NI硬件的定制設(shè)計(jì)

概覽

　　美國(guó)國(guó)家儀器公司為工程師提供的硬件平臺(tái)多種多樣，可用于測(cè)試，測(cè)量和設(shè)計(jì)。例如，用戶可充分利用NI Single-Board RIO，PXI，或數(shù)據(jù)采集(DAQ)的優(yōu)勢(shì)。每一種硬件平臺(tái)都包含實(shí)際測(cè)量、數(shù)據(jù)分析和平臺(tái)高級(jí)應(yīng)用的高效接口。

　　盡管每個(gè)平臺(tái)都含有諸多模塊、配件和附件，但有時(shí)仍需客戶定制固定裝置以完善整個(gè)平臺(tái)。例如，由于您具體工作的應(yīng)用類(lèi)型不同，可能需要定制信號(hào)調(diào)理以連接外界信號(hào)和控制系統(tǒng)。若無(wú)現(xiàn)成的產(chǎn)品供應(yīng)，客戶就需要自行設(shè)計(jì)固定裝置。

　　利用NI的資源，客戶就可以明晰配置完整的自定義設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的NI的軟硬件。

　　采用NI軟件的定制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

　　利用美國(guó)國(guó)家儀器的電路設(shè)計(jì)工具，用戶可以更快設(shè)計(jì)出構(gòu)造電路原型。NI Multisim是模擬和數(shù)字電路的原理圖設(shè)計(jì)和仿真環(huán)境。姊妹產(chǎn)品NI Ultiboard是一款板式布局布線軟件，可快速構(gòu)造PCB原型。不管是否有印刷電路板(PCB)設(shè)計(jì)工具的使用經(jīng)驗(yàn)，用戶均可十分方便地進(jìn)行完整的原型構(gòu)造。

　　如何改善您的設(shè)計(jì)?

　　在設(shè)計(jì)電路時(shí)，執(zhí)行下列任務(wù)將消耗您大量的時(shí)間：

　　設(shè)計(jì)原理圖：由于“設(shè)計(jì)模式”多種多樣，接線繁雜，使得常規(guī)重復(fù)性任務(wù)十分繁瑣。Multisim讓重復(fù)性任務(wù)直觀化，簡(jiǎn)化了原理圖設(shè)計(jì)。例如，不必切換到“接線模式”，Multisim即可自動(dòng)連接符號(hào)。

　　自定義接頭：沒(méi)有設(shè)計(jì)工具擁有全部的接頭符號(hào)，特別是在使用特定公司的硬件時(shí)(如美國(guó)國(guó)家儀器)，創(chuàng)建接頭的符號(hào)和焊盤(pán)布局非常耗 時(shí)。若采用多個(gè)精確距離的引腳，則需要花費(fèi)數(shù)天創(chuàng)建接頭庫(kù)。難免有時(shí)會(huì)犯錯(cuò)誤，而一個(gè)不精確的符號(hào)又會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)小時(shí)的模型設(shè)計(jì)工作化為零。設(shè)計(jì)NI硬件 時(shí)，Multisim建立了包含NI Single-Board RIO、CompactRIO和M系列DAQ的接頭庫(kù)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。這一接頭庫(kù)使得設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的時(shí)間得以大幅節(jié)省。

　　過(guò)渡至布局階段：PCB設(shè)計(jì)行業(yè)有許多不同設(shè)計(jì)工具。這樣通常會(huì)出現(xiàn)最初的原理圖階段和后續(xù)的布局階段采用的工具無(wú)法整合。美國(guó)國(guó)家 儀器將這一問(wèn)題看作工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的頭等大事，我們針對(duì)用戶反饋和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的需求，對(duì)Multisim和Ultiboard間的整合進(jìn)行了顛覆性的重新設(shè) 計(jì)。Multisim原理圖到Ultiboard布局的標(biāo)注是完全透明的。例如，在轉(zhuǎn)換階段“猜謎”式的操作被清晰的對(duì)話框所替代。

　　Multisim 接頭數(shù)據(jù)庫(kù)

