物聯網掀起的第四次工業革命浪潮正逐步擴大，帶動嵌入式系統訊號擷取與控制應用需求大量涌現，因此美商國家儀器（NI）推出采用開放式平臺的可程式化自動控制器CompactRIO（cRIO），以及價格更平易近人的myRIO方案，協助產業界加速新一代嵌入式系統開發。

　　著眼于RIO在CPS角色更加舉足輕重，美商國家儀器除將RIO設定為2013年NI Week展會的主軸之外，更分別瞄準產學界推出核心處理器和即時作業系統架構皆大改造的cRIO-9068及myRIO，以更迎合CPS對于更開放平臺和更快處理效率的要求。

　　8 月初，美國德州奧斯?。ˋustin）氣溫飆升至39℃，酷熱難耐。位于塞薩爾.查韋斯（Cesar Chavez）街的奧斯汀會議中心（Austin Convention Center）內，美商國家儀器（NI）正盛大舉辦一年一度、為期四天的大型活動--第十九屆NI Week，吸引超過四千位來自不同領域的各國制造商和學者齊聚一堂，一睹該公司2013年最新發布的產品與技術。

　　工業革命啟動　NI GSD方案備戰

　　由于美商國家儀器觀察到信息物理融合系統（Cyber-Physical System， CPS）已勢不可當，未來負責運算工作以進行訊號分析的可重設輸入輸出（Reconfigurable I/O， RIO）角色將更加吃重，因此本屆NIWeek亦特地選擇RIO做為展會的主軸，在開幕第一天與學術論壇中，分別發布采用RIO架構所開發的最新款可程式化自動控制器CompactRIO系列--9068（cRIO-9068）和瞄準教學市場的全新產品myRIO，準備大舉搶灘CPS市場。

　　圖1 美商國家儀器創辦人暨執行長James Truchard表示，以軟體定義硬體平臺設計將為大勢所趨，而該公司的產品策略亦朝此發展。

　　美商國家儀器創辦人暨執行長James Truchard（圖1）于開幕第一天的論壇中表示，產業界正在經歷第四次工業革命，信息物理融合系統將為大勢所趨（圖2）。該系統系由運算、通訊及控制所組合而成的系統架構（圖3），將會大大改變交通運輸、醫療保健、能源、制造業及農業等產業領域。

　　Truchard進一步指出，無所不在的運算和即時系統將成為第四次工業革命的中心，而美商國家儀器已擁有真正協助重新定義產業運作的技術。

　　事實上，Truchard所指的技術即是美商國家儀器旗下以LabVIEW軟體為中心的圖形化系統設計（Graphical System Design， GSD），該產品的發展走向與CPS不謀而合，亦即朝更開放且處理速度更快的平臺演進。也因此，Truchard認為，該公司GSD將能協助客戶群建置所需且完整的CPS。

　　圖2 工業革命的演進過程

　　圖3 CPS系統架構圖

　　美商國家儀器的GSD包含CompactDAQ、PXI模組化儀器、CompactRIO及LabVIEW圖形化介面軟體，在CPS中分別在擷取外部龐大的數據資料、進行分析，及呈現結果等功能上各司其職。今年NIWeek除推出新一代的CompactDAQ--cDAQ-9188XT及LabVIEW 2013之外，針對CPS對于兼顧更快資料處理速度和更開放平臺的要求，亦推出新一代cRIO-9068因應；同時針對學術市場發表前所未有的劃時代產品 myRIO。

　　RTOS/處理器大翻新　NI新版CompactRIO現身

　　美商國家儀器于今年NI Week發布新一代CompactRIO系列cRIO-9068，無論是即時作業系統（RTOS）或核心處理器皆大改造，其中即時作業系統從溫瑞爾 （WindRiver）VxWorks更改為全新Linux架構的即時作業系統；核心處理器則由英特爾（Intel）x86核心處理器替換成賽靈思 （Xilinx）系統單晶片（SoC）Zynq-7020。

　　圖4 美商國家儀器市場行銷資深副總裁Eric Starkloff指出，cRIO-9068采用最先進的開放式系統設計，將瞄準控制與監測系統市場。

　　美商國家儀器市場行銷資深副總裁Eric Starkloff（圖4）表示，相較于VxWorks為封閉式的架構，Linux即時作業系統屬于開放式的架構，能讓眾多相關業者開發出多元化的周邊功能，如驅動程式等，因此提供使用廠商更豐富的開發資源。也因此，美商國家儀器將新一代的CompactRIO架構改弦易轍，并導入Linux即時作業系統。

　　Starkloff進一步指出，著眼于C/C++電腦程式設計語言使用族群廣泛，該公司已于cRIO-9068內建的Linux即時作業系統，支援產業界已應用廣泛的跨平臺開源整合式開發環境Eclipse，期望藉此獲得更多的C/C++應用程式開發工程師采用，擴大cRIO- 9068的市場滲透率。

