與USB技術(shù)相似，運用以太網(wǎng)技術(shù)可以帶來更便捷、更可靠的用戶體驗。推出的NI cDAQ-9188底座增加了以太網(wǎng)的接口，從而將基于PC的NI CompactDAQ數(shù)據(jù)采集平臺的應(yīng)用范圍擴展到遠(yuǎn)程或分布式傳感器和電信號測量中。擁有以太網(wǎng)接口的cDAQ-9188底座與擁有USB接口的cDAQ-9178底座的基本參數(shù)幾乎完全相同，兩者的唯一區(qū)別是連接數(shù)據(jù)線纜的長度不同。

圖1. 具有千兆以太網(wǎng)接口的cDAQ-9188底座將NI CompactDAQ數(shù)據(jù)采集平臺的應(yīng)用范圍擴展到遠(yuǎn)程或分布式傳感器和電信號測量中

基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)

相比兩個普通PC外部總線連接，以太網(wǎng)具有的優(yōu)勢是：極長的數(shù)據(jù)電纜長度和可以利用現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。當(dāng)測量位置的距離超過了USB電纜5米的最大長度時，以太網(wǎng)是一個非常理想的選擇。一條CAT 5E電纜在長度超過100米后，才會需要交換機或路由器將信號中繼延伸到更遠(yuǎn)的地方。除此之外，很多公司的IT部門已經(jīng)將千兆以太網(wǎng)（IEEE 802.3ab標(biāo)準(zhǔn)）作為其企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。使用NI CompactDAQ，用戶可以直接利用已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和帶寬搭建遠(yuǎn)程或分布式測量系統(tǒng)。一臺上位機可以同時管理處于同一子網(wǎng)或多個子網(wǎng)的多個測試設(shè)備。實際上，用戶可以在世界上任何一個地方通過IP網(wǎng)絡(luò)訪問NI CompactDAQ。

圖2. 用戶可以在世界上的任何一個地方通過IP網(wǎng)絡(luò)訪問NI CompactDAQ

零配置網(wǎng)絡(luò)連接

一直以來，配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和使用權(quán)限的過程往往復(fù)雜的讓人望而生畏。為了讓非IT專業(yè)的使用者能夠更容易使用基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的設(shè)備，以太網(wǎng)接口的NI CompactDAQ底座運用了零配置網(wǎng)絡(luò)（Zeroconf）標(biāo)準(zhǔn)。Zeroconf標(biāo)準(zhǔn)包括三種技術(shù)：Link-local自動地址設(shè)置、DNS組播和DNS自動搜索。

• Link-local自動地址設(shè)置：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上沒有DHCP服務(wù)器時，自動設(shè)置IP地址
• DNS組播：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上沒有DNS服務(wù)器時，自動發(fā)布主機名的解析
• DNS自動搜索：自動搜索網(wǎng)絡(luò)上的打印、數(shù)據(jù)采集等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

由于使用了Zeorconf技術(shù)，用戶只需要將NI CaompactDAQ系統(tǒng)直接連接到電腦或者連接到局域網(wǎng)上，不需要進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)置， MAX的配置工具就能自動搜索并發(fā)現(xiàn)該設(shè)備。

此外，cDAQ-9188的硬件固件還內(nèi)置了一個新的網(wǎng)頁配置接口，用戶不需要在上位機安裝任何軟件就可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對其進(jìn)行配置和管理。這個網(wǎng)絡(luò)配置接口使用的是微軟的Silverlight技術(shù)，通過這項新技術(shù)，不論通過網(wǎng)絡(luò)還是臺式機；又或者是瀏覽器還是MAX，用戶看到的都是同樣的配置管理界面。

圖3. 用戶可以通過瀏覽器或MAX連接到cDAQ-9188底座內(nèi)嵌的網(wǎng)頁服務(wù)器，對NI ComapctDAQ系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和管理

