Microsoft Word - cRIO hands-on 練習題步驟 - LabVIEW Pro …labviewpro.net/upfiles/cRIO_exercise.doc  · Web view · 2012-10-31建立 DMA FIFO。 DMA FIFO 的用途是在 FPGA

CompactRIO 實機操作課程練習題步驟如何在 MAX 上面設定 CompactRIO/Single-Board RIO 的 IP1. 請先將您的 CompactRIO 上的 safe mode 和 ip reset 撥到 ON(向右撥, 如下圖):

2. 然後在 MAX 中對您的 CompactRIO 作從新開機的動作(如下圖):

3. Restart 過程中(或是之後的程序中)若遇到以下訊息, 請都選擇 Yes to All:

4. 在您的 CompactRIO 上按右鍵 >> Format Disk(如下圖):

5. Format 成功後, 再把 safe mode 和 ip reset 撥回來 OFF(向左撥)的位置(如下圖):

6. 這時我們再來看, 若您是將 CompactRIO 和電腦透過網路線對接, 請作下圖中的設 定:

(選擇 Static, 然後設定一個固定 IP 給您的 CompactRIO)

若您是將 CompactRIO 透過網路 router 接至網域(電腦也是), 請作下圖中的設定:

(選擇 DHCP or Link Local 即可)

7. 這時再 Restart 一遍(如下圖):

8. 之後您就會看到 System State 為 Connected – Safe Mode(No Software Installed)

9. 這 時 我 們 展 開 CompactRIO 選 項 , 在 Software 選 項 上 按 右 鍵 >>Add/Remove

Software(如下圖):

10.選擇您的 RIO 驅動程式, 再按 Next(如下圖):

11.勾選全部的選項, 但 NI-TimeSync 相關元件不要勾(如下圖):

12.再按 Next, 安裝完畢後, 您的 CompactRIO 會自己再 Restart 一遍, 而這時 SystemState 就會出現 Connected-Running, 代表您的 CompactRIO 已可以正常使用了(如下 圖):

練習一在 Measurement & Automation Explorer (MAX) 查看與設定 CompactRIO

目的：在 MAX 查看與設定 CompactRIO

操作步驟：1. 開啟 MAX。

所有程式 >> National

Instruments >> Measurement & Automation Explorer。

Measurement & Automation Explorer 簡稱 MAX，是所有 NI 產品的組態設定與管理軟體，凡是任何與本機端連接之硬體，或是上面安裝的軟體，皆可藉 由 MAX 查看。

2. 展開 Remote Systems，可以看到名稱為“cRIO-hands-on”的 CompactRIO 系統。

與本機端直接連接的硬體會出現在 My System 下，而像是透過網路連線的硬 體，則會出現在 Remote Systems 下。

3. 查看 CompactRIO 系統所安裝的軟體。展開 cRIO-hands-on 下的 Software 清 單。

本機端電腦與 CompactRIO 上的軟體 LabVIEW 及驅動程式 NI-RIO 版本需一致，才能順利將撰寫好的程式從本機端部署至 CompactRIO 上。假如需要變更 CompactRIO 上的軟體，可在 Software 按下滑鼠右鍵，點選 Add/Remove Software 以選擇欲與本機端同步之軟體版本。

4. 點選 cRIO-hands-on

頁面下方的標籤頁 System Settings。

在 System Settings 下分為兩個部分，一是 General Settings，可以看到CompactRIO 的 IP 位置、型號、序號及系統狀態等資訊，在這裡還可以透過 Hostname 欄位為 CompactRIO 重新命名，以方便在該網域下被辨認。二是 System Monitor，提供了記憶體與磁碟空間之訊息，以了解系統資源的使用狀況。

5. 點選 System Setting 右邊的標籤頁 Network Settings。

可選擇 Static 靜態設置 IP，或選擇讓 DHCP 自動分配 IP。相關的網路設 定都在此完成。

6. 除了 MAX，另外還可以透過 Distributed System Manager 來監看 CompactRIO 的

狀況。a) 所有程式 >> National Instruments >> Distributed System Manager 2011。b) 展開 Network Items，找到 cRIO-hands-on 所在之 IP 位址 192.168.0.2，

