NI CompactRIO – 控制監測平臺硬件架構

　　NI CompactRIO控制和監測平臺——使用一個基于FPGA的背板和-個實時控制器，CompactRIO是一個工業標準的平臺，提供控制算法的確定性執行性能。它可以通過添加各種模塊進行擴展，其中包括與Quanser設備直接連接的Quanser Q1-cRIO，它被廣泛用于控制和機電一體化教學和科研。

　　NI CompactRIO – 控制監測平臺硬件架構

　　NI CompactRIO 嵌入式開發系統硬件部分包括實時控制器(Real-Time, RT)、機箱板載FPGA以及可熱插拔的C系列模塊。

　　(1)處理器用于部署代碼，以實現與FPGA等其它處理單元的通信、連接外圍設備、記錄數據以及運行應用程序。 NI提供各種組成結構的RIO硬件系統，包括基于Microsoft Windows操作系統且具有對稱多處理(SMP)的高性能多核系統以及NI Single-Board RIO和CompactRIO等緊湊型實時嵌入式系統。

　　(2)FPGA是RIO硬件系統架構的核心。它用于幫助處理器分擔密集型任務，具有極高的吞吐量，提供了確定性執行。 FPGA直接連接至I/ O模塊，可實現每個模塊I/O電路的高性能訪問、無限制定時、觸發和同步靈活性。 由于每個模塊而沒有通過總線而是直接連接到FPGA，因而相比其他工業控制器，該架構幾乎不會有任何系統響應控制延遲。FPGA的高速特性，RIO硬件經常用于搭建集成了高速緩沖I / O、超快速控制循環或自定義信號濾波的控制器系統。 例如，借助FPGA， CompactRIO機箱能夠以100 kHz的速率同時執行超過20個模擬PID控制循環。 此外，由于FPGA在硬件上運行所有代碼，因此它提供了高可靠性和確定性，非常適合用于基于硬件的互鎖、自定義定時和觸發以及無需定制電路的傳感器自定義。

　　(3)C系列模塊主要用于數據采集與驅動外圍設備，以及信號調理等。NI C系列I/ O模塊包含隔離、轉換電路、信號調理以及可與工業傳感器/執行器直接連接的內置連接口。 通過提供各種連線選項和將連接器接線盒集成到模塊內，RIO系統顯著降低了對空間的需求和現場連線成本。

　　NI CompactRIO – 控制監測平臺系統軟件架構

　　NI RIO是一種LabVIEW驅動的開發平臺。NI cRIO軟件開發架構包括三部分，上位機Labview、機箱RT實時控制器Labview Real-Time、機箱背板FPGA的Labview FPGA。下位機實時控制Labview RT程序運行于實時操作系統平臺，與FPGA端程序進行內部數據交互，LabVIEW FPGA模塊對采集到的數據進行簡單操作后,通過FIFO將采集到的數據傳輸至LabVIEW RT模塊，然后對采集到的實時數據進行浮點運算操作等,例如快速傅立葉轉換,或者一些基于模型的控制與仿真，實現實時控制、數據采集、控制監控等功能?？刂破魍ㄟ^以太網與PC機連接，用共享變量傳送數據信息，將RT程序界面在PC上動態顯示。