使用NI PXI和LabVIEW实时模块有效简化硬件在环仿真系统.docx

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1、使用NIPXI和LabVIEW实时模块有效简化硬件在环仿真系统使用NIPXI和LabVIEW实时模块有效简化硬件在环仿真系统ronggang导语：使用多个NIPXI机箱和各种具有模拟和数字I/O端口的NI模块、ARINC-429硬件，集成在微软Windows平台上开发的高效LabVIEW和LabVIEW实时模块，以及由反射内存卡和TCP/IP组成网络的PXI节点TheChallenge:创立一个硬件在环平台，该平台有着每秒重复1000次确实定性循环速率，可以治理数以千计的I/O端口，可以适应高达2000路通道而没有性能的损失，集成多于10个可以实时运行设备模型的节点，并且以千万分之一秒的定时抖

2、动分享仿真和I/O数据。所有需要实现的功能都要求严格的完成时间表和具有很高的本钱效益。TheSolution:使用多个NIPXI机箱和各种具有模拟和数字I/O端口的NI模块、ARINC-429硬件，集成在微软Windows平台上开发的高效LabVIEW和LabVIEW实时模块，以及由反射内存卡和TCP/IP组成网络的PXI节点。PXI、LabVIEW和LabVIEW实时模块是成功的关键因素。它们使我们创立了灵敏的、高吞吐量而且低延时的半实物系统，同时节省了20万美元的实现本钱和几个月的开发时间。很多年来，航空和汽车设计工程师们使用半实物仿真设备来缩短开发周期。他们可以对新产品的设计模型进展高速

3、仿真，并与现有硬件的输入和输出信号进展实时交互，进而以前所未有的效率进展反复设计和验证。随着这类系统在设计流程中逐渐扮演起关键的角色，提出了一个新需求就是以具有本钱效益的方式实现非常灵敏而高性能的半实物设备。基于开发时间、本钱和维护的考虑，这些设备需要具有可以集成多个开发商技术和使用即时可用部件的才能。NI公司的PXI和LabVIEW平台那么为我们提供了一个理想的解决方案。我们的客户，ThalesCanada公司的航空部门，主要致力于设计当代的电子飞行控制器，他们需要使用半实物系统对设计验证工具进展战略性的更新。该系统需要确定性地集成数百路数据通道以及一个包含可以在十个以上计算节点上运行设备模

4、型的系统。这些节点间的互相依靠性还要求将计算或者收集到的数据在全系统范围内发送同时具有10ms级的非常低的延时。为了获得系统的瞬态参数，需要1kHz的闭环速率来同步收集所有的输入数据，通过模型计算更新所有的输出和步骤。图1.基于PXI的硬件在环系统新型的半实物设备需要与将来的产品兼容，所以它必须是一个非常灵敏的系统，可以将硬件资源和物理信号进展动态结合，可以在无性能损失的情况下对高达2000路通道进展操纵，而且在为新的测试设定而重新配置时拥有鲁棒而健全的系统完好性检查功能。图2.用于系统配置的虚拟仪器解决方案还需要将所有的数据进展详尽的记录，并且通太多址接入控制的计算机实现一个同样灵敏的和动态

5、的实时图解和表格数据查看功能。Thales公司的工程团队具体的描绘了所有的性能指标，并且将系统的技术设计和实现任务外包给了Averna公司。Averna公司对于这一整套富有挑战性的指标的解决方案如下所示。系统设计在5个月内交付的严格时间表和具有高度本钱效益的需求，进一步增加了这个在技术上已经特别具有挑战性的系统的限制条件。我们以为NI公司的PXI系列产品是实现这个系统的适宜而优秀的平台。嵌入式实时控制器的可用性、用于模拟和数字I/O端口的各种NI模块、对于ARINC-429、反射内存卡和IRIG-B同步电路板等第三方厂商的开放性，以及使用LabVIEW和LabVIEWReal-Time软件可能

6、带来的快速软件开发，是整个工程解决方案中不可或者缺的局部，将在下面的高级构架中逐一介绍。信号调理和数据收集由于场LVDT和RVDT产生的信号有着各种不同的、自定义的特性，我们设计并实现了自定义的信号调理硬件，用于放大信号，并且提供隔离以及同步采样等功能。经调理后的信号被连到放在多个机架中的NII/O模块上。PXI平台提供了必要的模块功能和系统灵敏性，以及准确的定时同步和实时时钟的分配。在系统开发的早期阶段，我们成功地验证了一个满容的PXI机箱可以以1kHz的速率进展全速数据收集，而没有任何吞吐量的瓶颈。对于TCP/IP、反射内存以及CPU中断次数的吞吐量和确定性检查也是成功的，这使得对系统的关

7、键设计的审查是特别成功的。应用程序软件系统配置如标签名称、硬件通道关联、采样速率、工程转换和系统校准信息被保存在Windows数据库中。LabVIEW软件允许在针对详细设备测试的系统配置中，创立硬件资源和数据库信息。一经创立，将对配置进展系统完好性和吞吐量需求的检查，并且下载到PXI节点上运行LabVIEW实时模块的嵌入式目的上。LabVIEW实时模块对整个系统进展初始化，并且利用PXI定时模块来同步所有的PXI节点。Averna公司为PXI-7831R模块开发了个性化的FPGA代码，用于使用PXI时钟来产生ARINC收发器模块所需要的IRIG-B同步信号。PXI实时控制器上运行的时间临界代码

8、与信号调理硬件进展握手，并且确定性地收集输入信号同时更新输出信号，所有的I/O操纵在一样的时钟沿上发生。仿真节点在十余个台式机节点上运行MathWorks公司的Simulink设备模型。所有的PXI和仿真节点分享数据，通过反射内存网络执行系统命令，确保节点到节点具有250ns的低延时。我们利用LabVIEW实时模块开发了个性化的命令解释器，来通过反射内存提供远程的CPU中断和程序触发功能。LabVIEW实时模块和PXI还利用相关的虚拟仪器，与假设干个ARINC-429收发器进展交互，提供通讯、字定义和ARINC加密功能等，如下列图所示。图3.用于ARINC字定义和加密的虚拟仪器系统监测所有测试

9、数据通过静态的反射内存环缓冲器，实时传输到远程节点进展存储。如今，数据可以传输到多个监测节点，来查看实时数据并且记录数据用于测试分析。基于LabVIEW的虚拟仪器使得工程师们可以灵敏地定义图形和表格数据查看功能的显示效果，如图4所示。图4.图形和表格数据查看功能结论我们提出的解决方案成功地集成了各种技术产品，在高度模块化的同时，通过在系统中添加更多的PXI机箱，可以适用于几千路通道。PXI、LabVIEW和LabVIEW实时模块是成功的关键因素。它们使我们创立了灵敏的、高吞吐量而且低延时的半实物系统，同时节省了20万美元的实现本钱和几个月的开发时间。假如您有任何问题,请留言给NI工程师，我们会尽快给您回电!