用于以太网的NI CompactDAQ

　　概览

　　与USB技术相似CONTROL ENGINEERING China版权所有，运用以太网技术可以带来更便捷、更可靠的用户体验。推出的NI cDAQ-9188底座增加了以太网的接口，从而将基于PC的NI CompactDAQ数据采集平台的应用范围扩展到远程或分布式传感器和电信号测量中。拥有以太网接口的cDAQ-9188底座与拥有USB接口的cDAQ-9178底座的基本参数几乎完全相同，两者的唯一区别是连接数据线缆的长度不同。

　　

 

　　图1. 具有千兆以太网接口的cDAQ-9188底座将NI CompactDAQ数据采集平台的应用范围扩展到远程或分布式传感器和电信号测量中

　　基于以太网的数据采集技术

　　相比两个普通PC外部总线连接控制工程网版权所有，以太网具有的优势是：极长的数据电缆长度和可以利用现成的网络设施。当测量位置的距离超过了USB电缆5米的最大长度时，以太网是一个非常理想的选择。一条CAT 5E电缆在长度超过100米后，才会需要交换机或路由器将信号中继延伸到更远的地方。除此之外，很多公司的IT部门已经将千兆以太网(IEEE 802.3ab标准)作为其企业网络的基础设施。使用NI CompactDAQ，用户可以直接利用已有的网络设施和带宽搭建远程或分布式测量系统。一台上位机可以同时管理处于同一子网或多个子网的多个测试设备。实际上，用户可以在世界上任何一个地方通过IP网络访问NI CompactDAQ。

　　

 

　　图2. 用户可以在世界上的任何一个地方通过IP网络访问NI CompactDAQ

　　零配置网络连接

　　一直以来，配置网络设置和使用权限的过程往往复杂的让人望而生畏。为了让非IT专业的使用者能够更容易使用基于网络技术的设备，以太网接口的NI CompactDAQ底座运用了零配置网络(Zeroconf)标准。Zeroconf标准包括三种技术：Link-local自动地址设置、DNS组播和DNS自动搜索。

　　• Link-local自动地址设置：当网络上没有DHCP服务器时，自动设置IP地址

　　• DNS组播：当网络上没有DNS服务器时，自动发布主机名的解析

　　• DNS自动搜索：自动搜索网络上的打印、数据采集等网络服务

　　由于使用了Zeorconf技术，用户只需要将NI CaompactDAQ系统直接连接到电脑或者连接到局域网上，不需要进行任何网络设置， MAX的配置工具就能自动搜索并发现该设备。

　　此外，cDAQ-9188的硬件固件还内置了一个新的网页配置接口，用户不需要在上位机安装任何软件就可以通过网络浏览器对其进行配置和管理。这个网络配置接口使用的是微软的Silverlight技术，通过这项新技术，不论通过网络还是台式机;又或者是浏览器还是MAX，用户看到的都是同样的配置管理界面。

　　

 

　　图3. 用户可以通过浏览器或MAX连接到cDAQ-9188底座内嵌的网页服务器，对NI ComapctDAQ系统进行远程配置和管理

　　多定时引擎下的混合信号测量

　　以太网接口的NI CompactDAQ系统的搭配非常灵活，可以同时满足对低速的直流信号和高速的动态信号进行测量的需要。NI CompactDAQ在底座背板上集成了一个NI-STC3定时与同步控制器CONTROL ENGINEERING China版权所有，在进行多路模拟I/O、数字I/O和计数器I/O等测量任务时，最多可以同时管理硬件定时的数据传输流。这项技术适用于NI提供的50多种NI C系列I/O模块，使得NI CompactDAQ平台对混合信号的测量具有广泛的适应性。用户可以将一块热电偶采集模块和一块加速度测量模块同时安装在一台底座上控制工程网版权所有，并且由于每个模块都可以拥有独立的定时引擎进行定时和同步，可以设置不同的采样率对两个信号同时进行测量。这项特性能够有效减少从高速采集的数据中抽取低速数据情况的出现。

　　

 

　　图4. NI提供了超过50种针对不同传感器的C系列I/O模块，用户可以籍此搭建自定义的混合信号测量系统

　　基于TCP/IP的NI信号数据流传输技术

　　为了能够充分利用千兆网络的带宽，NI将用于高性能NI USB数据采集产品的专利技术——NI信号数据流传输技术移植为TCP/IP版本，供以太网接口的NI CaompactDAQ底座使用。通过这项技术，新的C系列高速采集模块，比如NI9223，可以实现四个通道每通道1MS/s的16位高速数据采集。同时，NI-DAQmx驱动使用了一种高级的软件架构，在底座和上位机之间建立了一条双缓冲数据传输链路，可以实现多条双向连续波形的传输。与此同时，还会监视网络上的意外延迟和网络拥堵造成的传输暂时中断，自动做出调整以维持数据的传输。这所有的工作都是驱动程序自动进行的，不需要用户参与，从而可以使用户能够将注意力集中在测量系统上而不是网络通讯上。

　　

 

　　图5. NI专利的信号数据流传输技术实现了基于TCP/IP的多测量任务的高速双向并行数据流传输

　　一种驱动，多种数据总线

　　由于认识到测量系统需求的多样性，NI已经开发了一套独立于PC总线技术的数据采集软件架构，用户使用同一套NI-DAQmx驱动软件，就可以于PCI、PCIe、PXI、PXIe、USB、以太网和Wi-Fi等多种总线上的NI数据采集硬件进行通讯获取数据。用户为USB接口的NI CompactDAQ系统开发的软件控制工程网版权所有，不需要进行任何修改就可以直接用于以太网接口的NI CompactDAQ系统上。此外，NI-DAQmx驱动的API能够兼容多种编程平台，用户可以使用LabVIEW、C/C++、C#或微软VB.NET等编程工具对NI CompactDAQ进行编程。

　　

 

　　图6. NI-DAQmx驱动软件对采集硬件的接口进行了抽象，抽象后的驱动API可以实现对多种数据采集总线的访问