工业革命启动 NI 新版cRIO/myRIO方案备战

物联网掀起的第四次工业革命浪潮正逐步扩大，带动嵌入式系统讯号撷取与控制应用需求大量涌现，因此美商国家仪器(NI)推出采用开放式平台的可程式化自动控制器CompactRIO(cRIO)，以及价格更平易近人的myRIO方案，协助产业界加速新一代嵌入式系统开发。

着眼于RIO在CPS角色更加举足轻重，美商国家仪器除将RIO设定为2013年NI Week展会的主轴之外，更分别瞄准产学界推出核心处理器和即时作业系统架构皆大改造的cRIO-9068及myRIO，以更迎合CPS对于更开放平台和更快处理效率的要求。

8 月初，美国德州奥斯汀(Austin)气温飙升至39℃，酷热难耐。位于塞萨尔.查韦斯(Cesar Chavez)街的奥斯汀会议中心(Austin Convention Center)内，美商国家仪器(NI)正盛大举办一年一度、为期四天的大型活动--第十九届NI Week，吸引超过四千位来自不同领域的各国制造商和学者齐聚一堂，一睹该公司2013年最新发布的产品与技术。

工业革命启动　NI GSD方案备战

由于美商国家仪器观察到信息物理融合系统(Cyber-Physical System， CPS)已势不可当，未来负责运算工作以进行讯号分析的可重设输入输出(Reconfigurable I/O， RIO)角色将更加吃重，因此本届NIWeek亦特地选择RIO做为展会的主轴，在开幕第一天与学术论坛中，分别发布采用RIO架构所开发的最新款可程式化自动控制器CompactRIO系列--9068(cRIO-9068)和瞄准教学市场的全新产品myRIO，准备大举抢滩CPS市场。

图1 美商国家仪器创办人暨执行长James Truchard表示，以软体定义硬体平台设计将为大势所趋，而该公司的产品策略亦朝此发展。

美商国家仪器创办人暨执行长James Truchard(图1)于开幕第一天的论坛中表示，产业界正在经历第四次工业革命，信息物理融合系统将为大势所趋(图2)。该系统系由运算、通讯及控制所组合而成的系统架构(图3)，将会大大改变交通运输、医疗保健、能源、制造业及农业等产业领域。

Truchard进一步指出，无所不在的运算和即时系统将成为第四次工业革命的中心，而美商国家仪器已拥有真正协助重新定义产业运作的技术。

事实上，Truchard所指的技术即是美商国家仪器旗下以LabVIEW软体为中心的图形化系统设计(Graphical System Design， GSD)，该产品的发展走向与CPS不谋而合，亦即朝更开放且处理速度更快的平台演进。也因此，Truchard认为，该公司GSD将能协助客户群建置所需且完整的CPS。

图2 工业革命的演进过程

图3 CPS系统架构图

美商国家仪器的GSD包含CompactDAQ、PXI模组化仪器、CompactRIO及LabVIEW图形化介面软体，在CPS中分别在撷取外部庞大的数据资料、进行分析，及呈现结果等功能上各司其职。今年NIWeek除推出新一代的CompactDAQ--cDAQ-9188XT及LabVIEW 2013之外，针对CPS对于兼顾更快资料处理速度和更开放平台的要求，亦推出新一代cRIO-9068因应;同时针对学术市场发表前所未有的划时代产品 myRIO。

RTOS/处理器大翻新　NI新版CompactRIO现身

美商国家仪器于今年NI Week发布新一代CompactRIO系列cRIO-9068，无论是即时作业系统(RTOS)或核心处理器皆大改造，其中即时作业系统从温瑞尔 (WindRiver)VxWorks更改为全新Linux架构的即时作业系统;核心处理器则由英特尔(Intel)x86核心处理器替换成赛灵思 (Xilinx)系统单晶片(SoC)Zynq-7020。

图4 美商国家仪器市场行销资深副总裁Eric Starkloff指出，cRIO-9068采用最先进的开放式系统设计，将瞄准控制与监测系统市场。

美商国家仪器市场行销资深副总裁Eric Starkloff(图4)表示，相较于VxWorks为封闭式的架构，Linux即时作业系统属于开放式的架构，能让众多相关业者开发出多元化的周边功能，如驱动程式等，因此提供使用厂商更丰富的开发资源。也因此，美商国家仪器将新一代的CompactRIO架构改弦易辙，并导入Linux即时作业系统。

Starkloff进一步指出，着眼于C/C++电脑程式设计语言使用族群广泛，该公司已于cRIO-9068内建的Linux即时作业系统，支援产业界已应用广泛的跨平台开源整合式开发环境Eclipse，期望藉此获得更多的C/C++应用程式开发工程师采用，扩大cRIO- 9068的市场渗透率。

