迎接第四次工业革命浪潮　NI祭出新版cRIO/myRIO - 全文

　　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 ***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。