于NI kb摘錄

1.概述

? ? ? ? 對于NI RIO系列設(shè)備（CompactRIO、sbRIO、myRIO等）進行編程時，需要注意有三個不同的組件。

• 人機界面 (HMI) 。有時稱為“主機”，為用戶提供圖形用戶界面（GUI），用于監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和設(shè)置操作參數(shù)。使用 HMI 是可選的，因為 RIO 產(chǎn)品可以編程為無頭運行，并且有些產(chǎn)品可以直接連接到嵌入式用戶界面，但是當實施 HMI 時，它們可以采用 Windows 臺式計算機、平板電腦或觸摸面板的形式以計算機為例。
• 實時（RT）處理器：RT 處理器運行主要的實時程序，并且允許 RIO 可靠地執(zhí)行具有特定時序要求的程序。
• 現(xiàn)場殼編程門陣列：FPGA是一種可重新編程的硅芯片，是嵌入式系統(tǒng)的核心。FPGA 將機箱 I/O 直接連接到 RT 處理器，無需通過總線，與其他控制器架構(gòu)相比，系統(tǒng)響應(yīng)的控制延遲非常低。由于 FPGA 通過 LabVIEW FPGA 模塊在硬件而不是軟件中運行其代碼，因此其速度和可靠性通常用于使用高速緩沖 I/O、快速控制循環(huán)或自定義信號過濾的應(yīng)用。

????????HMI、RT 和 FPGA 在 LabVIEW 項目中都有自己獨特的編程位置，并且每個組件內(nèi)部和組件之間的通信方法也不同。本白皮書闡述了這些方法及其差異。下圖顯示了這些組件如何交互（假定 PC 用作 HMI）。

2.調(diào)用IO

????????在深入研究不同的通信方法之前，了解數(shù)據(jù)如何從 RIO 目標上的物理輸入和輸出端口傳輸?shù)角度胧较到y(tǒng)組件非常重要。使用CompactRIO時，可以通過三種方式訪問??I/O：

1. 對于實時（NI-DAQmx）模式，數(shù)據(jù)通過處理器通過 NI-DAQmx VI 讀取。
2. 對于實時掃描（IO變量）模式，數(shù)據(jù)通過FPGA發(fā)送，但最終通過將IO節(jié)點拖放到實時VI來在處理器上訪問。
3. 對于LabVIEW FPGA模式，通過將IO節(jié)點拖放到FPGA VI中，可以直接從FPGA內(nèi)部讀取I/O。

????????編程模式由 LabVIEW 項目中模塊旁邊的文本指示。

????????下圖顯示了每種模式如何通過不重疊的唯一路徑發(fā)送 I/O 數(shù)據(jù)。

????????請注意，并非所有 CompactRIO 都支持使用 NI-DAQmx 進行編程。請參閱文檔了解哪些型號的 CompactRIO 支持使用 NI-DAQmx 進行編程。?

3.標簽、流、消息

????????對 RIO 目標進行編程時，了解三種通信范例非常重要：?

????????標簽類型有時稱為當前值類型，用于傳達最新值。標簽的一個示例是操作員通過 HMI 給出的控制設(shè)定點。該標簽不需要傳達控制設(shè)定點的所有歷史數(shù)據(jù)，而只需傳達操作員輸入的最新值。此外，由于不需要所有先前設(shè)定點的歷史數(shù)據(jù)，因此不能保證標簽傳輸。無保證傳輸?shù)倪@一方面有時被稱為“有損”通信。?

????????相比之下，流類型使用緩沖來傳輸每個數(shù)據(jù)點，其中吞吐量比延遲更重要。流通信的一種用例是通過 FPGA 將所有溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)?RT 處理器以記錄到文件中。在這種情況下，歷史數(shù)據(jù)是必要的，因此每個數(shù)據(jù)點的傳輸都得到保證。有保證的傳輸?shù)倪@個方面被稱為“無損”通信。?

????????當需要保證信息的傳遞并且具有低延遲時，使用最后一種通信類型，即消息。緊急停止命令是消息通信類型的一個示例。在下表中，通信選項將指定為標簽、流或消息類型。在大多數(shù)情況下，由于該選項的保證傳遞方面，可以支持流類型的通信選項也將支持消息類型。下表總結(jié)了這些通信類型。?

通訊類型	基本特征	可選功能	表現(xiàn)
標簽	僅當前值，定期讀取	動態(tài)查找、分組管理	低延遲、高通道數(shù)
流	緩沖、阻塞（超時）	多層緩沖	高吞吐量
消息	緩沖、阻塞（超時）	確認數(shù)據(jù)傳輸	低延遲

?4.通信選型摘要

????????

????????下表提供了 HMI、RT 處理器和 FPGA 之間不同通信選項的最高級別概述。適用時請參閱更詳細的表格。單擊各個鏈接可查找有關(guān)該通信選項的更多詳細信息。

From\To	HMI	RT	FPGA
HMI	Tag Local Variable Global Variable Notifiers Functional Global Variable (FGV) Stream Queues Channel Wires (as of 2016) Message User Events	詳情看RT/HMI通信	T用于 FPGA 和 RT 處理器之間通信的相同通信方法也可用于 FPGA 和 HMI 之間的通信。然而，這種情況不太常見，因為一旦通過以太網(wǎng)與 HMI 進行通信，就無法保證確定性。?
RT	??? 詳情看RT/HMI通信	詳情看RT進程間通信	Tag Read/Write Control? User Defined Variables Interrupts Stream DMA FIFO Host Memory Buffer
FPGA	用于 FPGA 和 RT 處理器之間通信的相同通信方法也可用于 FPGA 和 HMI 之間的通信。然而，這種情況不太常見，因為一旦通過以太網(wǎng)與 HMI 進行通信，就無法保證確定性	Tag Read/Write Control? User Defined Variable? Interrupts Stream DMA FIFO Host Memory Buffer	?? ?詳情查看FPGA進程間通信

?

