Quoi de neuf en contrôle/commande et systèmes embarqués (RIO, WSN...)? Mathieu PACE National Instruments, Ingénieur d applications
L architecture RIO se développe Processeur FPGA E/S E/S E/S personnalisées Puissante et flexible mais complexe
Les défis de l architecture RIO Processeur Programmation parallèle tirant parti du multicœur FPGA Programmation bas-niveau (Verilog et VHDL) Virgule fixe Module d E/S Module d E/S Module d E/S Conception analogique Drivers et interfaces personnalisés IP spécialisées Bus et interfaces spécifiques Synchronisation et cadencement des différentes E/S
Répartition des applications dans l embarqué Grandes équipes influencées principalement par le prix des composants Petites et moyennes équipes influencées principalement par le temps/coût de développement
Répartition des applications dans l embarqué Les innovations pour la surveillance et le contrôle/commande embarqué
Plate-forme NI d E/S reconfigurables (RIO) Application IP IP de traitement du signal, de contrôle ou tierces LabVIEW LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA Middleware APIs Drivers pour le matériel et les E/S Processeur FPGA E/S E/S E/S personnalisées CompactRIO et Single-Board RIO PXI, PC RIO (Série R, FlexRIO) Value Entrée de gamme Durci Performance Hautes performances
Partenaires technologiques Processeur Bus FPGA Intel, Microsoft, Freescale, Wind River Multicœur et technologie temps réel PCI/PCIe, Ethernet, USB, sans fil, communication déterministe Architecture ouverte Xilinx Virtex et Spartan Matériel reconfigurable IP IP de contrôle, de traitement et drivers d E/S IP intégré et importation d IP tierces E/S Analog Devices, Texas Instruments Connexion à tous types de capteurs et d actionneurs
Les 4 points importants pour l embarqué 1 Matériel hautes performances Processeur FPGA E/S E/S E/S personnalisées 2 3 4 Faible encombrement et basse consommation Logiciel de développement productif Extension et personnalisation des E/S
Les matériels NI RIO Processeur FPGA E/S E/S E/S personnalisées PXI / FlexRIO PC RIO / Série R Nouveau CompactRIO CompactRIO multicœur Nouveau Single-Board RIO
1 Nouveau CompactRIO Multicœur NI crio-908x Matériel hautes performances Connectique USB et Série Processeur Intel Dual Core i7 1,33GHz SSD 32 Go FPGA Spartan-6 LX150 2 Go RAM DDR3 Module d extension Connecteur VGA MXI-Express pour extension de Série C 2 x Gigabit Ethernet 8 emplacements pour les modules de Série C Spécifications du crio-9082
1 Caractéristiques principales Traitement multicœur haute performance
Temps moyen d exécution Temps moyen d exécution Bande passante 1 Comparaison des performances 80 us 70 us 60 us 50 us 40 us 30 us 20 us 10 us 0 us 5x 69 us 14 us 64 PID 20 000 us 16 000 us 12 000 us 8 000 us 4 000 us 0 us crio-9024 22x 18,986 us 873 us 32FFT crio-9082 35 MB/s 30 MB/s 25 MB/s 20 MB/s 15 MB/s 10 MB/s 5 MB/s 0 MB/s 11x 3 MB/s 33 MB/s Enregistrement continu en TDMS
1 Caractéristiques principales Traitement multicœur haute performance Accès aux fonctions de LabVIEW pour Windows et à une sortie vidéo
1 Windows sur CompactRIO Familiarité avec Windows Affichage d interfaces utilisateur Accès à l écosystème grandissant de Windows
1 Caractéristiques principales Traitement multicœur haute performance Encore plus de possibilités d extensions et connexions* Accès aux fonctions de LabVIEW pour Windows et à une sortie vidéo * MXI-Express, EtherCAT, CXM, Gigabit Ethernet, RS-485/422 et RS-232, et Hi-Speed USB
1 Extensions pour CompactRIO multicœur Extension d E/S Ethernet RIO EtherCAT RIO MXI Express RIO
DÉMONSTRATION crio
