Embedded-Anwendungen zur Steuerung, Regelung und Überwachung mit LabVIEW

Im Verlauf des Kurses Embedded-Anwendungen zur Steuerung, Regelung und Überwachung mit LabVIEW erlernen Sie das Entwickeln und Verteilen einer zuverlässigen Embedded-Anwendung zur Steuerung, Regelung und Überwachung, einschließlich der Prototyperstellung. Nach Abschluss dieses Kurses sind Sie in der Lage, die an Ihr Embedded-System gestellten Anforderungen in eine skalierbare Softwarearchitektur umzusetzen, angemessene Methoden für den Datenaustausch zwischen Prozessen auf demselben Computer und im Netzwerk auszuwählen, Ihre Real-Time-Anwendung in puncto Zuverlässigkeit und Effizienz zu optimieren und Ihr Embedded-System auf Zielsysteme zu übertragen.

Kursdetails:

Embedded-Anwendungen zur Steuerung, Regelung und Überwachung mit LabVIEW – Kursübersicht

Lektion Übersicht Themen
Einführung in Embedded-Anwendungen zur Steuerung, Regelung und Überwachung In dieser Lektion erhalten Sie eine Einführung in Embedded-Systeme zur Steuerung, Regelung und Überwachung mit LabVIEW. Sie machen sich mit den FPGA-, Echtzeit- und HMI-Komponenten des Systems vertraut.
  • Embedded-Systeme zur Steuerung, Regelung und Überwachung – Übersicht
  • FPGA
  • Echtzeitprozessor
  • HMI
  • Anwendungsbeispiele
Konfigurieren der Hardware In dieser Lektion wird das Konfigurieren von RT-Hardware und -Software erläutert. Die Kursteilnehmer konfigurieren ein CompactRIO-RT-System.
  • Einrichten von RT-Hardware und PC
  • Konfigurieren der RT-Systemeinstellungen und der Software
  • Konfigurieren der Netzwerkeinstellungen
  • Konfigurieren des RT-Zielsystems über einen Webbrowser
Definieren von Anforderungen an die Anwendung In dieser Lektion erfahren Sie, was beim Entwickeln einer Embedded-Anwendung zur Steuerung, Regelung und Überwachung zu beachten ist. 
  • Definieren von Anforderungen für I/O und I/O-Rate
  • Definieren von Prozessen
  • Definieren des Prozess-Timings
  • Definieren von Datenübertragungstypen
  • Definieren von Anforderungen an die Leistung und Zuverlässigkeit
Dokumentation eines Programmentwurfs In dieser Lektion wird beschrieben, wie Sie unterschiedliche Arten von Diagrammen zur Dokumentation des Systementwurfs erstellen und verwenden.
  • Überblick über Diagramme
  • Erstellen eines Datenaustauschdiagramms
  • Typische Diagramme für Embedded-Anwendungen zur Steuerung, Regelung und Überwachung
  • Zusätzliche Dokumentation
I/O-Zugriff in LabVIEW In dieser Lektion erfahren Sie, wie Sie von LabVIEW aus auf die Ein- und Ausgangswerte Ihres Zielsystems zugreifen
  • Konfigurieren von Real-Time-Zielsystemen mit Hilfe von LabVIEW-Projekten
  • Zugreifen auf I/O mit Treiber-APIs oder der Scan Engine
  • I/O-Zugriff vom FPGA
Programmierung mit LabVIEW FPGA In dieser Lektion lernen Sie die Programmierung eines FPGA-Systems mit dem LabVIEW-FPGA-Modul kennen. Sie erfahren, wie FPGA-Logik implementiert und LabVIEW-Code auf FPGA-Hardware übertragen und kompiliert wird. Nach dem Erstellen eines FPGA-VIs testen Sie das VI, untersuchen es auf Fehler und kompilieren es für die Ausführung auf dem FPGA. Außerdem werden die bei der Kompilierung ausgegebenen Meldungen und Protokolle sowie Möglichkeiten zur Optimierung der Anwendungsgröße erläutert.
  • Entwickeln eines FPGA-VIs
  • Simulieren eines FPGA-VIs
  • Kompilieren eines FPGA-VIs
  • Grundlegende Optimierungsverfahren
FPGA-I/O und Timing In dieser Lektion lernen Sie, wie Sie zu einem LabVIEW-Projekt FPGA-I/O-Funktionen hinzufügen und im Blockdiagramm über FPGA-I/O-Knoten auf diese zugreifen. Sie lernen, wie Sie FPGA-Schleifenraten festlegen, Verzögerungen zwischen Ereignissen einfügen und die Leistungsfähigkeit von FPGA-Code bewerten.
  • Arbeiten mit FPGA-I/O
  • Verarbeiten von FPGA-I/O-Fehlern
  • Implementieren von Schleifenausführungsraten
  • Synchronisieren von Multifunktions-I/O-Modulen der C-Serie
  • Einfügen von Verzögerungen zwischen Ereignissen
  • Messen des zeitlichen Abstands zwischen Ereignissen
