LabVIEW WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) INTRODUZIONE. NI CompactRIO PUBBLICAZIONE SUBSCRIBER 2010 E 5,00 ALL UTILIZZO DI DI DATI VERSO UN MAGGIO

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1 ISSN MAGGIO 2010 E 5,00 L A P R I M A R I V I S T A I T A L I A N A P E R L A C O M U N I T À L A B V I E W LabVIEW WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) In caso di mancata consegna restituire all editore che si impegna a pagare la relativa tassa presso il CMP di Roserio - Milano INTRODUZIONE ALL UTILIZZO DI NI CompactRIO PUBBLICAZIONE DI DATI VERSO UN SUBSCRIBER

2 readerservice.it n.24990

3 SCENARIO WORLD S GOING WIRELESS Le reti locali (LAN) utilizzano normalmente supporti fisici che hanno almeno due limitazioni: sono costosi da installare e sono difficili da riconfigurare nel caso di modifiche dell ambiente di installazione. Inoltre, possono captare disturbi elettrici, non offrono caratteristiche di mobilità e sono utilizzabili con difficoltà negli ambienti particolarmente disturbati. La tecnologia wireless supera questi svantaggi con l impiego di transceiver radio, che permettono lo scambio di dati fra parti della rete non collegate fisicamente tra loro. Le LAN wireless (WLAN) tipicamente non sostituiscono le LAN tradizionali. Piuttosto, permettono di espandere le LAN laddove il cablaggio risulta scomodo, troppo costoso o inefficace. Dal punto di vista delle apparecchiature collegate alla rete (controllori, sensori, attuatori, ecc.), la tecnologia wireless è totalmente trasparente: una WLAN funziona esattamente come una rete cablata. Inoltre, i prodotti wireless utilizzati per espandere la rete possono costare meno di un espansione mediante cablaggio e le parti wireless sono facilmente riconfigurabili. Le WLAN si stanno quindi diffondendo rapidamente in molti settori applicativi: impianti di trattamento acque, controllo del traffico, ferrovie, produzione industriale, ecc. D altra parte, le WLAN risolvono spesso problemi di cablaggio impossibile, perché le onde radio possono attraversare il caldo, il freddo, il traffico, le fiamme di un forno, ecc. Fra le tecnologie che si stanno maggiormente affermando, soprattutto per il collegamento di sensori, vi è la ZigBee. Il lavoro congiunto di ZigBee Alliance, un consorzio in espansione di oltre 80 società, e di Ieee ha permesso di definire l intero stack di comunicazione. In rapida ascesa anche la Ultra Wideband (UWB) definita dall alleanza WiMedia: una tecnologia radio ad elevata ampiezza di banda e breve raggio. I benefici della UWB sono notevoli, come la velocità di oltre 1 Gbps prevista nel E questo riducendo di ben 30 volte la potenza richiesta per trasmettere un bit. In pratica, con una batteria da 700 mah sarà possibile trasferire 1 Terabyte, con la semplicità di connessione a cui ci ha abituati l USB. Concludiamo con un cenno a un interessante tecnologia di alimentazione gratuita dei dispositivi wireless. L elettronica ci ha abituati a dispositivi che hanno un basso consumo: telefoni cellulari, terminali palmari, lettori mp3 hanno un autonomia che si misura almeno in giorni, se non in settimane. Anche in campo industriale non mancano le applicazioni che, grazie a semplici batterie, possono garantire mesi di funzionamento. E il caso, per esempio, delle reti di sensori wireless (WSN). Ma sono proprio le batterie a rappresentare un problema. In un impianto di monitoraggio ambientale sperduto in una foresta o sul picco di una montagna non è facile né economico gestire un programma di manutenzione e sostituzione delle batterie stesse. Perché, allora, non sfruttare l energia circostante? Il concetto di energy harvesting, ossia di raccolta dell energia che in qualche