選擇 CPU/Memory

標籤頁。

在這個標籤頁下可以看到 CompactRIO 系統上的 CPU 和記憶體的使用狀況，右方欄位上列出了細節，例如觀看優先序不同的程式部分各使用了多少資源，以及 連續記憶體的大小等等。

練習二

目的：CompactRIO 有兩種操作模

：1.Scan Mode 2. FPGA Mode。本練習題將先在 CompactRIO

上使用 Scan Mode，以快速實現資料擷取。使用硬體： 嵌入式控制器 cRIO-9014 可重設嵌入式機箱 cRIO-9103 I/O 模組 NI 9233

使用軟體： LabVIEW 2011 LabVIEW Real-Time 2011 LabVIEW FPGA 2011 NI-RIO 4.0

操作步驟：1. 建立 CompactRIO project。

a) 開啟 LabVIEW 2011。b) 點選“Empty Project”以建立新的 LabVIEW project。

c) 成功建立新的 LabVIEW project 後，先做存檔的動作。將此

cRIO Vibration Monitoring，存檔在桌面下的資料夾project 命名為

C:\..\cRIO hands-on\Exercises\Exercise 2。d) 點選”Project: cRIO Vibration Monitoring”，按滑鼠右鍵選擇 New

>> Targets and Devices。

e) 在”Existing target device”下選擇”Discover an existing target(s) or device(s)”，點選以展開”Real-Time CompactRIO”，便會看到名為cRIO-hands-on 的 CompactRIO，點選並按 OK。

f) 出現”Select Programming Mode”視窗，請選擇 Scan Interface，點選 Continue。

稍待片刻等待 LabVIEW 自動找出目前已安裝在 CompactRIO

上的 I/O 模組。假如出現視窗詢問是否要偵測 C 系列模組，請選擇 Discover。

g) 現在我們已經成功地將 CompactRIO 加入 project 內，也可以看到目前安裝 在機箱上的所有模組。

2. 新增 VI。a) 在 project 中點選 cRIO-hands-on，按滑鼠右鍵選擇 New

>> VI。

b) 將該 VI 命名為 cRIO Vibration Monitoring with Scan Mode，存檔於C:\..\cRIO hands-on\Exercises\Exercise 2。

3. 使用類比模組 9233 做資料擷取。a) 在練習題裡我們將使用 Sound and Vibration Signal Simulator 來模擬振

動 信號。首先將如圖上標示的“ X Acceleration”與 NI 9233 之 AI0 通道用 BNC 線連接。

b) 展開 project 中的 NI 9233 模組，將 AI0 直接拖曳至 VI 的程式設計區。

可以在程式設計區看到一個橘色的節點 AI0（此資料型態稱為 SharedVariable），透過它我們便可以讀取 Sound and Vibration Signal Simulator上的 X 軸加速度訊號。

c) 接著在人機界面放置 Waveform Chart 元件，並在程式設計區中將 SharedVariable AI0 與 Waveform Chart 連接。

d) 執行 VI，程式碼會自動部署至 CompactRIO 上運行。

e) 調整 Sound and Vibration Signal Simulator 上的旋鈕，透過 WaveformChart 觀察目前 9233 AI0 通道上所量測到的 X 軸振動信號。

僅是資料擷取可能還不夠，使用者經常需要對數據進行處理。在 Scan mode 之 下，除了能夠快速地完成 I/O 的擷取與控制，仍然能對資料做分析與運算。f) 接下來我們希望能直接看到振動訊號的頻譜。在程式設計區按下滑鼠右鍵出現函數 Functions 選單，選擇 Programming >> Signal Processing >>

Point ByPoint >> FFT，將前面的程式稍做修改，加入這個 VI 做信號處理。

使用 FFT PtByPt 這個 VI，可以逐點計算資料的傅利葉頻譜。由於數據是一個點一個點更新，因此我們需要對 FFT PtByPt 指定樣本長度，以決定取得多少點 資料後做運算。在上圖的例子我們將樣本數設為 100。