  • Bewerten von Schleifenraten
Signalverarbeitung In dieser Lektion werden unterschiedliche Möglichkeiten zur Verarbeitung von Signalen in einem FPGA-VI vorgestellt.
  • Verwenden von Festkomma-Datentypen
  • Verwenden von Fließkommazahlen einfacher Genauigkeit
  • Mathematik und Analyse am FPGA
  • Adäquates Integrieren des geistigen Eigentums (IP) anderer Entwickler
Datenaustausch zwischen Prozessen auf dem FPGA In dieser Lektion wird der Datenaustausch zwischen Schleifen in einem FPGA-VI erläutert. Es werden unterschiedliche Programmkomponenten zum Datenaustausch vorgestellt, u. a. Variablen, Speicherobjekte, Registerobjekte und FPGA-FIFOs. Sie erfahren, welche Vorteile die einzelnen Verfahren bieten und wann sie angewendet werden.
  • Übertragen aktueller Daten (Tag)
  • Übertragen gepufferter Daten (Stream, Nachricht)
  • Vergleichen der Methoden zum Datenaustausch
Datenaustausch zwischen FPGA und RT In dieser Lektion wird der Datenaustausch zwischen einem FPGA-VI und einem RT-VI erläutert.
  • Programmatische Kommunikation zwischen RT und FPGA
  • Übertragen eines FPGA-VIs auf den FPGA
  • Übertragen aktueller Daten (Tag)
  • Übertragen gepufferter Daten (Stream, Nachricht)
  • Synchronisieren des Host-VIs mit dem FPGA-VI
  • Implementieren eines FPGA-Watchdogs
Optimieren von FPGA-Programmcode In dieser Lektion lernen Sie Verfahren zur bedarfsgerechten Optimierung von FPGA-Geschwindigkeit oder -Größe kennen.
  • Kriterien für das Durchführen einer Optimierung
  • Optimierungsverfahren für FPGA-Größe
  • Optimierungsverfahren für Geschwindigkeit/maximalen Durchsatz des FPGAs
  • Ausführen von Programmcode in Single-Cycle Timed Loops (SCTL)
  • Durchführen von Pipelining
  • 4-Wire-Handshaking
  • Nächste Schritte mit LabVIEW FPGA
Programmierung mit LabVIEW Real-Time In dieser Lektion wird das Erstellen eines RT-VIs beschrieben. Sie erfahren mehr zum Festlegen von Prioritäten und Verbessern des Determinismus von Anwendungen.
  • Datenaustausch zwischen deterministischen und nichtdeterministischen Schleifen
  • Datenaustausch zwischen mehreren nichtdeterministischen Prozessen
Datenaustausch zwischen Prozessen in RT In dieser Lektion wird der Datenaustausch zwischen Schleifen in einem RT-VI erläutert.
  • Datenaustausch zwischen deterministischen und nichtdeterministischen Schleifen
  • Datenaustausch zwischen mehreren nichtdeterministischen Prozessen
Datenaustausch zwischen Real-Time-Zielsystem und PC In dieser Lektion wird der Datenaustausch zwischen dem RT-Zielsystem und dem PC behandelt. Es werden Kenntnisse zu verschiedenen Datenaustauschmethoden vermittelt (Netzwerk-Umgebungsvariablen, Netzwerk-Streams, TCP, UDP und Referenzbibliotheken).
  • Kommunizieren über ein Netzwerk
  • Übertragen aktueller Werte (Tag)
  • Übertragen gepufferter Werte (Stream, Nachricht)
Speicherverwaltung und Systemüberwachung In dieser Lektion werden Verfahren zur richtigen Speicherverwaltung und Systemüberwachung des Embedded-Systems vorgestellt.
  • Speicherauslastung
  • Speicherverwaltung
  • Systemüberwachung
Zuverlässigkeit In dieser Lektion werden Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von RT-Anwendungen besprochen.
  • Sicheres Herunterfahren
  • Spezifische und allgemeine Fehlerbehandlung
  • Implementieren eines Watchdog-Timers
  • Redundanz
Fehlersuche, Leistungstests (Benchmarking) und Testen In dieser Lektion werden Methoden zur Fehlersuche, zu Leistungstests (Benchmarking) und zum Testen von RT-Anwendungen vorgestellt.
  • Fehlersuchwerkzeuge
  • Leistungstests (Benchmarking) und Codeausführungsdauer
  • Testen einer Real-Time-Anwendung
Verteilung und Replikation In dieser Lektion erfahren Sie, wie Sie eine RT-Anwendung verteilen und auf mehreren RT-Zielsystemen replizieren.
  • Einführung in die Verteilung von RT-Anwendungen
  • Kommunizieren mit auf Zielsystemen befindlichen Anwendungen
  • Replizieren von RT-Systemen

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