的各种I/O接口提供经过优化设计的现成驱动函数，方便快速调用，甚至比使用数据采集（DAQ）设备还要方便；如果学生需要对FPGA进行自定义编程，可采用LabVIEW图形化编程方式进行开发。
✓安全性：直流供电，根据学生用户特点增设特别保护电路。
✓便携性同时，NI myRIO是一款真正面向实际应用的学生嵌入式开发平台。
NI myRIO采用NI工业级标准可重配置I/O (RIO) 技术，与NI其他工业级的嵌入式监测与控制开发平台（如NI CompactRIO及NI Single-Board RIO）具有相似的系统结构和开发体验，学生通过NI myRIO获得相应的经验后可将其用于其他更加复杂的工业嵌入式应用开发或相关科研项目。
2. 型号与规格NI myRIO分为NI myRIO-1900与NI myRIO-1950两种型号，两种型号的主要区别是NI myRIO-1900带有外壳，同时多一组I/O接口，并支持Wifi连接。
NI Nays CRIO学习资料
操作步骤： 1) 创建 CompactRIO 工程项目
另外，您也可以通过 NI 分布式系统管理器来监测 CompactRIO 中 C 系列模块 I/O 变量值。 Page 8 of 66
练习二：基于 CompactRIO 的扫描模式快速实现数据采集
目标： 在 CompactRIO 嵌入式平台上使用 LabVIEW Real-Time(实时) 模块的扫描模式（Scan Mode）完成数据采集程序的开发。理解扫描 模式的概念以及扫描模式的优势。 硬件平台：
使用 NI LabVIEW 和 NI CompactRIO 开发嵌入式控制与监测系统
Page 1 ofຫໍສະໝຸດ 66内容LABVIEW RIO 架构......................................................................................................................................................................................................... 3 练习一：在 Measurement & Automation Explorer(MAX)中查看和配置 NI CompactRIO................................................................................................ 4 练习二：基于 CompactRIO 的扫描模式快速实现数据采集 ................................................................................................................................... 9 练习三： 振动监测与控制..................................................................................................................................................................................... 17 Part A—应用描述 ................................................................................................................................................................................................ 17 Part B—FPGA 代码实现 ...................................................................................................................................................................................... 20 Part C—FPGA 编译过程 ...................................................................................................................................................................................... 31 Part D—实时处理器部分的代码实现 ................................................................................................................................................................ 