　　在Multisim中，數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了26種符號(hào)和焊盤(pán)布局的NI配對(duì)接頭。這些接頭允許用戶將Multisim中設(shè)計(jì)的定制PCB與NI硬件連接(NI Single-Board RIO、CompactRIO和M 系列 DAQ)。

　訪問(wèn)這些部件：

　　1. 打開(kāi) Multisim (開(kāi)始 >> 所有程序 >> 美國(guó)國(guó)家儀器 >> 電路設(shè)計(jì)套件 11.0 >> NI Multisim 11.0)

　　2. 選擇放置 >> 部件

　　3. 在數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)話框中選擇主數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　4. 在組對(duì)話框中，選擇NI_部件。

　　5. 查看4個(gè)獨(dú)立的部件系列(圖1)。

　　圖 1 – 選擇部件界面的邏輯布局

　　NI Single-Board RIO的定制設(shè)計(jì)

　　NI Single-Board RIO是一種價(jià)格低廉的嵌入式解決方案。用戶可以使用NI LabVIEW軟件對(duì)實(shí)時(shí)處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)進(jìn)行編程，并連接模擬和數(shù)字I/O。NI Single-Board RIO 采用母板配置，設(shè)計(jì)人員可將完整的解決方案集成至任何外形架構(gòu)內(nèi)。

　　圖 2 – NI Single-Board RIO示圖

　NI Single-Board RIO平臺(tái)允許用戶方便地連接X(jué)ilinx FPGA與任意模擬/數(shù)字端口或C系列I/O模塊。

　　模擬和數(shù)字I/O端口位于NI Single-Board RIO設(shè)備頂部。因此，如果用戶在信號(hào)連接至板卡之前需要任何特定的放大或?yàn)V波功能，可將自定義子卡安裝在任意自定義外形架構(gòu)板卡上。

　　采用Multisim 和Ultiboard后，用戶可根據(jù)具體應(yīng)用，自定義PCB為任意尺寸或形狀。為使這一工作更為簡(jiǎn)便，NI平臺(tái)還提供接頭符號(hào)和焊盤(pán)布局。同樣還有一系列的參考設(shè)計(jì)和白皮書(shū)。

　　客戶需要自定義何種設(shè)計(jì)?

　　1. 信號(hào)放大

　　2. 信號(hào)濾波

　　3. 特定領(lǐng)域信號(hào)(生物醫(yī)學(xué)，機(jī)械，等)連接

　　4. 不同通訊協(xié)議間的轉(zhuǎn)換

　　用戶解決方案：了解其他工程師為NI Single-Board RIO設(shè)計(jì)的定制PCB板

　　1. 利用 NI Single-Board RIO 和 NI Multisim設(shè)計(jì)創(chuàng)新型醫(yī)療儀器

　　2. 利用NI Single-Board RIO設(shè)計(jì)嵌入式FedEx滅火系統(tǒng)

　　參考設(shè)計(jì)和白皮書(shū)：查看NI Single-Board RIO設(shè)計(jì)方法資源

　　1. 白皮書(shū):采用Multisim和Ultiboard對(duì)NI Single-Board進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)

　　2. 參考設(shè)計(jì):采用NI Multisim 和Ultiboard進(jìn)行NI Single-Board RIO 參考設(shè)計(jì)

　　所用工具：了解產(chǎn)品

　　1. NI Multisim 和 NI Ultiboard(作為NI 電路設(shè)計(jì)套件提供)

　　2. NI Single-Board RIO

　　NI Compact RIO 自定義設(shè)計(jì)

　　CompactRIO 采用低成本、可重配置的控制和采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其整合了實(shí)時(shí)處理器和FPGA, 并封閉在堅(jiān)固的機(jī)箱內(nèi)。用于采集和傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)的I/O模塊為熱插拔模塊，尺寸小巧。CompactRIO 是快速原型設(shè)計(jì)的理想選擇 (圖3)。

　　圖 3 - CompactRIO設(shè)計(jì)

