NI SBRIO-9607 单板RIO(Single-Board RIO)嵌入式控制器

描述

NI SBRIO-9607是一款高性能、可重配置的嵌入式控制器，隶属于NI(National Instruments)的CompactRIO（cRIO）平台，专为严苛的工业应用而设计。这款单板RIO（Single-Board RIO）设备将强大的实时处理器、可编程FPGA（现场可编程门阵列）以及丰富的I/O集成于一个紧凑的板级封装中。SBRIO-9607使得工程师能够在单个设备上实现高性能的实时控制、高速数据采集、复杂信号处理和自定义硬件逻辑，从而满足了从机器控制、工业自动化到嵌入式医疗设备等广泛应用对灵活性和性能的极致需求。

SBRIO-9607的核心优势在于其FPGA可编程性。通过NI LabVIEW FPGA模块，用户可以直接在FPGA上实现自定义的高速、低延迟控制算法和并行I/O操作，显著提升了系统的确定性和响应速度。同时，其板载的实时处理器（通常是ARM架构）运行实时操作系统，负责高级逻辑、网络通信、数据记录和人机界面任务。这种软硬件协同设计，使得SBRIO-9607能够兼顾高性能和易用性，是构建分布式智能控制系统和嵌入式物联网（IIoT）解决方案的理想选择。

NI SBRIO-9607

技术规格

产品型号:SBRIO-9607

制造商:National Instruments(NI)

产品类型:单板RIO(Single-Board RIO)嵌入式控制器

处理器:Xilinx Zynq-7020 SoC(双核ARM Cortex-A9处理器 667 MHz)

FPGA:Xilinx Artix-7 FPGA(7020)，49,840个逻辑单元

板载内存(DRAM):512 MB DDR3 RAM

板载存储(非易失性):512 MB NAND Flash

数字I/O:96个TTL/CMOS兼容数字I/O线:(最多25 MHz)

模拟输入:8个差分或16个单端模拟输入(16位分辨率,500 kS/s)

模拟输出:4个模拟输出(16位分辨率,1 kS/s/通道)

通信接口:2个10/100/1000 Mbps以太网端口(支持IEEE 1588)

1个USB 2.0主机端口,1个USB 2.0设备端口

1个RS-232串行端口,1个CAN端口(可选)

操作系统:NI Linux Real-Time(基于实时Linux)

电源输入:9 VDC至30 VDC

工作温度范围:-40°C至70°C

主要特点和优势

NI SBRIO-9607单板RIO控制器以其独特的技术组合和卓越的性能，提供了显著的特点和优势：

高性能的实时控制与数据采集：SBRIO-9607搭载了Xilinx Zynq-7020 SoC，集成了双核ARM Cortex-A9处理器和Artix-7 FPGA。这种异构架构允许用户将时间关键型和高速任务部署到FPGA，实现微秒级的确定性响应和并行I/O操作，而将复杂的高级逻辑和网络通信任务部署到实时处理器。这使得SBRIO-9607在需要高精度控制和快速数据处理的应用中表现出色。

FPGA可编程性与自定义硬件逻辑：最大的亮点是其可编程FPGA。通过NI LabVIEW FPGA模块，工程师无需具备传统的HDL（硬件描述语言）编程经验，即可使用图形化编程语言LabVIEW来设计和实现自定义的数字逻辑、高速计数器、PWM输出、自定义协议接口等。这为用户提供了前所未有的灵活性，能够根据具体应用需求创建高度定制化的硬件功能。

丰富的板载I/O与灵活的扩展性：SBRIO-9607提供多达96个数字I/O线、8个模拟输入和4个模拟输出，这些I/O可以直接与FPGA相连，实现高速且同步的数据采集和控制。此外，板载的多种通信接口，包括千兆以太网、USB和串行端口，使得SBRIO-9607能够轻松与各种工业设备和网络连接，构建分布式系统。

基于Linux实时操作系统：SBRIO-9607运行NI Linux Real-Time操作系统，这为应用程序开发提供了开放、灵活和强大的软件环境。用户可以利用丰富的Linux生态系统资源，如开源库、标准通信协议和第三方工具，简化开发流程，并能够轻松集成多种高级功能，如数据分析、云计算连接等。

紧凑型工业级设计：尽管功能强大，SBRIO-9607却拥有紧凑的板级尺寸，便于集成到空间受限的嵌入式系统中。同时，它支持-40°C至70°C的宽工作温度范围，并具备工业级的耐用性，确保在恶劣的工业环境下能够长期稳定运行。

加速开发与原型验证：结合LabVIEW图形化编程环境，SBRIO-9607大大简化了复杂的嵌入式系统开发过程。工程师可以快速构建原型，并直接部署到硬件上进行测试和验证，从而缩短产品上市时间，降低开发成本。

NI SBRIO-9607

应用领域

NI SBRIO-9607凭借其独特的软硬件协同设计和强大的处理能力，在广泛的工业和科研领域中具有极高的应用价值：

机器控制与自动化：在精密制造、自动化生产线、包装机械、机器人和数控机床等领域，SBRIO-9607可用于实现高性能、高确定性的运动控制和过程控制。例如，它可以驱动多轴伺服系统、控制生产节拍、同步执行器动作，并实时采集传感器数据，从而优化生产效率和产品质量。

