NI引進了NI 9144擴展機箱，展示了一組確定性分布式I/O產品。這個用于C系列模塊的8槽位堅固機箱使用開放式實時以太網協議，用于與NI CompactRIO和PXI控制器進行通信。本文深入分析了NI 9144擴展機箱能夠提供高性能確定性的內在技術。
實時以太網擴展I/O
NI 9144是用于C系列模塊的8槽位擴展機箱，它使用稱為EtherCAT?（以太網控制自動化技術）的實時以太網技術，確定性地與實時主控制器進行通信。這個高性能的工業協議擴展了IEEE 802.3以太網標準，能夠以可預測的定時與精確同步傳送數據。這個開放式標準是作為IEC 61158的一部分發布的，通常使用在機器設計與運動控制等應用中。
要建立確定性的分布式I/O系統，通常在標準的以太網布線上使用主/從體系結構。您可以將任何帶有雙以太網接口的CompactRIO控制器或帶有NI PXI-8231/8232以太網接口的PXI系統作為主控制器。使用菊花鏈可以將多個NI 9144從機箱連接到主控制器，擴展了嚴格時間應用的同時，也利用最少的處理器資源維持硬件確定性。
NI 9144擴展機箱由多個硬件組件構成，使得確定性分布式I/O成為可能。每個從機箱都帶有兩個以太網接口，用于接收EtherCAT數據包。這些數據包通過物理層傳送到EtherCAT IP棧。EtherCAT IP包含了多個fieldbus內存管理單元（FMMU），用來正確地將EtherCAT數據映射到特定的從設備上。直接內存訪問（DMA）在EtherCAT IP和C系列I/O模塊之間傳送同步I/O數據。Xilinx FPGA作為C系列模塊接口，根據來自EtherCAT的指令和定時，用循環的方式處理I/O讀和寫。微控制器管理在主設備和從設備之間的任何異步消息，并且管理不同硬件組件的配置任務。
定時與同步
C系列模塊接口是NI掃描引擎技術的一部分，掃描引擎技術是與LabVIEW實時模塊8.6和CompactRIO一起推出的。這個組件負責同步C系列模塊的I/O數據，使NI 9144的I/O更新能夠與主設備的循環時間無縫匹配。
確定性網絡的循環時間包括主控制器程序掃描和I/O掃描的總時間。程序掃描包括LabVIEW程序進行處理（包含嚴格時間任務和普通任務）、完成常規的清理維護以及與DMA和內存表傳送數據包所需的時間。I/O掃描時間包括EtherCAT數據包通過整個從設備網絡并再返回所需要的時間。