modo l ambiente mette a disposizione in forma gratuita, non è del tutto nuovo. Si tratta, in sostanza, di riuscire a sfruttare l energia solare, eolica, delle maree, biochimica, cinetica, ecc. che i nodi WSN hanno intorno a loro. I consumi sono talmente bassi che può essere sufficiente utilizzare l energia creata dal delta termico fra il giorno e la notte, o dal movimento delle maree, o dal vento per sostituire, caricare o supportare le batterie. E completamente gratis. LabVIEW 2009 offre i tool necessari per programmare reti di sensori wireless, contribuendo alla diffusione di questa tecnologia grazie alla facilità d uso dell ambiente di sviluppo grafico. Valerio Alessandroni

4 SOMMARIO WORLD S GOING WIRELESS 01 LabVIEW 2009 offre i tool necessari per programmare reti di sensori wireless INNOVAZIONE ATTRAVERSO 03 LA PROGETTAZIONE GRAFICA DI SISTEMI Anticipazioni su NIWeek 2010 di Mike Santori, Business and Technology Fellow di NI FARE DI PIÙ CON L NI CODE EXCHANGE NI Code Exchange offre uno spazio aperto per accedere a esempi di codice pronti all uso REPLICATE I VOSTRI.M FILE SU HARDWARE REAL-TIME Oggi, si possono utilizzare molti pacchetti software che impiegano linguaggi matematici TROVARE I DATI CON IL LABVIEW DATAFINDER TOOLKIT Il LabVIEW DataFinder Toolkit permette di creare applicazioni per cercare e creare trend dai dati di test IL SYMMETRIC MULTIPROCESSING (SMP) REAL-TIME DI LABVIEW Come sfruttare il supporto SMP per applicazioni real-time a elevate prestazioni su sistemi multicore LABVIEW WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) PIONEER Come comunicare e debuggare un applicazione LabVIEW WSN INTRODUZIONE ALL UTILIZZO DI NI COMPACTRIO La piattaforma CompactRIO offre i vantaggi di un computer industriale dotato di sistema operativo Real-Time SISTEMA APTICO MASTER-SLAVE PER NEUROCHIRURGIA ROBOTIZZATA LabVIEW e CompactRIO per un robot destinato ad applicazioni di neurochirurgia minimo-invasiva INCENDIO DI UNA CARROZZA METROPOLITANA IN GALLERIA E stata effettuata con successo la prova dell esperimento di incendio di una carrozza metropolitana in un tunnel VARIABILI E RACE CONDITION Le variabili sono elementi del diagramma a blocchi per accedere a o memorizzare i dati in un altra posizione PUBBLICAZIONE DI DATI VERSO UN SUBSCRIBER Le variabili condivise sono elementi configurati via software che possono inviare dati fra VI LABVIEW TRAINING DAYS: LA PIATTA- FORMA ONLINE DI FORMAZIONE Le date di LabVIEW Training Days sono previste per il 4, 11, 18 e il 25 Maggio DALLA CARTA AL WEB Link ad articoli di approfondimento e altri documenti disponibili sul web LA VOCE DEGLI UTENTI Ecco alcuni spunti di discussione apparsi di recente sul Forum di ILVG.it L ANNO DI MAGGIOR SUCCESSO PER L EDIZIONE ROMANA DI NIDAYS L edizione 2010 del Forum Tecnologico sulla Progettazione Grafica di Sistemi ha registrato 450 partecipanti NI GRANT PROGRAM: SUPPORTO INTELLIGENTE ALLE IMPRESE I programmi di donazioni alle imprese di National Instruments AUTOMOTIVE FORUM 2010 Torna il Convegno Tecnologico di National Instruments dedicato al mondo automotive NATIONAL INSTRUMENTS NELL'ERA DEI SOCIAL MEDIA Da YouTube la strada percorsa è stata molto lunga 44 APPUNTAMENTI Oltre ad organizzare propri corsi e seminari, National Instruments sarà presente a numerosi eventi 46 LABVIEW E LAVORO Proposte concrete per coloro che sanno utilizzare LabVIEW AAA

