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Introduccin a la arquitectura de NI LabVIEW RIO
Fecha de Publicacin: dic 05, 2013
Visin General
La arquitectura de LabVIEW RIO (Reconfigurable I/O) es una parte
integral de la plataforma de diseo grfico de sistemas de NI. El
diseo grfico de sistemas, un mtodo moderno para el
diseo, creacin de prototipos y despliegue de sistemas de
monitorizacin y control, combina el entorno de la programacin
grfica de NI LabVIEW con el hardware abierto disponible en el
mercado (COTS: Commercial Off-The-Shelf) para simplificar
enormemente el desarrollo, lo cual se traduce en diseos de mayor
calidad con la posibilidad de incorporar un diseo personalizad
Contenido
Arquitectura de NI LabVIEW RIO
Dispositivos hardware de NI RIO
Explore RIO
1. Arquitectura de NI LabVIEW RIO
Figura 1.-Arquitectura del sistema RIO
La arquitectura de NI LabVIEW RIO se basa en cuatro componentes:
un procesador, una FPGA reconfigurable (Field-Programmable Gate
Array), hardware modular de E/S y software de dise
grfico. Combinados, estos componentes proporcionan la capacidad
de crear rpidamente circuitos de hardware personalizado con E/S de
alto rendimiento y una flexibilidad sin precedentes en
control de la temporizacin del sistema.
El procesador
El procesador se utiliza para implementar el cdigo con el fin de
comunicarse con otras unidades de procesamiento, tales como FPGAs,
interfaces con perifricos, datos de registro y ejecutar
aplicaciones. NI ofrece sistemas de hardware RIO en diversos
formatos que van desde los sistemas multincleo de alto rendimiento
con multiprocesamiento simtrico (SMP) que ejecutan el
sistema operativo Microsoft Windows a los sistemas pequeos y
embebidos de tiempo real como NI Single-Board RIO y CompactRIO.
FPGA
La FPGA reconfigurable es el ncleo de la arquitectura del
sistema de hardware RIO. Se utiliza para evitar cargar al
procesador con tareas intensivas y proporcionar una ejecucin
determinista
con un rendimiento extremadamente alto. La FPGA est directamente
conectada a los mdulos de E/S para permitir un acceso de alto
rendimiento a la circuitera de E/S de cada mdulo y una
flexibilidad ilimitada de temporizacin, disparo y sincronizacin.
Debido a que cada mdulo est conectado directamente a la FPGA, en
lugar de hacerlo a travs de un bus, no se experimenta
casi ninguna latencia del control para la respuesta del sistema
en comparacin con otros controladores industriales.
Debido a la velocidad de la FPGA, el hardware RIO se utiliza con
frecuencia para crear sistemas de control que incorporan E/S con
memoria intermedia de alta velocidad, lazos de control muy
rpidos o filtrado personalizado de la seal. Por ejemplo,
utilizando la FPGA, un solo chasis CompactRIO puede ejecutar ms de
20 lazos de control PID (Proportional Integral Derivative) de
forma simultnea a una velocidad de 100 kHz. Adems, debido a que
la FPGA ejecuta todo el cdigo en el hardware, lo cual proporciona
alta fiabilidad y determinismo que es ideal para los
bloqueos basados en hardware, temporizacin personalizada y
disparos o la eliminacin de los circuitos de medida que normalmente
son requeridos por los sensores personalizados.
E/S modulares
Los mdulos de E/S de la serie C contienen aislamiento, circuitos
de conversin, acondicionamiento de seales y conectividad integrada
para la conexin directa a sensores/actuadores
industriales. Al ofrecer diversas opciones de cableado e
integracin de la caja de conexiones del conector de los mdulos, un
sistema RIO reduce significativamente los requisitos de espacio
y
costes del cableado en campo.
Figura 2.-Se puede elegir entre ms de 100 mdulos de E/S para
conectar los sistemas de NI RIO a casi cualquier sensor o
actuador.Se puede elegir entre ms de 100 mdulos de E/S de la serie
C de NI y desarrollados por terceras partes para conectarse a casi
cualquier sensor o actuador. Adems, gracias al kit de desarrol
de mdulos (NI-cRIO 9951) se pueden desarrollar mdulos
personalizados para satisfacer las necesidades especficas de la
aplicacin.
Plataforma de desarrollo de LabVIEW
National Instruments ofrece una solucin completa para el
desarrollo del diseo grfico de sistemas de aplicaciones embebidas
con el fin de que se puedan disear, crear prototipos y desplega
sistemas de manera eficiente con una sola plataforma de
software. Gracias al software de diseo grfico de sistemas LabVIEW,
se pueden desarrollar aplicaciones para el procesador,
sintetiza
el propio circuito de medida personalizado en la FPGA y luego
integrar perfectamente los dos con E/S modulares para crear una
solucin completa RIO.
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NI MXI-Express RIO
El chasis es la reciente inclusin a la plataforma NI RIO. Un
chasis de 14 slots con FPGA para mdulos de E/S de la serie C, MXI
-Express RIO se diferencia de los otrosMXI-Express RIO
dispositivos de la plataforma NI RIO; ya que, desacopla la FPGA
y las E/S del procesador y permite que mltiples chasis puedan
comunicarse con el mismo controlador a travs de una conexi
x1 MXI Express.
Al proporcionar una solucin cableada RIO, MXI-Express RIO
permite:
Mayor flexibilidad en la configuracin del sistema
Mayor nmero de canales
Expansin de E/S de la serie C para los sistemas PXI
existentes
Figura 6.-El MXIE-RIO combina las ventajas de la plataforma RIO
con la velocidad y la potencia de los mejores controladores PXI e
industriales de su tipo.
NI Single-Board RIO
Los dispositivos NI Single-Board RIO integran los componentes
del sistema RIO (procesador en tiempo real, FPGA y E/S) en una sola
tarjeta y estn diseados para aplicaciones de elevado
volumen, control embebido y adquisicin que requieren alto
rendimiento y fiabilidad.
Figura 7.- NI Single-Board RIO
NI FlexRIO
El hardware NI FlexRIO ofrece E/S flexibles y personalizables
para que se puedan crear instrumentos reconfigurables de alto
rendimiento con LabVIEW FPGA Module. Gracias a la entrada de
seal abierta y personalizable se puede cumplir con los
requisitos exactos de una prueba o de un sistema embebido. Se
pueden disear convertidores especficos analgico/digitales,
memoria
digitales intermedias, conectores e incluso un nmero de canales
que trabajen en conjunto con un dispositivo FPGA programable con
LabVIEW.
Figura 8.-Los sistemas NI FlexRIO, que constan de un mdulo
adaptador y un mdulo PXI FPGA, ofrecen un nuevo nivel de
personalizacin para aplicaciones de LabVIEW FPGA.
3. Explore RIO
Las ventajas de la arquitectura de LabVIEW RIO se siguen
verificando a travs de los xitos de los clientes. Explore las
ventajas de la tecnologa reconfigurable para su rea de aplicacin
para
ver cmo se puede disear, crear prototipos y realizar el
despliegue con mayor eficiencia.
Industrial Embebido Pruebas
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