　　據了解，目前僅有cRIO-9068提供Eclipse開發環境，未來美商國家儀器將計劃逐步導入在其他CompactRIO產品線。

　　除即時作業系統有新轉變之外，cRIO-9068也一改過去所采用的英特爾x86核心處理器，轉向采用賽靈思最新的Zynq系列SoC。Starkloff 強調，過去該公司采用英特爾x86核心處理器架構開發CompactRIO，產品架構須設法與現場可編程閘陣列（FPGA）配搭，然賽靈思Zynq系列 SoC問世后，已整合高性能的安謀國際（ARM）雙核心Cortex-A9和FPGA，可顯著降低開發復雜度并提升效率。

　　據悉，未來美商國家儀器仍將持續規畫搭載英特爾x86核心處理器架構的CompactRIO，并與采用賽靈思Zynq系列SoC的CompactRIO產品線市場定位有所區隔，將分別瞄準高階和中高階的應用領域（圖5）。

　　圖5 ***半導體設備商萬世揚已率先采用cRIO-9068試開發出新一代元件取放機臺。

　　Starkloff 補充，無論是前一代cRIO-9074或新一代的cRIO-9068，皆可借助美商國家儀器LabVIEW圖形化介面軟體達成無縫接軌的目的，完全毋須因 cRIO-9068核心處理器架構不同而改變開發環境，導致面臨設計時間延長的窘境，因此客戶可輕松從cRIO-9074轉換使用cRIO-9068。

　　擴張教學市場勢力版圖　NI新兵myRIO出擊

　　此外，美商國家儀器日前針對教學市場亦發布CompactRIO的延伸產品線myRIO（圖6），該產品采用與CompactRIO相同的技術，但價格更平易近人且操作更為簡化，打破過去產業界對于CompactRIO價格昂貴的刻板印象，可助力學生輕松打造出多元化應用的酷炫嵌入式系統。

　　圖6 美商國家儀器新推出的myRIO將助力學生能在一學期內完成精密系統設計，大幅縮短學生作品開發的時間。

　　圖7 美商國家儀器學術計劃總監Dave Wilson強調，myRIO具將協助學生以最短的時間與最低的成本，開發出酷炫的嵌入式系統。

　　美商國家儀器學術計劃總監Dave Wilson（圖7）表示，myRIO系產業界前所未有的新概念產品，與最新的CompactRIO同樣采用賽靈思Zynq SoC當作控制核心，并搭配I/O介面；而兩者主要的差別在于選用的Zynq系列SoC等級和I/O類型與數量不同，藉此打造出更貼近學生開發嵌入式系統所需的控制器方案。

　　據了解，美商國家儀器新一代CompactRIO 9068系采用賽靈思Zynq-7020系列SoC，且I/O數量較豐富；myRIO則是搭載較低功耗的Zynq-7010系列SoC，并搭配簡單的I /O，如通用異步收發傳輸器（UART）、串列周邊介面（SPI）、內部整合電路（I2C）、通用序列匯流排（USB）等學生開發嵌入式系統較常用的I /O。

　　Wilson指出，過去學生僅能透過傳統制式的系統設計工具開發嵌入式系統，不僅操作復雜且耗費的設計時間冗長，無法符合學生開發嵌入式系統縮短時間的要求。有鑒于此，該公司依據學生的設計訴求：嵌入式系統設計復雜度不高，卻要求短時間內迅速開發完成，以繳交作品，開發出劃時代的產品myRIO。

　　據悉，myRIO擁有所有學生開發嵌入式系統所需的I/O，并具備堅固的外觀，以及可使用美商國家儀器長期建置完整且成熟的生態系統（Ecosystem）資源，如LEGO Sensor、FPGA Personality Library、Arduino Shield等，助力學生擁有更多資源加快嵌入式系統開發；此外，該款新產品的單板式（Single Board）系列的主機板省卻無線區域網路（Wi-Fi）天線及與微系統埠（MiniSystems Port， MSP），不僅可節省整體物料清單（BOM）成本，亦可縮小外觀設計，故能輕易整合至任何尺寸的嵌入式系統。

　　Wilson強調，myRIO除硬體設計顛覆傳統CompactRIO之外，內部仍內建該公司所有平臺的軟體核心LabVIEW，不僅能透過LabVIEW圖形化介面輕松整合通訊、控制、訊號處理等功能，設計出嵌入式系統，并能藉由LabVIEW FPGA編程FPGA。

　　Wilson認為，美商國家儀器的DAQ、PXI模組化儀器已分別針對學術市場開發出myDAQ和模組化工程教學平臺（ELVIS），而該公司myRIO問世后，將讓旗下瞄準學術市場的產品線更完整，提供學生開發嵌入式系統更周全的設計環境與方案。

　　面對第四次工業革命來臨，美商國家儀器旗下的GSD已蓄勢待發，并持續透過CompactDAQ、CompactRIO，及LabVIEW等產品推陳出新，強化整體產品的競爭力。可以預期的是，隨著該公司CompactRIO的即時作業系統和處理器架構改朝換代，GSD資料分析能力亦將大幅躍進，未來CPS 的效能亦將更加強大。