据了解，目前仅有cRIO-9068提供Eclipse开发环境，未来美商国家仪器将计划逐步导入在其他CompactRIO产品线。

除即时作业系统有新转变之外，cRIO-9068也一改过去所采用的英特尔x86核心处理器，转向采用赛灵思最新的Zynq系列SoC。Starkloff 强调，过去该公司采用英特尔x86核心处理器架构开发CompactRIO，产品架构须设法与现场可编程闸阵列(FPGA)配搭，然赛灵思Zynq系列 SoC问世后，已整合高性能的安谋国际(ARM)双核心Cortex-A9和FPGA，可显著降低开发复杂度并提升效率。

据悉，未来美商国家仪器仍将持续规画搭载英特尔x86核心处理器架构的CompactRIO，并与采用赛灵思Zynq系列SoC的CompactRIO产品线市场定位有所区隔，将分别瞄准高阶和中高阶的应用领域(图5)。

图5 台湾半导体设备商万世扬已率先采用cRIO-9068试开发出新一代元件取放机台。

Starkloff 补充，无论是前一代cRIO-9074或新一代的cRIO-9068，皆可借助美商国家仪器LabVIEW图形化介面软体达成无缝接轨的目的，完全毋须因 cRIO-9068核心处理器架构不同而改变开发环境，导致面临设计时间延长的窘境，因此客户可轻松从cRIO-9074转换使用cRIO-9068。

扩张教学市场势力版图　NI新兵myRIO出击

此外，美商国家仪器日前针对教学市场亦发布CompactRIO的延伸产品线myRIO(图6)，该产品采用与CompactRIO相同的技术，但价格更平易近人且操作更为简化，打破过去产业界对于CompactRIO价格昂贵的刻板印象，可助力学生轻松打造出多元化应用的酷炫嵌入式系统。

图6 美商国家仪器新推出的myRIO将助力学生能在一学期内完成精密系统设计，大幅缩短学生作品开发的时间。

图7 美商国家仪器学术计划总监Dave Wilson强调，myRIO具将协助学生以最短的时间与最低的成本，开发出酷炫的嵌入式系统。

美商国家仪器学术计划总监Dave Wilson(图7)表示，myRIO系产业界前所未有的新概念产品，与最新的CompactRIO同样采用赛灵思Zynq SoC当作控制核心，并搭配I/O介面;而两者主要的差别在于选用的Zynq系列SoC等级和I/O类型与数量不同，藉此打造出更贴近学生开发嵌入式系统所需的控制器方案。

据了解，美商国家仪器新一代CompactRIO 9068系采用赛灵思Zynq-7020系列SoC，且I/O数量较丰富;myRIO则是搭载较低功耗的Zynq-7010系列SoC，并搭配简单的I /O，如通用异步收发传输器(UART)、串列周边介面(SPI)、内部整合电路(I2C)、通用序列汇流排(USB)等学生开发嵌入式系统较常用的I /O。

Wilson指出，过去学生仅能透过传统制式的系统设计工具开发嵌入式系统，不仅操作复杂且耗费的设计时间冗长，无法符合学生开发嵌入式系统缩短时间的要求。有鉴于此，该公司依据学生的设计诉求：嵌入式系统设计复杂度不高，却要求短时间内迅速开发完成，以缴交作品，开发出划时代的产品myRIO。

据悉，myRIO拥有所有学生开发嵌入式系统所需的I/O，并具备坚固的外观，以及可使用美商国家仪器长期建置完整且成熟的生态系统(Ecosystem)资源，如LEGO Sensor、FPGA Personality Library、Arduino Shield等，助力学生拥有更多资源加快嵌入式系统开发;此外，该款新产品的单板式(Single Board)系列的主机板省却无线区域网路(Wi-Fi)天线及与微系统埠(MiniSystems Port， MSP)，不仅可节省整体物料清单(BOM)成本，亦可缩小外观设计，故能轻易整合至任何尺寸的嵌入式系统。

Wilson强调，myRIO除硬体设计颠覆传统CompactRIO之外，内部仍内建该公司所有平台的软体核心LabVIEW，不仅能透过LabVIEW图形化介面轻松整合通讯、控制、讯号处理等功能，设计出嵌入式系统，并能藉由LabVIEW FPGA编程FPGA。

Wilson认为，美商国家仪器的DAQ、PXI模组化仪器已分别针对学术市场开发出myDAQ和模组化工程教学平台(ELVIS)，而该公司myRIO问世后，将让旗下瞄准学术市场的产品线更完整，提供学生开发嵌入式系统更周全的设计环境与方案。

面对第四次工业革命来临，美商国家仪器旗下的GSD已蓄势待发，并持续透过CompactDAQ、CompactRIO，及LabVIEW等产品推陈出新，强化整体产品的竞争力。可以预期的是，随着该公司CompactRIO的即时作业系统和处理器架构改朝换代，GSD资料分析能力亦将大幅跃进，未来CPS 的效能亦将更加强大。