33 Part E—运行程序 ................................................................................................................................................................................................ 41 Part F—挑战 ........................................................................................................................................................................................................ 43 练习四: 人机界面 (HMI) 及通信 ............................................................................................................................................................................ 44 Part A—应用描述 ................................................................................................................................................................................................ 44 Part B—代码实现 ................................................................................................................................................................................................ 46 Part C—运行该应用程序 .................................................................................................................................................................................... 60 Part D—OPC 连接 ................................................................................................................................................................................................ 62 Part E—挑战 ........................................................................................................................................................................................................ 66
安装NI_LabVIEW、LabVIEWReal-Time与FPGA模块、NI-RIO驱动
安装NI_LabVIEW、LabVIEWReal-Time与FPGA模块、NI-RIO驱动安装NI LabVIEW、LabVIEW Real‐Time与FPGA模块、NI‐RIO驱动NI CompactRIO嵌⼊式测控平台是⼀款⾼级的嵌⼊式控制和数据采集系统，包含：实时处理器、现场可编程门阵列(FPGA)和可热插拔C系列模块。
CompactRIO通过NILabVIEW图形化编程环境，接受编程。
由于CompactRIO属于分布式实时系统，它还使⽤LabVIEW Real-Time模块和可选的LabVIEW FPGA模块。
CompactRIO还须要NI-RIO驱动安装在开发PC上，从⽽⽀持各类CompactRIO实时控制器、可重新配置机箱和C系列模块。
下⽅是对CompactRIO编程时必需的软件：NI LabVIEW开发系统NI LabVIEW Real-Time模块NI LabVIEW FPGA模块(推荐)NI-RIO驱动虽然您能分别安装所有这些软件组件，最简单的安装⽅式却是使⽤LabVIEW DVD。
如果您不使⽤LabVIEW DVD，就应按照上⽅罗列的顺序安装软件。
借助LabVIEW DVD, 安装软件1. 将DVD安放在系统的DVD驱动内并且等待弹出⾃动运⾏屏幕。