能源与电网监控：在智能电网、可再生能源发电（如风力、太阳能）和电力测试应用中，SBRIO-9607可用于高速数据采集、电能质量分析、故障检测和保护。其FPGA可以实现微秒级的数据同步和高精度测量，确保电网的稳定运行。

测试测量与状态监测：在各种工业设备和系统的状态监测、振动分析、故障诊断和预测性维护中，SBRIO-9607能够进行高速传感器数据采集和板载信号处理。例如，它可用于监测旋转机械的振动，分析声学特征，或检测结构健康状况，提前预警潜在故障。

嵌入式医疗设备：在医疗器械和诊断设备中，SBRIO-9607可以作为核心控制器，实现对传感器数据的高速采集、复杂的信号处理、精确的运动控制以及用户界面的管理。例如，在体外诊断（IVD）设备或康复机器人中。

交通运输：在铁路、航空航天和汽车测试等领域，SBRIO-9607可用于开发车载控制系统、测试台架自动化以及环境监测设备，其坚固的设计和实时性能满足了这些领域对可靠性和安全性的严格要求。

机器人与视觉系统：SBRIO-9607可作为机器人控制器的一部分，处理实时传感器输入（如编码器、IMU），执行复杂的运动学和动力学算法。同时，其高速I/O和FPGA可以与工业相机接口，实现高性能的机器视觉处理。

相关产品

NI SBRIO-9607是NI CompactRIO平台的重要成员，通常与以下NI软件和硬件产品协同使用：

NI LabVIEW:这是用于编程SBRIO-9607的核心图形化开发环境，包括：

LabVIEW Real-Time Module:用于在实时处理器上部署应用程序。

LabVIEW FPGA Module:用于在SBRIO-9607的FPGA上开发自定义硬件逻辑。

NI RIO Mezzanine Card(RMC):SBRIO-9607提供了RMC连接器，允许连接各种RMC模块，如NI 9694(CompactRIO模块适配器)，用于扩展额外的CompactRIO I/O模块功能。

NI cRIO-90xx/90xx系列控制器:SBRIO-9607是单板形式，而cRIO-90xx系列是独立的控制器模块，通常包含处理器和FPGA，并支持多个C系列I/O模块。两者在功能上类似，但SBRIO-9607更适用于板级集成应用。

NI C系列I/O模块:尽管SBRIO-9607有板载I/O，但通过RMC适配器或直接的定制设计，它可以利用NI广泛的C系列I/O模块（如NI 9205模拟输入模块,NI 9403数字I/O模块），进一步扩展测量和控制能力。

NI CompactRIO Chassis:对于需要更灵活模块化扩展的应用，SBRIO-9607可以通过定制载板集成到类似于CompactRIO机箱的系统中。

NI Vision Development Module:如果SBRIO-9607集成到机器视觉应用中，该模块可用于图像处理和分析。

NI Motion Assistant:用于简化运动控制应用程序的开发。

安装与维护

安装前准备：在安装NI SBRIO-9607单板RIO之前，请务必仔细阅读NI提供的所有技术文档，包括用户手册、硬件指南和接线图。确保所有操作人员都具备必要的电气和嵌入式系统知识，并遵循工业安全规程。在进行任何电气连接之前，务必断开并锁定所有相关电源，以防止意外触电或设备损坏。SBRIO-9607对静电敏感，在处理时应佩戴防静电腕带并在导电表面操作。检查SBRIO-9607板卡是否有任何物理损坏，并确认其型号与系统设计要求一致。安装环境应符合技术规格中对温度、湿度、振动和电磁兼容性（EMC）的要求，确保有足够的散热空间。按照手册中的指导，正确连接电源线、以太网线和所有I/O信号线，确保接线牢固且方向正确。

维护建议：为了确保NI SBRIO-9607的长期稳定运行和最佳性能，建议执行定期的预防性维护。这包括：

目视检查：定期检查板卡及其连接线缆，确保没有灰尘、湿气、腐蚀或过热的迹象。保持板卡清洁，避免灰尘和异物积聚。

环境控制：确保SBRIO-9607运行在一个稳定的环境中，温度和湿度在规定范围内。确保安装机箱或外壳内的通风良好，避免过热。

固件与驱动更新：定期检查NI官方网站，获取最新的固件、驱动程序和软件更新，确保系统性能优化并修复潜在的漏洞。

系统备份：定期备份SBRIO-9607上的应用程序代码、配置参数和重要数据，以防数据丢失或系统故障。

诊断与日志：利用LabVIEW或NI提供的诊断工具，监控SBRIO-9607的运行状态、CPU/内存使用情况和错误日志，及时发现并解决潜在问题。在进行任何维护或故障排除时，请务必遵循NI的维护指南和安全操作规程。如果遇到任何异常或故障，建议联系NI技术支持寻求专业帮助。

NI SBRIO-9607

产品保障

NI(National Instruments)对SBRIO-9607单板RIO嵌入式控制器提供全面的产品保障和业界领先的客户服务，旨在确保您的嵌入式系统能够持续高效、可靠地运行。