RT進程間通信

RT/HMI 通訊

?FPGA 進程間通信

????????

通訊類型	通訊選項	常用
標簽	局部/全局變量	分享最新數(shù)據(jù)
	記憶項目	分享最新數(shù)據(jù)
	注冊項目	分享最新數(shù)據(jù)
流、消息	握手	建立持續(xù)通信的參數(shù)
	FIFO（觸發(fā)器）	傳輸緩沖數(shù)據(jù) （FIFO < 100 字節(jié)）
	FIFO（查找表）	傳輸緩沖數(shù)據(jù) （100 字節(jié) ≤ FIFO ≤ 300 字節(jié)）
	FIFO（塊存儲器）	傳輸緩沖數(shù)據(jù) （FIFO > 300 字節(jié)） *可用塊存儲器的上限由FPGA目標指定

????????下表概述了 FPGA 上不同進程之間進行通信時可用的通信選項。有多種方法可以在兩個不同的 FPGA 之間進行通信，但這里不討論這些選項。?

5.RIO開發(fā)人員必備指南?

? ? ? ? 此鏈接必看，文檔范例皆有：RIO Developer Essentials Guide for Academia

?6.FPGA、實時處理器和分布式系統(tǒng)之間的通信范例

Communicate Between FPGA, Real-Time Processor, and Distributed Systems - NI

其他

????????初學(xué)者可以先看一下NI對于每個工具包的說明文檔，這個對于知識盲區(qū)打開有一定的幫助。

????????????????LabVIEW Real Time Module：?產(chǎn)品文檔 - NI ? ? ?

????????????????LabVIEW FPGA Module：產(chǎn)品文檔 - NI

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LabVIEW Real-Time和LabVIEW FPGA項目范例

嵌入式系統(tǒng)通常需要具有可靠性和確定性的架構(gòu)。因此，許多嵌入式應(yīng)用需要專門處理系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、錯誤處理和看門狗定時器。針對CompactRIO和PXI RT DAQ的LabVIEW項目范例提供了推薦的軟件架構(gòu)，可用于各種嵌入式控制與監(jiān)控系統(tǒng)，這是滿足這些需求的最佳實踐。這些項目范例還給出了數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)連接、控制例程、數(shù)據(jù)記錄等的最佳實踐。

為了在LabVIEW中查看這些模板，您必須安裝LabVIEW Real-Time和/或LabVIEW FPGA模塊。

CompactRIO項目范例

	CompactRIO的LabVIEW FPGA控制 此項目范例專為需要高性能控制和/或基于硬件的安全邏輯的應(yīng)用程序而設(shè)計?？刂仆ㄟ^FPGA架構(gòu)實現(xiàn)，而并非在軟件中運行控制算法，使控制循環(huán)速率能夠達到10 kHz以上，且抖動極小。FPGA VI還包含安全邏輯，可在出現(xiàn)嚴重錯誤或者實時軟件故障時立即將所有輸出設(shè)置成安全狀態(tài)，從而更大限度地確保系統(tǒng)的可靠性。 參閱相關(guān)文檔?|?參閱NI社區(qū)的詳細指南
	CompactRIO的LabVIEW Real-Time控制（RIO掃描接口） 此項目范例專為需要確定性控制性能的控制應(yīng)用而設(shè)計，其單點I/O速率不超過100 Hz。此項目范例不使用FPGA硬件，而是使用確定性的實時處理器進行系統(tǒng)控制。此范例使用RIO掃描接口(RSI)在實時應(yīng)用中獲取I/O數(shù)據(jù)，如同變量一樣。
	CompactRIO的LabVIEW FPGA波形采集與記錄 此項目范例包含基于FPGA的可自定義高速模擬采集，并可在滿足觸發(fā)條件時，將采集到的數(shù)據(jù)記錄至實時系統(tǒng)的磁盤。此項目范例可以自主運行，或者連接到所提供的可選用戶界面。
	CompactRIO的LabVIEW Real-Time序列生成器 此項目范例可實現(xiàn)序列引擎，可針對控制應(yīng)用在LabVIEW Real-Time中執(zhí)行用戶自定義的序列或方法。它包括一個基于Windows的用戶界面，該界面能夠生成用戶定義的序列，將此類序列部署到CompactRIO，以及監(jiān)測序列引擎狀態(tài)。用戶界面動態(tài)加載子面板，展示了高效、響應(yīng)流暢的用戶界面架構(gòu)。 查看視頻教程

Real-Time項目范例（使用DAQmx）

LabVIEW Real-Time (NI-DAQmx)項目范例專為實時控制和/或波形采集與記錄應(yīng)用而設(shè)計。

	LabVIEW Real-Time控制(NI-DAQmx) 實現(xiàn)基于軟件的確定性設(shè)備控制。此項目范例采用NI-DAQmx，并專為使用NI Real-Time PXI控制器和NI DAQ且需要確定性DAQ控制I/O的控制應(yīng)用而設(shè)計。 參閱相關(guān)文檔
	LabVIEW Real-Time波形采集與記錄(NI-DAQmx) 采集連續(xù)波形數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)記錄至磁盤。此項目范例采用NI-DAQmx，包含模擬數(shù)據(jù)采集，并在可滿足觸發(fā)條件時，將采集到的數(shù)據(jù)記錄至實時系統(tǒng)的磁盤。此項目范例可以自主運行，或者連接到所提供的可選用戶界面。此范例專為使用NI Real-Time PXI控制器和NI DAQ或者NI獨立式CompactDAQ的應(yīng)用而設(shè)計。 參閱相關(guān)文檔