然后选择“安装LabVIEW、模块和⼯具包(Install LabVIEW, Modules, and Toolkits)”选项。
如果您收到Windows的警告，询问是否希望继续，请单击“是”(Yes)。
2. 选择是希望输⼊序列号以便安装购买的产品，还是希望在试⽤模式下安装软件。
如果您选择输⼊序列号，安装程序能够选择适当的软件帮助您安装。
如果您选择评估产品，请推进到第5步。
3. 输⼊您购买的LabVIEW开发系统的序列号。
如果您拥有LabVIEW附加⼯具的序列号（如：模块和⼯具包），还可以⽴即输⼊这些内容。
4. 核查获得特许的产品列表(Licensed Product List)，其中包括：LabVIEW环境、模块和⼯具包以及带有效许可证的设备驱动。
[NI技术]基于 CompactRIO 的状态监控平台
![[NI技术]基于 CompactRIO 的状态监控平台](https://img.taocdn.com/s3/m/d4ffc84833687e21af45a9ba.png)
[NI技术]基于 CompactRIO 的状态监控平台"NI cRIO- 9068模块采用基于Linux的 OS，着实改变了一切。
我们在商业现成即用的控制器上安装基于Linux的开放式实时OS，在很短的时间内即移植好我们现有的 Linux软件组件。
这节省了我们至少三个月的开发时间。
"- Wolfram Koerver,cRIO封装图The Challenge:以适中的价格开发通用监控系统解决方案，特别是机器监控、结构健康监控应用等纵向市场常见的应用，对于这些应用，提供模块化的传感器和信号类型是至关重要的。
The Solution:利用灵活、坚固的商业现成即用（COTS）技术，我们不仅能够将具有竞争力的状态监控解决方案快速投向市场，而且降低了成本。
借助NI cRIO-9068 基于Linux的实时OS，开发团队将必需的安全性、联网和通信功能无缝地集成在一起。
集成 GPS 接收器以提供 Linux OS内部的时间和地理位置标注是至关重要的，这样可使 LabVIEW程序员和应用工程师方便、直接地进行访问。
Author (s):Wolfram KoerverS.E.A.正在为纵向应用构建下一代状态监控平台，并作为标准化产品。
SEA 3200是一个坚固、密封的数据采集和处理系统，对传感器和机器数据进行连续监控。
新产品基于新型NI cRIO-9068 模块、NI模数转换器模块，以及无线通信和监控状态监控所用的两个专用 CompactRIO 模块。
系统用于结构载荷监督的结构健康监控、桥梁和建筑的材料变化、露天采矿中的地球物理效应监控等应用。
S.E.A.位于德国科隆地区，看到该地区的莱茵河上有多座怀疑发生结构损坏的桥梁需要进行监控。
例如，著名的Zoobrücke 大桥一般禁止卡车通行。
凭借灵活的测量模块配置，可对加速度、距离、表面温度、湿度等多种传感器传来的数据进行采集、预处理和存储。
CompactRIO选择嵌入式操作系统时的五大注意事项
CompactRIO选择嵌入式操作系统时的五大注意事项为了满足您的部署需要，NI提供了两种嵌入式操作系统：NI LabVIEW Real - Time和Microsoft Windows Embedded Standard7（WES7）。
每种操作系统对于不同的任务和操作具有不同的优势。
LabVIEW Real-Time保证了关键任务和闭环控制的确定性和可靠性，而WES7则提供了一个可扩展的平台，可以使用众多软件，并集成用户界面功能。
在为特定应用选择最好的操作系统时需要有很多因素需要考虑。
本指南衡量了两个操作系统的优缺点，以帮助您为您的应用做出最佳的选择。
目录1. 我的应用需要有多可靠？2. 用户将如何与我的系统进行交互？3. 我需要在我的系统上建一台OPC服务器吗？4. 我需要将我的系统直接与数据库相连吗？5. 支持Windows平台的LabVIEW是否能为我的应用提供更多功能？6. 总结：选择正确的嵌入式操作系统1. 我的应用需要有多可靠？图1. 与一般的操作系统相比，LabVIEW Real-Time 和WES7 提供了更高的可靠性许多嵌入式应用要求高度的可靠性。
确定性和长时间连续运行特性都是嵌入式系统可靠性的关键指标。
相比Windows7 或者Mac OSX等一般的操作系统而言， LabVIEW Real-Time 和WES7均可以提供更高的可靠性。
LabVIEW Real-Time凭借高度的确定性和出色的连续运行特性，提供了最大程度的应用程序可靠性。
虽然WES7并没有确定性可言，但相比一般用途的操作系统，它在连续运行特性方面却有优势。
确定性通过使用 LabVIEW FPGA 模块，在无需将您的系统部署至硬件的情况下，全新设计的LabVIEWReal-Time操作系统可为您提供最高级的应用可靠性。
可靠性的一个关键指标就是确定性，即一个操作系统能始终如一地在已知时间长度内完成一项任务。
在LabVIEW中多次或循环执行相同任务时执行时间的变化或抖动范围越大，确定性就越差。
从编程基础到进阶应用——CompactRIO动手课程
从编程基础到进阶应用——CompactRIO 动手课程 7