　CompactRIO上的FPGA與外界通過(guò)C系列I/O模塊連接，C系列I/O模塊由某些隔離模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)或模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)組成，還含有專(zhuān)用接頭盒。I/O的功能取決于特定的設(shè)計(jì)和控制要求。

　　在許多情況下，用戶都需要自定義CompactRIO。比如，盡管I/O模塊很多，但用戶可能只需要特定種類(lèi)的，包括通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，或?qū)μ囟ǜ蓴_ 進(jìn)行濾波的模塊。在其它情況下，I/O模塊可以實(shí)現(xiàn)必要的功能;然而，外部信號(hào)接入CompactRIO可能存在困難。此時(shí)，可采用分線板采集外部信號(hào)并 加以適當(dāng)處理，使其可用于CompactRIO，從而有助于改善設(shè)計(jì)性能或發(fā)布。

　　客戶需要自定義何種設(shè)計(jì)?

　　1. 分接信號(hào)

　　2. 信號(hào)調(diào)理

　　3. 與特定領(lǐng)域信號(hào)(生物醫(yī)學(xué)，機(jī)械，等)的接口

　　4. 不同通訊協(xié)議間的傳輸

　　用戶解決方案：了解其他工程師為CompactRIO設(shè)計(jì)的定制PCB板

　　1. 采用NI Multisim和CompactRIO快速設(shè)計(jì)軍事通訊系統(tǒng)

　　2. 采用CompactRIO和Multisim設(shè)計(jì)方程式賽車(chē)高性能電子設(shè)備

　　查看設(shè)計(jì)和白皮書(shū)：查看NI CompactRIO設(shè)計(jì)方法資源

　　1. 參考設(shè)計(jì):為CompactRIO模塊設(shè)計(jì)分線板

　　2. 參考設(shè)計(jì):自定義C系列模塊設(shè)計(jì)

　　3. 參考設(shè)計(jì):帶自由量程加速度傳感器的自定義C系列模塊

　　所用工具：了解產(chǎn)品

　　1. NI Multisim 和 NI Ultiboard (作為NI電路設(shè)計(jì)套件提供)

　　2. CompactRIO 模塊開(kāi)發(fā)套件

　　M系列DAQ的定制設(shè)計(jì)

　　NI多功能DAQ設(shè)備為不同應(yīng)用場(chǎng)合提供模擬和數(shù)字I/O。該方案為一款低成本測(cè)量采集的解決方案，適合于各種不同測(cè)試和分析應(yīng)用。

　　圖4 - NI M系列DAQ模塊

　M系列DAQ的自定義設(shè)計(jì)有很多應(yīng)用，其中一個(gè)很好的應(yīng)用就是分線板。在設(shè)計(jì)分線板時(shí)，工程師需要從特定源和接口信號(hào)處獲取信號(hào)，以保證其與外部系統(tǒng)“配對(duì)”。例如，分線板設(shè)計(jì)可從M系列DAQ接頭獲取信號(hào)，然后將信號(hào)重定向至R系列DAQ接頭(引腳數(shù)不同)。

　　盡管也可通過(guò)實(shí)驗(yàn)電路板和接線實(shí)現(xiàn)該操作，然而對(duì)于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境來(lái)說(shuō)，太過(guò)繁瑣和耐用性方面的劣勢(shì)使其很難推廣。

　　參考設(shè)計(jì)和白皮書(shū)：查看NI Single-Board RIO設(shè)計(jì)方法資源

　　1. 參考設(shè)計(jì): 創(chuàng)建R系列到M系列的定制連接板

　　所用工具：了解產(chǎn)品

　　1. NI Multisim 和 NI Ultiboard (作為NI電路設(shè)計(jì)套件)

　　2. 美國(guó)國(guó)家儀器DAQ 設(shè)備

　　NI現(xiàn)已推出分別針對(duì)動(dòng)手學(xué)習(xí)以及專(zhuān)業(yè)電路設(shè)計(jì)的教育版和專(zhuān)業(yè)版電路仿真軟件Multisim 11，敬請(qǐng)登陸http://www.ni.com/multisim/zhs/了解更多信息，或登陸www.ni.com/china查看相關(guān)新聞。