多定時引擎下的混合信號測量

以太網(wǎng)接口的NI CompactDAQ系統(tǒng)的搭配非常靈活，可以同時滿足對低速的直流信號和高速的動態(tài)信號進(jìn)行測量的需要。NI CompactDAQ在底座背板上集成了一個NI-STC3定時與同步控制器，在進(jìn)行多路模擬I/O、數(shù)字I/O和計數(shù)器I/O等測量任務(wù)時，最多可以同時管理硬件定時的數(shù)據(jù)傳輸流。這項技術(shù)適用于NI提供的50多種NI C系列I/O模塊，使得NI CompactDAQ平臺對混合信號的測量具有廣泛的適應(yīng)性。用戶可以將一塊熱電偶采集模塊和一塊加速度測量模塊同時安裝在一臺底座上，并且由于每個模塊都可以擁有獨立的定時引擎進(jìn)行定時和同步，可以設(shè)置不同的采樣率對兩個信號同時進(jìn)行測量。這項特性能夠有效減少從高速采集的數(shù)據(jù)中抽取低速數(shù)據(jù)情況的出現(xiàn)。

圖4. NI提供了超過50種針對不同傳感器的C系列I/O模塊，用戶可以籍此搭建自定義的混合信號測量系統(tǒng)

基于TCP/IP的NI信號數(shù)據(jù)流傳輸技術(shù)

為了能夠充分利用千兆網(wǎng)絡(luò)的帶寬，NI將用于高性能NI USB數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的專利技術(shù)——NI信號數(shù)據(jù)流傳輸技術(shù)移植為TCP/IP版本，供以太網(wǎng)接口的NI CaompactDAQ底座使用。通過這項技術(shù)，新的C系列高速采集模塊，比如NI9223，可以實現(xiàn)四個通道每通道1MS/s的16位高速數(shù)據(jù)采集。同時，NI-DAQmx驅(qū)動使用了一種高級的軟件架構(gòu)，在底座和上位機之間建立了一條雙緩沖數(shù)據(jù)傳輸鏈路，可以實現(xiàn)多條雙向連續(xù)波形的傳輸。與此同時，還會監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上的意外延遲和網(wǎng)絡(luò)擁堵造成的傳輸暫時中斷，自動做出調(diào)整以維持?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸。這所有的工作都是驅(qū)動程序自動進(jìn)行的，不需要用戶參與，從而可以使用戶能夠?qū)⒆⒁饬性跍y量系統(tǒng)上而不是網(wǎng)絡(luò)通訊上。

圖5. NI專利的信號數(shù)據(jù)流傳輸技術(shù)實現(xiàn)了基于TCP/IP的多測量任務(wù)的高速雙向并行數(shù)據(jù)流傳輸

一種驅(qū)動，多種數(shù)據(jù)總線

由于認(rèn)識到測量系統(tǒng)需求的多樣性，NI已經(jīng)開發(fā)了一套獨立于PC總線技術(shù)的數(shù)據(jù)采集軟件架構(gòu)，用戶使用同一套NI-DAQmx驅(qū)動軟件，就可以于PCI、PCIe、PXI、PXIe、USB、以太網(wǎng)和Wi-Fi等多種總線上的NI數(shù)據(jù)采集硬件進(jìn)行通訊獲取數(shù)據(jù)。用戶為USB接口的NI CompactDAQ系統(tǒng)開發(fā)的軟件，不需要進(jìn)行任何修改就可以直接用于以太網(wǎng)接口的NI CompactDAQ系統(tǒng)上。此外，NI-DAQmx驅(qū)動的API能夠兼容多種編程平臺，用戶可以使用LabVIEW、C/C++、C#或微軟VB.NET等編程工具對NI CompactDAQ進(jìn)行編程。

圖6. NI-DAQmx驅(qū)動軟件對采集硬件的接口進(jìn)行了抽象，抽象后的驅(qū)動API可以實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)采集總線的訪問