與USB技術(shù)相似，運(yùn)用以太網(wǎng)技術(shù)可以帶來(lái)更便捷、更可靠的用戶體驗(yàn)。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(tái)的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到遠(yuǎn)程或分布式傳感器和電信號(hào)測(cè)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(zhǎng)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(tái)的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到遠(yuǎn)程或分布式傳感器和電信號(hào)測(cè)量中

基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)

相比兩個(gè)普通PC外部總線連接，以太網(wǎng)具有的優(yōu)勢(shì)是：極長(zhǎng)的數(shù)據(jù)電纜長(zhǎng)度和可以利用現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。當(dāng)測(cè)量位置的距離超過(guò)了USB電纜5米的最大長(zhǎng)度時(shí)，以太網(wǎng)是一個(gè)非常理想的選擇。一條CAT 5E電纜在長(zhǎng)度超過(guò)100米后，才會(huì)需要交換機(jī)或路由器將信號(hào)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(cè)量系統(tǒng)。一臺(tái)上位機(jī)可以同時(shí)管理處于同一子網(wǎng)或多個(gè)子網(wǎng)的多個(gè)測(cè)試設(shè)備。實(shí)際上，用戶可以在世界上任何一個(gè)地方通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)NI CompactDAQ。

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

零配置網(wǎng)絡(luò)連接

一直以來(lái)，配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和使用權(quán)限的過(guò)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(yùn)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(dòng)地址設(shè)置、DNS組播和DNS自動(dòng)搜索。

• Link-local自動(dòng)地址設(shè)置：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上沒有DHCP服務(wù)器時(shí)，自動(dòng)設(shè)置IP地址
• DNS組播：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上沒有DNS服務(wù)器時(shí)，自動(dòng)發(fā)布主機(jī)名的解析
• DNS自動(dòng)搜索：自動(dòng)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(dòng)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(gè)新的網(wǎng)頁(yè)配置接口，用戶不需要在上位機(jī)安裝任何軟件就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對(duì)其進(jìn)行配置和管理。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置接口使用的是微軟的Silverlight技術(shù)，通過(guò)這項(xiàng)新技術(shù)，不論通過(guò)網(wǎng)絡(luò)還是臺(tái)式機(jī)；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(guò)瀏覽器或MAX連接到cDAQ-9188底座內(nèi)嵌的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器，對(duì)NI ComapctDAQ系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和管理

多定時(shí)引擎下的混合信號(hào)測(cè)量

以太網(wǎng)接口的NI CompactDAQ系統(tǒng)的搭配非常靈活，可以同時(shí)滿足對(duì)低速的直流信號(hào)和高速的動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的需要。NI CompactDAQ在底座背板上集成了一個(gè)NI-STC3定時(shí)與同步控制器，在進(jìn)行多路模擬I/O、數(shù)字I/O和計(jì)數(shù)器I/O等測(cè)量任務(wù)時(shí)，最多可以同時(shí)管理硬件定時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸流。這項(xiàng)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(tái)對(duì)混合信號(hào)的測(cè)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(cè)量模塊同時(shí)安裝在一臺(tái)底座上，并且由于每個(gè)模塊都可以擁有獨(dú)立的定時(shí)引擎進(jìn)行定時(shí)和同步，可以設(shè)置不同的采樣率對(duì)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。這項(xiàng)特性能夠有效減少?gòu)母咚俨杉臄?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(guò)50種針對(duì)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(hào)測(cè)量系統(tǒng)

基于TCP/IP的NI信號(hào)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(hào)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(guò)這項(xiàng)技術(shù)，新的C系列高速采集模塊，比如NI9223，可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)通道每通道1MS/s的16位高速數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，NI-DAQmx驅(qū)動(dòng)使用了一種高級(jí)的軟件架構(gòu)，在底座和上位機(jī)之間建立了一條雙緩沖數(shù)據(jù)傳輸鏈路，可以實(shí)現(xiàn)多條雙向連續(xù)波形的傳輸。與此同時(shí)，還會(huì)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(shí)中斷，自動(dòng)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(dòng)程序自動(dòng)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(cè)量系統(tǒng)上而不是網(wǎng)絡(luò)通訊上。

圖5. NI專利的信號(hào)數(shù)據(jù)流傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基于TCP/IP的多測(cè)量任務(wù)的高速雙向并行數(shù)據(jù)流傳輸

一種驅(qū)動(dòng)，多種數(shù)據(jù)總線

由于認(rèn)識(shí)到測(cè)量系統(tǒng)需求的多樣性，NI已經(jīng)開發(fā)了一套獨(dú)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(dòng)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(dòng)的API能夠兼容多種編程平臺(tái)，用戶可以使用LabVIEW、C/C++、C#或微軟VB.NET等編程工具對(duì)NI CompactDAQ進(jìn)行編程。

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