13. 完成这些“绘制”之后，我们现在就得到了连续随机数发生系统的LabVIEW 程序。点击Run按钮。观察在Waveform Chart上显示的变化数据。在后面的练 习中，我们可以对VI进行修改，运行在NI CompactRIO的实时控制器上，从加 速度计中获取真实的振动数据替换仿真的随机数据。
9. 第一个步骤是生成仿真数据，这里使用随机数生成器。右键单击程序框图，您 可以看到所有可以用于LabVIEW编程的函数。基本的函数一般在编程这个子集 当中。在Numeric子面板中，找出Random Number(0-1)函数，单击并将其拖入 程序框图中。
从编程基础到进阶应用——CompactRIO 动手课程 5
从编程基础到进阶应用——CompactRIO 动手课程 12
配置 CompactRIO 上的硬件 I/O 通道(AI0) ，设置 IEPE 激励 7. 第二步，需要将仿真的随机信号改为实际信号。利用连接到NI 9234 AI0接口的 IEPE加速度计（B&W 13200/14200）来检测实时振动信号。NI 9234的任何通 道都可以配置是否开启IEPE。为了正确激励传感器，需要配置AI0通道开启 IEPE激励。右键单击项目中的Mod1 (Slot 1, NI 9234) ，选择属性。在Channels 配置中，将AI0的Input Configuration修改为IEPE AC Coupled，点击OK。
在 CompactRIO 实时系统上创建实时程序 6. 使用LabVIEW Real-Time模块在实时操作系统中进行编程与在Windows中使用 LabVIEW进行编程几乎是相同的。第一步，我们可以简单的将运行在Windows 下的My Computer目标中的程序LabVIEW Simple Demo.vi，以拖拽的方式移动 到CompactRIO目标下的实时操作系统上。然后，在VI上点击右键，选择 Rename，将VI改名为cRIO Vibration Monitoring with Scan Mode.vi并打开文件。
LabVIEW和cRIO入门
入门指南
注
目录
新用户可通过 LabVIEW 入门指南了解 LabVIEW 基本信息和相关术语。
本教程详细介绍了在 LabVIEW 开发环境中使用 RIO 扫描接口开发 CompactRIO 应用程序的方法。应用程序通过 LabVIEW 和 CompactRIO 可重配置嵌入式系统创建简单的过程控制 VI。通过此开发 过程，您将逐步了解使用扫描接口开发 CompactRIO 应用程序的基本概 念和编程技巧。通过扫描接口，用户可直接从 LabVIEW RT 模块访问 C 系
本节介绍教程中所需的软件和硬件， 以及有助于用户完成教程的帮助文档。
本教程需安装下列软件。
❑ NI LabVIEW 8.6 或更高版本 ❑ NI LabVIEW RT 模块 8.6 或更高版本
CompactRIO 和 LabVIEW 入门指南
2
/china
❑ NI LabVIEW FPGA 模块 8.6 或更高版本 （可选） ❑ NI-RIO 3.0 或更高版本
列模块。
本教程带有选读章节，介绍使用 LabVIEW FPGA 接口编程 CompactRIO
系统的方法。
行文规范 .........................................................................................................................2 所需组件 .........................................................................................................................2
NI CompactRIO和LabVIEW应用案例集锦
Ｎ ｏ ａｔ Ｉ 和 Ｌｂ ＩＷ 应 用 案 例 集 锦 Ｉ ｍｐｃＲ Ｏ Ｃ ａＶＥ
Ｃ ｍｐ ｃＲＯ 和 Ｌ ｂ ＩＷ 应 用 案 例 集 锦 ｏ ａｔ ｌ ａ ＶＥ
（ 由美 国 Ｎ 公 司供 稿 ） Ｉ
１ 利用 Ｃ ｍｐ ｃＲ Ｏ和 Ｌ ｂ ＩＷ 控 制心脏模拟器 ｏ ａｔ ｌ ａ ＶＥ
运行 。 心 脏 模 拟 器 原 理
作者 ：
Ｄｒ ．Ｄａ ｉ ｅ ｉ — Ｓ ｏ ｌ ｆ ｖ ｄ Ｋｅ ｌｎｇ ｃｈ ｏ ｏ Ｍｅ ｈａ ｉ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｕｎ — ｃ ｎ ｃ ｌ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ， ｉ
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使用NI CompactRIO进行结构健康监测
使用NI CompactRIO进行结构健康监测CompactRIO平台是一种高级嵌入式数据采集与控制系统，专为需要高性能与高可靠性的应用而设计。
系统基于开放的嵌入式体系结构、尺寸小、高度坚固、具有网络互联和丰富的传感器测量功能，这些特点使其成为结构健康和地震监测应用的理想选择。
CompactRIO结合NI LabVIEW实时模块和LabVIEW FPGA技术，让您能够使用简单易用的图形化编程工具对CompactRIO嵌入式系统进行设计、编程和定制。
本文档是面向现场应用的结构健康监测资源集的一部分。