5 A TU PER TU Valerio Alessandroni INNOVAZIONE ATTRAVERSO LA PROGETTAZIONE GRAFICA DI SISTEMI All insegna dell ottimismo, si è svolta a Roma la 17a edizione di NIDays ARoma, presso l Ergife Palace Hotel, lo scorso 24 febbraio si è svolto l annuale evento di National Instruments sulla progettazione grafica di sistemi. Protagonista assoluto: LabVIEW. Mike Santori, Business and Technology Fellow di National Instruments, è intervenuto sul tema Do more innovation with Graphical System Design. In margine alla conferenza, abbiamo potuto rivolgergli alcune domande. D:Che cosa si pensa, oltreoceano, della ricerca in Italia? R:Nel decennio , l Italia ha prodotto oltre pubblicazioni scientifiche, ponendosi all ottava posizione nel mondo e alla quarta posizione in Europa, come riferisce la rivista internazionale Cnrs, ottobre Gli ambiti principali hanno riguardato medicina, aerospazio, matematica e fisica. In particolare, i giovani scienziati italiani sono stati secondi nell ottenere fondi dallo European Research Council. D:In che modo la ricerca in ambito tecnico può contribuire al rilancio dell economia? R:L ingegneria è il futuro di domani insieme alla soluzione ai problemi di oggi. In un mondo altamente informatizzato e automatizzato come quello in cui ci troviamo a vivere oggi, dove siamo letteralmente circondati da tecnologie destinate a facilitarci la vita, proteggerci, nutrirci, guarirci, guidarci, intrattenerci, e perché no, anche viziarci, le nostre esigenze, e quindi la domanda di tecnologie sempre più innovative, sono destinate a crescere esponenzialmente giorno per giorno. Tuttavia, nello scenario ancora difficile dell economia attuale, tecnici e ingegneri devono sforzarsi per portare a Afferma Mike Santori: L ingegneria è il futuro di domani insieme alla soluzione ai problemi di oggi termine i loro progetti pur avendo meno risorse e un minor tempo. Occorre quindi poter fare di più con meno, ossia ottenere di più dalle risorse a propria disposizione, aumentandone l efficienza e la produttività per sfruttarne meglio ogni caratteristica. LabVIEW 2009 risponde perfettamente a questa esigenza, grazie a caratteristiche come la possibilità di lavorare con processori Multicore, gestire la tecnologia Fpga, utilizzare sistemi wireless e supportare la matematica real-time. D:Questo fermento di idee lascia pensare che la crisi sia ormai alle spalle R:Certamente: non parliamo più di crisi, ma guardiamo al futuro. Andiamo avanti puntando su innovazione e creatività. Ci sono tantissime sfide tecnologiche che attendono di essere affrontate, da quella energetica alle applicazioni dell'elettronica in nuovi settori dell'attività umana. Siamo convinti di aver fatto la scelta giusta nel non aver rallentato le nostre attività di sviluppo che ci hanno consentito di presentare quest'anno ben 200 nuovi prodotti. Solo chi non smetterà di investire in ricerca e sviluppo di nuove soluzioni potrà avere successo oggi e in futuro. 3

6 A TU PER TU D: Può fornirci allora qualche anticipazione sulle novità che verranno presentate durante NIWeek 2010? R:Normalmente, quando iniziamo a pensare a NIWeek, facciamo il punto sulle tecnologie disponibili e decidiamo di quali vogliamo parlare. Possiamo prevedere, per esempio, che ci focalizzeremo molto sulle comunicazioni e sull elaborazione del segnale. L anno scorso, fra le numerose novità che abbiamo mostrato in anteprima a NIWeek, abbiamo insistito molto sull uso degli Fpga per applicazioni di elaborazione del segnale e comunicazione e l attenzione per questi temi proseguirà certamente. Un altro tema importante che abbiamo iniziato a discutere è stato quello di LabVIEW sul web, che stiamo valutando presso alcuni beta tester qualificati. Anche questo argomento verrà sicuramente ripreso e sviluppato e sentiremo molte novità. Sempre nella scorsa edizione di NIWeek, abbiamo presentato un anteprima del tool System Designer; discuteremo quindi di tool per il system design. E poi avremo i temi delle comunicazioni wireless, della simulazione Vhdl basata su LabVIEW FPGA (che