使用NI硬件和软件构建实时系统

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使用NI硬件和软件构建实时系统

2024-05-19 06:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

如需开发实时程序,可使用LabVIEW图形化编程、LabWindows™/CVI ANSI C环境(适用于Phar Lap)、或选择Linux兼容的C/C++开发环境(适用于NI Linux Real-Time)。

开发选项:LabVIEW Real-Time图形化编程

图1.使用LabVIEW进行图形化编程。

如需对NI支持的实时硬件进行图形化编程,必须配合使用LabVIEW与LabVIEW Real-Time模块。用户通过LabVIEW Real-Time能创建可靠的硬实时应用程序,再将其下载至硬件,并使用工具进行调试和运行。

用户可在实时应用程序中使用LabVIEW自带的大部分数学和信号处理算法,包括许多PID控制函数。 此外,您还可以使用MATLAB节点在实时系统上运行文本数学脚本,也可将The MathWorks, Inc. Simulink®软件或其他建模环境中创建的模型通过LabVIEW Model Interface工具包集成至实时系统。

LabVIEW Real-Time:开发、下载和运行应用程序

在LabVIEW中开发实时应用程序时,可使用LabVIEW项目浏览器来整理程序(VI)并为其分配将运行的硬件。用户将在通用Windows主机上开发代码,然后通过以太网或USB连接将代码部署至实时硬件。

 

图2.使用LabVIEW项目浏览器管理LabVIEW程序(VI)并将其分配至实时终端。

在LabVIEW中开发实时程序与面向PC开发标准LabVIEW应用基本相同。Real-Time VI选板包含多个实时系统专用的附加函数,包括:

看门狗函数用于在程序停止运行时自动重启某些硬件终端函数用于在实时程序的各部分之间进行确定性数据通信实用程序用于在具备多个CPU核心的系统上配置负载平衡定时函数用于精确控制实时程序中循环的执行

如需在硬件上测试LabVIEW Real-Time代码,仅需点击运行箭头,应用程序就会部署至实时硬件并开始运行。即使实时程序实际上是在实时终端上运行,用户也可在开发计算机上使用标准NI调试工具,例如高亮显示执行过程、单步执行和断点。

完成实时程序后,可在LabVIEW中生成可执行文件,并将其作为启动应用程序下载至实时硬件。重新启动实时硬件后,程序将自动以可靠地独立运行。

LabVIEW Real-Time:为并行代码段和多核处理分配优先级

借助LabVIEW的数据流编程模式,用户无需使用文本编程语言的顺序架构。由于执行顺序由节点之间的数据流决定,用户可轻松创建能并行执行多个操作的应用程序。此外,LabVIEW还可通过定时循环结构轻松分配线程优先级。如下所示,每个循环都有一个可配置的定时源、周期、优先级等。

图3.使用LabVIEW定时循环结构指定不同代码段的优先级和处理器分配。 

LabVIEW Real-Time支持多核处理,并自动将代码的并行部分映射至单独的操作系统线程,而无需手动创建和管理。默认情况下,这些线程也会在实时硬件上可用的CPU之间进行自动平衡。

为进一步提高实时系统的性能和可靠性,如有需要,可选择手动将定时循环分配给特定的处理器内核。例如,用户可将处理器的一个核心专用于执行一个关键时间循环,并将其与运行在不同核心上的次要任务隔离开来。

故障分析选项:使用Real-Time Trace Viewer进行调试

对于高级多核调试,可使用Real-Time Trace Viewer来验证LabVIEW或LabWindows/CVI实时程序的性能,而无需停止或暂停代码执行。仅需少量修改实时代码,即可将应用程序性能记录至文件,并将其发送至主机进行查看和分析。 跟踪工具查看器以图形化方式显示多线程代码执行过程,同时高亮显示线程交换、互斥锁及内存分配。用户可使用Real-Time Trace Viewer,通过识别不需要的执行特征和难以发现的竞争状态来优化应用程序性能。

C和C++开发选项

如果用户组织以C或C++为标准编程语言,可使用LabWindows/CVI开发环境或其他开发环境。请注意,LabWindows/CVI Real-Time仅支持实时PXI控制器,而使用NI Linux Real-time的终端(如CompactRIO控制器)为开源设备,因此用户可自选开发工具。 有关使用C/C++ Development Tools开发Linux-Real Time的详细信息,请访问NI Linux Real-Time C/C++开发入门。



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