1. NI CompactRIO特性小型坚固的嵌入式数据采集和控制系统可热插拔的C系列测量模块，内置信号调理功能可与多种类型传感器直接连接嵌入式实时处理器和现场可编程门阵列（FPGA）芯片，用于可靠的独立操作或分布式操作LabVIEW图形化编程工具加速系统开发通过以太网连接可以进行方便的Internet和网络接入极限工业认证和环境评级：（1）－40至70℃（－40至158F）工作温度（2）50 g防震等级（3）高达2,300 Vrms隔离（承受）（4）国际安全、EMC以及环境认证（5）针对恶劣工作环境的评级为1类2级CompactRIO系统包括一个实时控制器、一个可重配置机箱和若干测量I/O模块。
可重配置机箱带有一个高性能FPGA，能够为高速传感器数据提供专用带宽，还提供了定时与I/O 信号处理等底层定制功能。
实时控制器包括一个工业级处理器，可以以联网或独立方式运行，控制器上还同时包含用于网络互联和通信功能的以太网口、内置Web服务器以及用于与外围设备连接的串口、USB端口、以及用于数据记录的非易失性存储器。
2. C系列I/O模块NI提供的C系列模块是紧凑的测量与I/O模块，将信号连接、信号调。
LabVIEW的RIO与I-O对比
LabVIEW 的RIO 与I/O 对比
NI 可重配置I/O(RIO)产品可在灵活的开发平台上实现高精度测量，适用于需要高速闭环控制的系统级应用。
这些应用有时需要比核心系统可提供的更多的通道数或分布更广的架构。
而扩展I/O 系统可以实现1 个对N 个的系统拓扑结构，该拓扑结构使用一个控制器、N 个现场可编程门阵列(FPGA)和多个I/O 节点构成，该结构用于实现灵活的高通道数系统，这样的系统可以执行分布式控制和本地化处理。
1. 以总线为基础
高通道数系统的需求是多种多样的，而NI 的差异化扩展I/O 产品正是为了提供全面的产品系列来满足这些需求而设计的。
不同扩展I/O 方案之间的主要区别在于I/O 与处理器之间的总线，如图1 所示。
每条总线具有各自的优势，使其成为各种扩展I /O 应用的理想选择。
图1. 扩展I/O 将I /O 与处理器分离开。
每个扩展方案在I /O 与处理器间执行不同的通信总线协议，适合不同的应用领域。
2. 扩展比较。
NI新版CompactRIO系列9068 内建Linux即时作业系统
NI 新版CompactRIO 系列9068 内建Linux 即时作
业系统
美商国家仪器（NI）于今年NI Week 发布新一代CompactRIO 系列9068（cRIO-9068），无论是即时作业系统（RTOS）或核心处理器皆大改造，其中即时作业系统从温瑞尔（WindRiver）VxWorks 更改为全新Linux 架构的即时作业系统;核心处理器则由英特尔（Intel）x86 核心处理器替换成赛灵思（Xilinx）系统单晶片（SoC）Zynq-7020。
美商国家仪器市场行销资深副总裁Eric Starkloff 表示，cRIO-9068 采用最先进的开放式系统设计平台，主要系瞄准嵌入式控制与监测系统市场。
美商国家仪器市场行销资深副总裁Eric Starkloff 表示，相较于VxWorks 为封闭式的架构，Linux 即时作业系统属于开放式的架构，能让众
多相关业者开发出多元化的周边功能，如驱动程式等，因此提供使用厂商更
丰富的开发资源。
也因此，美商国家仪器将新一代的CompactRIO 架构改弦易辙，并导入Linux 即时作业系统。
Starkloff 进一步指出，着眼于C/C++电脑程式设计语言使用族群广泛，该公司已于cRIO-9068 内建的Linux 即时作业系统，支援产业界已应用。
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NI LabVIEW与 NI CompactRIO 进行哥斯达黎加境内的雨林环境监控
"在过去，必须使用不同制造商的多种资料记录器，才能够进行所有测
量作业。
⋯CompactRIO 可以通过单一平台满足现有测量需要，其灵
活性又允许在需求变化时增加新的测量模块。
"
- Dr. William Kaiser, Department of Electrical Engineering, UCLA
The Challenge:
使用同一平台支持多种环境参数的无线测量，并达到机器人控制、远端设定，与网络资料分享的功能。
进一步使用
该系统了解雨林的微气候 (Microclimate) 特性，以及雨林地面与大气之间的碳通量变化。
The Solution:
通过NI LabVIEW 软件与NI CompactRIO 平台，我们开发了无线传感系统，可搜集多种环境测量资料、远端设定功能、
便于未来扩充设备，并让研究者通过网络于全世界的进行测量。
Author (s):
Dr. William Kaiser - Department of Electrical Engineering, UCLA
Dr. Philip Rundel - Department of Ecology and Evolutionary Biology, UCLA
地球大气层吸收了将近70%的太阳能量。
当地球表面以辐射热能的方式释放此能量，大气层接着吸收并循环大部分的热能，以维持地球的温度。
此过程即为温室效应。