sarà arricchito di molte nuove caratteristiche per rendere lo svilupppo ancora più semplice) e dell acquisizione dati veloce. In particolare, entro l anno introdurremo un prodotto di test e validazione in grado di campionare a più di 10 GS/s, sviluppato con tecnologia Asic custom fornita da Tektronix, di cui daremo qualche anticipazione. Non mancheranno molti altri sneak preview su tecnologie e prodotti di prossima di - sponibilità. D: Ultimamente, National Instruments ha puntato molto sulla robotica e sui sistemi di visione. Quali altri sistemi di produzione verranno presi in considerazione, in ambito industriale? R:Oggi siamo in grado di offrire sistemi di acquisizione, misura e controllo molto veloci e precisi. Saranno soprattutto i nostri clienti a decidere dove applicarli in campo industriale. Un notevole interesse, per esempio, viene ultimamente dal settore elettromedicale, dove si utilizzano macchine molto costose che devono garantire prestazioni elevate. Nello stesso tempo, tendiamo a non avere molte applicazioni nel segmento più pesante dell industria, comprendente ad esempio le macchine utensili o i sistemi di packaging. Ma siamo presenti nei sistemi di movimentazione assi. D: Oggi si parla molto di cloud computing. Qual è il punto di vista di National Instruments? R: Il cloud computing sta diventando un alternativa molto interessante soprattutto per le applicazioni ad elevato contenuto di calcoli, come le applicazioni CAD, dove modellazione e simulazione devono essere eseguite velocemente. Credo però che il cloud computing interessi soprattutto coloro che si occupano della parte server. Finora al nostro interno non ne abbiamo parlato molto, ma stiamo iniziando a valutare il cloud computing nell ottica di offrire prestazioni sempre più elevate ai nostri utenti per determinati tipi di applicazioni. D: In National Instruments vi è da sempre una specie di gara fra le prestazioni dell hardware e quelle del software: un anno il software è un po più avanti delle piattaforme hardware, un anno avviene il contrario. Il 2010 sarà l anno dell hardware o del software? R:Attualmente i livelli raggiunti da hardware e software sono paragonabili. Credo che una quantità crescente di nostri prodotti sarà basata su Fpga, dove l hardware e il software si uniscono in modo molto stretto nell ottica della massima sinergia. Stiamo notando che quest anno sono sempre più numerosi gli utilizzatori di Fpga nel campo dei test. D altra parte, prima di potere affrontare applicazioni come l elaborazione di segnali ad alta velocità o il controllo real-time, LabVIEW dovrà fare ancora qualche progresso. D: National Instruments è sempre molto attenta alle nuove generazioni. In base alla sua esperienza, quali suggerimenti potrebbe dare per rendere gli studenti più interessati alle nuove tecnologie, tenendo presente che, in Italia, mancano iniziative come ad esempio il programma First di Dean Kamen? R:Negli Stati Uniti abbiamo individuato due modi fondamentali per creare interesse verso le nuove tecnologie. Il primo prevede la formazione di volontari National Instruments in grado di operare presso le comunità locali: ad esempio adottando una scuola ed occupandosi di varie iniziative rivolte agli studenti, dal training, alla formazione di club, all organizzazione di gare fra automi costruiti dai ragazzi, ecc. Anche in Germania e in Spagna, National Instruments è molto attiva a questo livello. Il secondo modo, più impegnativo, è quello di finanziare e sviluppare localmente un iniziativa come il programma First. Probabilmente in Italia sarebbe più difficile trovare le grandi risorse necessarie, ma so che il programma First sta cercando di allargare la sua presenza internazionale, e questa potrebbe essere un occasione da cogliere. Agganciarsi a un iniziativa di successo come il programma First potrebbe essere un ottima idea. L importante è cominciare con qualche team, poi altri seguiranno per emulazione. Comunque, anche negli Stati Uniti rimane un problema quello di interessare i giovani alla cultura tecnica. Readerservice.it n

