NI CompactRIO – 控制监测平台硬件架构

　　NI CompactRIO控制和监测平台——使用一个基于FPGA的背板和-个实时控制器，CompactRIO是一个工业标准的平台，提供控制算法的确定性执行性能。它可以通过添加各种模块进行扩展，其中包括与Quanser设备直接连接的Quanser Q1-cRIO，它被广泛用于控制和机电一体化教学和科研。

　　NI CompactRIO – 控制监测平台硬件架构

　　NI CompactRIO 嵌入式开发系统硬件部分包括实时控制器(Real-Time, RT)、机箱板载FPGA以及可热插拔的C系列模块。

　　(1)处理器用于部署代码，以实现与FPGA等其它处理单元的通信、连接外围设备、记录数据以及运行应用程序。 NI提供各种组成结构的RIO硬件系统，包括基于Microsoft Windows操作系统且具有对称多处理(SMP)的高性能多核系统以及NI Single-Board RIO和CompactRIO等紧凑型实时嵌入式系统。

　　(2)FPGA是RIO硬件系统架构的核心。它用于帮助处理器分担密集型任务，具有极高的吞吐量，提供了确定性执行。 FPGA直接连接至I/ O模块，可实现每个模块I/O电路的高性能访问、无限制定时、触发和同步灵活性。 由于每个模块而没有通过总线而是直接连接到FPGA，因而相比其他工业控制器，该架构几乎不会有任何系统响应控制延迟。FPGA的高速特性，RIO硬件经常用于搭建集成了高速缓冲I / O、超快速控制循环或自定义信号滤波的控制器系统。 例如，借助FPGA， CompactRIO机箱能够以100 kHz的速率同时执行超过20个模拟PID控制循环。 此外，由于FPGA在硬件上运行所有代码，因此它提供了高可靠性和确定性，非常适合用于基于硬件的互锁、自定义定时和触发以及无需定制电路的传感器自定义。

　　(3)C系列模块主要用于数据采集与驱动外围设备，以及信号调理等。NI C系列I/ O模块包含隔离、转换电路、信号调理以及可与工业传感器/执行器直接连接的内置连接口。 通过提供各种连线选项和将连接器接线盒集成到模块内，RIO系统显著降低了对空间的需求和现场连线成本。

　　NI CompactRIO – 控制监测平台系统软件架构

　　NI RIO是一种LabVIEW驱动的开发平台。NI cRIO软件开发架构包括三部分，上位机Labview、机箱RT实时控制器Labview Real-Time、机箱背板FPGA的Labview FPGA。下位机实时控制Labview RT程序运行于实时操作系统平台，与FPGA端程序进行内部数据交互，LabVIEW FPGA模块对采集到的数据进行简单操作后,通过FIFO将采集到的数据传输至LabVIEW RT模块，然后对采集到的实时数据进行浮点运算操作等,例如快速傅立叶转换,或者一些基于模型的控制与仿真，实现实时控制、数据采集、控制监控等功能。控制器通过以太网与PC机连接，用共享变量传送数据信息，将RT程序界面在PC上动态显示。