2 NI crio-9075/6 Faible encombrement Premier crio à 4 emplacements Alimentation basse tension 9-30 VCC Spartan-6 FPGA Idéal pour des commandes OEM et de grand volume Modèle Processeur Températures de fonctionnement Mémoire Stockage FPGA USB crio-9075 400 MHz -20 à 55 C 128 Mo 256 Mo LX-25 Non crio-9076 400 MHz -20 à 55 C 256 Mo 512 Mo LX-45 Hi-Speed (x1)
2 Nouveau NI Single-Board RIO 9605/6 Plus petite, moins chère, plus performante Encombrement réduit : 10,3 x 9,65 cm Accès direct au processeur et aux E/S du FPGA à travers le connecteur pour carte fille à haute densité et à haut débit Support du RS232, de l USB et du CAN Modèle Processeur Temp. de fonctionnement sbrio-9605 400 MHz -40 à 70 C 128 Mo 256 Mo sbrio-9606 400 MHz -40 à 70 C 256 Mo 512 Mo Mémoire Stockage FPGA USB CAN Alim. Spartan-6 LX25 Spartan-6 LX45 Non Non 9-30 V Hi-Speed (x1) Oui 9-30 V
2 Architecture RIO Processeur temps réel FPGA programmable Lignes FPGA Carte Mezzanine RIO (RMC) DIO FPGA USB E/S Processeur Format compact 10,3 x 9,7cm E/S Alimentation USB Ethernet RS232 CAN
2 Le connecteur de la Carte Mezzanine RIO (RMC) Connecteur Samtec SEARAY à 240 broches Bande passante > 9,5 GHz Composants montés en surface Permet une évolution des personnalisations Donne accès au FPGA, au processeur et la possibilité d ajouter des périphériques et des communications personnalisées
Coût Matériel personnalisé ou catalogue? Matériel personnalisé Matériel catalogue 100 Volume par année 1000 10000 Nouvelle NI Single-Board RIO et CompactRIO 4 emplacements : Réduction de l écart entre une solution personnalisée et catalogue sur des plus gros volumes Élargissement de l offre pour les solutions catalogue
3 Nouveau Amélioration de la productivité avec LabVIEW 2011 LabVIEW FPGA 2011 Support des nouveaux matériels RIO Temps d édition divisé par 2 Compilation améliorée LabVIEW Real-Time 2011 Prototypage plus rapide grâce à l amélioration du temps de déploiement
Temps (s) 3 Nouveau Amélioration de la productivité avec LabVIEW 2011 70 60 LabVIEW 2010 FPGA LabVIEW 2011 FPGA 50 40 30 Amélioration globale des performances par 2 20 10 0 716 Opérations d édition
3 Nouveau Amélioration de la productivité avec LabVIEW 2011 Accès simplifié à Coregen de Xilinx Support des structures pour les nœuds MathScript RT Compléments logiciels de LabVIEW et IPNet Ont développé un toolkit permettant de se connecter et de s enregistrer à une base de données MySQl directement depuis des cibles temps réel LabVIEW
4 E/S personnalisées et modules tiers Extension et personnalisation des E/S Nouveau kit de développement 2.0 pour module de la Série C Plus de 50 modules tiers disponibles Conception de modules tiers simplifiée Amélioration de l intégration dans LabVIEW des modules tiers Nouvelle carte fille en mezzanine (RIO Mezzanine Card) pour la NI Single- Board RIO Permet de personnaliser les E/S disponibles
4 NI 9214 : module thermocouple haute précision Mesures de température en milieu sujet à des variations de température Haute fidélité de mesures de températures 16 voies Précision 0,25ºC CJC Plusieurs CJC intégrés Temp. de fonctionnement : -40 à 70 C Bornier à vis Boîtier isotherme
4 Nouveau La commande d axes simplifiée Extension et personnalisation des E/S VIs Express Configuration par programmation Génération de profils Générateur de trajectoire en mode déconnecté VIs FPGA de contrôle moteur NI 9502 : moteur Brushless NI 9501 : moteur pas à pas
4 Nouveau Mesures sans fil et vision sur CompactRIO Extension et personnalisation des E/S Passerelle WSN NI 9795 (Série C) Connexion directe d E/S sans fil au CompactRIO Nœuds de mesure de tensions, résistances et de température Communication série et jauges de contrainte (prochainement) Une passerelle par châssis (36 nœuds) API similaire
DÉMONSTRATION WSN
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