7 WHAT S NEW FARE DI PIÙ CON L NI CODE EXCHANGE NI Code Exchange offre uno spazio aperto a tutti gli utenti che desiderano accedere a esempi di codice pronti all uso, per una vasta gamma di applicazioni A cura di Alessandro Plantamura National Instruments registra una ricca presenza di utenti online molto attivi e pieni di risorse. Nello sforzo di aiutare tutti gli esperti a essere più efficaci, NI ha creato l NI Code Exchange, un portale one-stop dove gli utenti possono vedere, scaricare e condividere esempi di programmi, driver di strumenti e proprietà intellettuale (IP) per software come NI LabVIEW, LabWindows/CVI e Measurement Studio for Visual Studio. Inoltre, gli utenti possono trovare esempi di codice per prodotti che spaziano dai dispositivi di acquisizione dati a VXI/VME. Oltre alla tradizionale ricerca per prodotto, il portale offre agli utenti l opzione di suddividere gli esempi di programmi e i driver di strumenti usando un ampia gamma di criteri di ricerca, come ad esempio per area applicativa o per tipo di industria. Questa caratteristica permette agli utenti di aumentare la loro efficienza nella produzione e risparmiare tempo ed energia nella fase di pianificazione dei progetti. In questo hub online, i clienti possono trovare esempi di codice pronti all uso che li aiutano a terminare e rendere operativi più velocemente i progetti, oltre a condividere i loro VI con altri esperti. Per iniziare, visitate ni.com/code. Readerservice.it n readerservice.it n.24686

8 WHAT S NEW REPLICATE I VOSTRI.M FILE SU HARDWARE REAL-TIME Oggi, i progettisti possono utilizzare molti pacchetti software che impiegano linguaggi matematici A cura di Alessandro Plantamura Progettati per offrire interfacce desktop per la cosiddetta esplosione matematica, tali linguaggi tipicamente semplificano il processo di sviluppo di algoritmi custom e proprietà intellettuale (IP), ma spesso complicano il percorso di replica su hardware embedded. Considerate i linguaggi matematici noti come file.m usati all interno del software MATLAB di The MathWorks, Scilab e altri, che sono linguaggi di programmazione scarsamente tipizzati. Essi trattano tutti i dati come una variazione di una matrice numerica, quindi il concetto di tipi di dati non è realizzato. Pertanto, non occorre una ripartizione esplicita delle variabili fra tipi di dati tradizionali, cosa che può semplificare il processo di sviluppo. Ciò può essere vantaggioso negli ambienti desktop con memoria abbondante; tuttavia, l hardware embedded e i SO real-time non possono funzionare in queste circostanze. L allocazione istantanea di memoria durante un operazione può introdurre in un applicazione dei ritardi che portano a violare le regole di timing delle operazioni deterministiche. Un altro aspetto da tenere in considerazione è che i linguaggi matematici.m file non sono linguaggi compilati ma interpretati. Senza compilazione di codice, si perde un beneficio primario del compilatore (per esempio, identificare gli errori di sintassi prima di eseguire il programma). Non potete sapere se la linea 100 di un.m file ha un errore di sintassi finché non vengono eseguite le prime 99 linee dello script. E, quando lo script rivela un errore alla linea 100, si perde tempo. Inoltre, tenete conto del fatto che il linguaggio non contiene costrutti di timing o una gestione esplicita delle risorse, e diventa