在
近几年来，如二氧化碳（CO2）、甲烷，与一氧化二碳易于吸收辐射热能的气体排放量不断提升，温室效应亦愈行剧烈。
在哥斯达黎加雨林中进行碳通量（Carbon Flux）研究
为了进一步了解温室气体对环境的冲击，研究者通过对哥斯达黎加雨林的La Selva 生态站进行相关研究，来测量CO2的变化（亦即碳通量），并了解大气与雨林地之
间的物质关系。
观测范围为3900 平方公尺的热带雨林区。
热带雨林可吸收的CO2量远高于其他生态系统，也因此影响当地与全球的气候。
然而，由于雨林生态可
分为多重结构层，因此其中的碳通量亦极为复杂。
CENS 使用NI 技术开发环境测量系统
布置在哥斯达黎加的环境测量平台，是以 LabVIEW 软件与 CompactRIO 硬件为架构的网络化信息机械系统（Networkedinfomechanical system，简称 NIMS），由加州大
学洛杉矶分校（UCLA）的嵌入式网络传感中心（Center for EmbeddedNetworked Sensing，简称CENS）成功开发。
CENS针对重要的科学应用，专责开发嵌入式的网
络传感系统。
CENS 是由美国国家科学基金会（NSF）的科学与技术中心所主导，跨学科、多机构的研究中心。
为了提升测量精确度，并了解不均匀碳通量的影响，我们开发了便携式的悬挂无线机器人传感系统，可测量碳和其他物质在大气与地面之间的转移状态。
碳通量的测量作业必
须搭配多种必要测量，包含温度、CO2、湿度、精确的3D 风移动量、热通量（Heatflux）、太阳辐射，以及光合作用有效能量（PAR）。
在过去，必须使用不同制造商的多种资料记录器，才能够进行所有测量作业。
CENS 选择了模块化的 CompactRIO，以支持多种测量和传感器。
CompactRIO 可以通过单一平台满足现有测量需要，其灵活性又
允许在需求变化时增加新的测量模块。
无线传感器的布署
在La Selva 生态站的第一阶段现场测试中，将依序暂时布署 3 组NIMS环境监控系统。
CompactRIO 系统将配合使用多种仪器，包含基础气象测量工具、音波风速计（Sonic anemometer）、红外线传感器，辐射计（Radiometer），获取碳通量所需的所有环境资料。
无线传感器系统以点状方式分布于雨林地面，通过悬挂式机器人穿梭机，建构可
进行 3D 测量的环境监控系统。
在初始的测试布署作业中，我们将雨林植披的范围依高度横切为3 个部分，并分别架设电缆线以构建可移动的无线传感平台。
在布署期间，每个高度区间的穿梭机将以1 公尺
为间隔，分别停留30 秒，让传感器进行必要的测量作业。
每个高度区间完成一次循环均需要30 分钟，并以24 小时连续执行。
以 LabVIEW 为架构的系统优势
系统以NI CompactRIO 做为中心测量单位， NI CompactFieldPoint 则用于分散式无线测量作业。
NI 无线存取点 WirelessAccess Point （WAP- 3701）则用于传输分散式传感
器、观测塔，与植披地面之间的资料。
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LabVIEW 用于连接分布式无线测量平台。
通过 LabVIEW，我们可以使用不同的资料格式支持当地的研究者，让他们进行后分析（Post- analysis）作业。
由于
LabVIEW 的灵活性，我们可以设定测量类型、选择所需通道，甚至从连接系统的笔记型电脑进行调整作业。
LabVIEW也具有实时嵌入式处理的高级分析工具，可让远端研究者执行当地的质量通量（Mass flux）分析与后处理作业。
此外， LabVIEW还提供HMI，让使
用者可看到即时测量作业。
在开发出此实时分析系统之前，研究者必须亲至现场，耗费极长的时间搜集大量资料，并将数据带回实验室才能进行资料分析。
此外，我们并可通过网络传输远端资料，发送至未亲临现场的研究者与学生。
通过网络浏览器与 LabVIEW的网络功能，研究者将可存取并下载即时或备份资料，以用于
自己的分析作业。
通过此研究，科学家可进一步了解碳吸收作用对雨林的冲击，并计算出雨林所能吸收的碳最大值，找出地球所能处理的最佳碳含量。
Author Information:
Dr. William Kaiser
Department of Electrical Engineering, UCLA
Los Angeles, CA 90095
United States
Kaiser@ee.
Legal
This case study (this "case study") was developed by a National Instruments ("NI") customer. THIS CASE STUDY IS PROVIDED "AS IS" WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND AND SUBJECT TO CERTAIN RESTRICTIONS AS MORE SPECIFICALLY SET FORTH IN 'S TERMS OF USE .
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