練習三使用 FPGA Mode 實現資料擷取與即時分析目的：CompactRIO 有兩種操作模式：1.Scan Mode 2. FPGA Mode。在練習二我們使用了 Scan Mode 以 快 速 實 現 資 料 擷 取， 本 練 習 題 將 使 用 FPGA Mode 來 設 置 CompactRIO 可重設機 箱上的 FPGA，做資料擷取與分析，並且透過 DMA FIFO 在 FPGA 與 CompactRIO 控制 器上的即時作業系統做資料傳輸。

控制器 FPGA

使用硬體： 嵌入式控制器 cRIO-9014 可重設嵌入式機箱 cRIO-9103 I/O 模組 NI 9233

使用軟體： LabVIEW 2011 LabVIEW Real-Time 2011 LabVIEW FPGA 2011 NI-RIO 4.0 LabVIEW Sound and Vibration Toolkit 2011

操作步驟：1. 開啟桌面上的資料夾 \cRIO hands-on\Exercises\Exercise 3，打開專案

cRIO Vibration Monitoring.lvproj。

2. 設定 CompactRIO 的執行模式。a) 點選 Chassis (cRIO-9104)，按滑鼠右鍵，選擇 Properties。

b) 確認“Chassis Properties”視窗中的 Programming Mode 設定在 LabVIEW FPGA Interface，按下 OK。

c) 為了使模式的變更生效，點選 Chassis (cRIO-9104)，按滑鼠右鍵，選擇 Deploy。

3. 建立 DMA FIFO。

DMA FIFO 的用途是在 FPGA 與 CompactRIO 控制器上的即時作業系統兩者 間做資料傳輸。a) 點選 FPGA Target，按滑鼠右鍵，選擇 New >> FIFO。

FIFO Properties 視窗設定如下圖，Name 為 Vibration Data，Type 選擇 Target to Host – DMA，Requested Number of Elements 為 1023。

b) 選擇左邊欄位的 Data Type，Data Type 選擇 FXP，Word length 設定為 24 bits，Integer word length 設定為 4 bits，按下 OK。

4. 建立在 FPGA 上執行之 VI。a) 點選 FPGA Target，按滑鼠右鍵，選擇 New >> VI，並且存檔在

\cRIO hands-on\Exercises\Exercise 3 下，名為 FPGA VI。

b) 將 Mod2/AI0 與 Vibration Data 拖曳至 FPGA VI 程式設計區，在 VibrationData 的 Timeout 輸入端點設為 0，並且在外圍加上迴圈，如下圖。

c) 接下來我們希望在 FPGA 上逐點計算振動訊號的 RMS 值。在程式設計區按下滑鼠右鍵出現函數 Functions 選單，選擇 Programming

>>FPGA Math &

Analysis >> DC and RMS Measurements。

Configure DC and

RMS Measurements 視窗下，Measurements 選擇為 RMS。

完成程式設計區如下：

GA Open VIerence

5. 建立在 Real-Time OS

上執行之 VI。a) 為了加快練習題的建置，我們不從空白的 VI 開始寫程式，而是引入現有的 VI。

在 project 中點選 cRIO-hands-on (192.168.0.1)，按下滑鼠右鍵，選擇 Add>> File，在 \cRIO hands-on\Exercises\Exercise 3 資料夾下找到 cRIO Vibration FPGA Mode.vi。

完成後將在 project 中用滑鼠快點兩下開啟 cRIO Vibration FPGA Mode.vi， 程式設計區如下圖。我們將繼續建構這個 VI。

b) 在 FPGA Open VI Reference。

Reference 按下滑鼠右鍵，選擇 Configure Open FPGA VI

FP Ref

Invoke Node

選擇位於 \cRIO hands-on\Exercises\Exercise 3\FPGA Bitfiles 資料夾裡 已編譯完成的 bitfile，按下 OK。

c) 在 Invoke Node

按下滑鼠右鍵，選擇 Vibration Data >>

Read。

接著將 Number of

Elements 設定為 500，Timeout(ms) 設定為 0。

d) 在程式設計區按下滑鼠右鍵出現函數 Functions 選單，選擇 Numeric >> Conversion >> To Double Precision Float。

Programming >>

e) 如下圖完成程式設計區：

f) 執行 VI，並且調整 Sound and Vibration Simulator 上的旋鈕，透過人機界面上的波形圖表觀察由 FPGA 計算且傳回的振動訊號 RMS 值。