CompactRIO平臺是一種高級嵌入式數據采集與控制系統，專為需要高性能與高可靠性的應用而設計。系統基于開放的嵌入式體系結構、尺寸小、高度堅固、具有網絡互聯和豐富的傳感器測量功能，這些特點使其成為結構健康和地震監測應用的理想選擇。CompactRIO結合NI LabVIEW實時模塊和LabVIEW FPGA技術，讓您能夠使用簡單易用的圖形化編程工具對CompactRIO嵌入式系統進行設計、編程和定制。

本文檔是面向現場應用的結構健康監測資源集的一部分。

1. NI CompactRIO特性

小型堅固的嵌入式數據采集和控制系統

可熱插拔的C系列測量模塊，內置信號調理功能可與多種類型傳感器直接連接

嵌入式實時處理器和現場可編程門陣列（FPGA）芯片，用于可靠的獨立操作或分布式操作

LabVIEW圖形化編程工具加速系統開發

通過以太網連接可以進行方便的Internet和網絡接入

極限工業認證和環境評級：

（1）－40至70℃（－40至158°F）工作溫度
（2）50 g防震等級
（3）高達2,300 Vrms隔離（承受）
（4）國際安全、EMC以及環境認證
（5）針對惡劣工作環境的評級為1類2級

CompactRIO系統包括一個實時控制器、一個可重配置機箱和若干測量I/O模塊。可重配置機箱帶有一個高性能FPGA，能夠為高速傳感器數據提供專用帶寬，還提供了定時與I/O信號處理等底層定制功能。實時控制器包括一個工業級處理器，可以以聯網或獨立方式運行，控制器上還同時包含用于網絡互聯和通信功能的以太網口、內置Web服務器以及用于與外圍設備連接的串口、USB端口、以及用于數據記錄的非易失性存儲器。

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圖2：CompactRIO系統體系結構

2. C系列I/O模塊
NI提供的C系列模塊是緊湊的測量與I/O模塊，將信號連接、信號調理、A/D轉換集成在一起，能夠與多種傳感器直接連接，滿足動態采集與靜態監測的需求。低噪聲設計、帶有內置抗混迭濾波器的24位A/D技術、高速A/D轉換速率和電氣隔離特性可以確保傳感器數據采集的可靠性和準確性。

表1列出的C系列模塊可以支持結構監測應用中的常見傳感器，例如應變計、加速度計、位移計以及多種環境傳感器。要查看所有C系列模塊的完整列表，請訪問ni.com/compactrio/cseries。

表1：用于結構監測與測試的C系列模塊舉例

3. 實時處理器和嵌入式FPGA
CompactRIO嵌入式系統帶有主頻為400 MHz的工業級Freescale MPC5200處理器，它可以在可靠的Wind River VxWorks實時操作系統上以高度的時間確定性執行LabVIEW實時應用程序。同時可以使用600多個LabVIEW自帶的函數實現您的多線程嵌入式系統，用于實時控制、分析、數據記錄和通信應用中。您還可以將現有的C/C++代碼與LabVIEW實時代碼整合在一起，從而節省開發時間。

CompactRIO機箱還包含一個嵌入式FPGA，它是一塊高性能、可重配置的芯片，提供了匹配C系列I/O模塊的接口。在將CompactRIO配置為掃描模式（Scan Mode）之后，無需對FPGA編程就可以完成所有C系列模塊的定時與同步，將數據直接傳送到LabVIEW實時系統中，進行本地處理、記錄或通信。此外，您也可以使用LabVIEW FPGA工具直接對嵌入式FPGA進行圖形化編程，并實現對模擬I/O和數字I/O的自定義定時、觸發、同步、控制和信號處理等復雜功能。

4. 本地數據存儲器
CompactRIO控制器中還包括了用于本地保存數據的非易失內存存儲器。您可以選擇從128 MB直至2 GB、帶有容錯能力文件系統的內置存儲器。部分控制器還帶有可連接USB閃存和內存設備的USB端口。此外，可選的NI 9802插入式模塊提供了用于可移動SD內存卡的兩個插槽。

5. 通信與連接
CompactRIO控制器帶有10/100 Mb/s以太網端口和串行端口，可以通過TCP/IP、UDP、Modbus/TCP和串行協議進行通信。控制器還可以方便地進行Internet連接的內置Web服務器（HTTP）和文件服務器（FTP）。

表2：CompactRIO控制器通信端口一覽表

6. 適合現場使用的緊湊尺寸與堅固特性
CompactRIO這樣的堅固系統具有較寬的工作溫度范圍（－40至70℃）和高級別的抗震能力（高達50 g的抗震能力），是安裝在橋梁和其他室外結構現場的理想選擇。

CompactRIO的緊湊尺寸和較高的I/O密度也有利于簡化安裝過程。CompactRIO機箱有4槽和8槽兩種配置。請參閱表2了解尺寸選項。

表3：CompactRIO機箱/控制器物理尺寸一覽表

7. CompactRIO軟件概述

LabVIEW作為一個圖形化開發環境，能夠為高性能的數據采集和數據記錄應用提供高度靈活性和簡單易用性。您可以使用LabVIEW實時模塊建立一個能夠可靠運行在CompactRIO實時控制器上的程序，可以從600多個內置LabVIEW函數中進行選擇，其中包括對I/O模塊的直接訪問，為實時控制、分析、數據記錄和通信建立應用程序。您還可以將現有的C/C++代碼與LabVIEW實時模塊代碼整合在一起。對于需要自定義定時與信號處理的應用而言，您可以使用LabVIEW FPGA模塊，在CompactRIO機箱中對FPGA進行自定義編程。使用圖形化編程在上位機上開發您的LabVIEW實時程序或LabVIEW FPGA程序，然后將程序下載到CompactRIO中。下載到CompactRIO中的程序可獨立運行，或與其他系統連接成網絡運行。當與其他PC或嵌入式觸摸屏聯網運行時，您還可以使用LabVIEW為CompactRIO系統快速建立人機界面（HMI）或其他用戶接口。