chiaro perché il percorso verso l hardware embedded richiede che il codice sviluppato venga riscritto in un linguaggio più adatto, come il C. Lo risviluppo del codice richiede tempo, risorse e tool addizionali. Prendere uno script che avete sviluppato usando la sintassi del linguaggio MATLAB e replicarlo su un target hardware multicore real-time potrebbe richiedere il percorso descritto nella figura 1. Con la sintassi del linguaggio MATLAB, in primo luogo bisogna testare lo script nell ambiente di sviluppo desktop usando il Parallel Computing Toolbox per prepare il codice per un ambiente dual-core. Quindi va usato l Embedded MATLAB per generare codice C. Ciò richiede un passo di verifica addizionale per assicurare che la funzionalità delle due implementazioni sia equivalente. Figura 1. Replicare i vostri.m file sviliuppati usando la sintassi del linguaggio MATLAB su hardware embedded è una procedura a più passi che richiede tool addizionali e processi di verifica non banali A questo punto, il codice deve essere compilato e debuggato in una toolchain embedded separata. Tale percorso può essere costoso e può compromettere il tempo e la precisione delle implementazioni matematiche. USO DI LABVIEW PER REPLICARE I VOSTRI.M FILES SU HARDWARE EMBEDDED Il MathScript RT Module di NI LabVIEW 2009 aggiunge al software LabVIEW la programmazione testuale orientata alla matematica attraverso un compilatore nativo per i vostri.m file custom. Con questo modulo, potete incorporare i vostri.m file custom nell ambiente di sviluppo grafico LabVIEW e replicare questi stessi.m file su tutte le piattaforme hardware real-time di NI, anche se il codice è stato sviluppato all esterno di LabVIEW MathScript. La differenza è come il MathScript RT Module di LabVIEW 2009 tratta gli.m file custom per la replica su hardware embedded. La figura 2 mostra la MathScript Window, a cui è possibile accedere attraverso il menu LabVIEW scegliendo Tools»MathScript Window. L altra interfaccia del LabVIEW MathScript RT Module è il MathScript Node, la regione rettangolare blu evidenziata nella 6

9 WHAT S NEWS Figura 2. La MathScript Window figura 2. Con questo nodo, è possibile eseguire i propri script.m file dai VI stessi oltre a inserire algoritmi testuali in un VI e usare quindi l ambiente di programmazione grafica LabVIEW per strumentare gli script aggiungendo manopole, cursori, pulsanti, grafica e altri controlli e indicatori utente. Figura 3. Il MathScript Node Situato sulla palette Programming»Structures, il MathScript Node vi aiuta a integrare i vostri.m files in un VI LabVIEW per combinare i benefici della programmazione grafica e testuale in una unica soluzione. Il compilatore LabVIEW MathScript, compila il codice.m file nel codice grafico in fase di edit. Questa procedura permette di identificare gli errori di sintassi nei richiami di funzione del codice.m file. Inoltre, la compilazione in fase di edit applica e propaga tipi di dati stretti attraverso il codice G sottostante. Oltre al guadagno in termini di prestazioni, questa propagazione offre una nuova opzione di evidenziazione degli script chiamata Data Type Highlighting, che permette di visualizzare le variabili nel nodo in base ai colori dei loro tipo dati LabVIEW. (Per esempio, il verde rappresenta i dati Boolean e l arancione rappresenta i dati Double). Con il compilatore LabVIEW MathScript, potete interagire con il vostro codice basato su testo e, allo stesso tempo, passare in modo continuo codice G al compilatore LabVIEW. Il codice generato beneficia delle ottimizzazioni offerte dal compilatore LabVIEW. La figura 4 descrive esempi di debugging con il MathScript Node. La fusione dei loop elimina le operazioni di indicizzazione inutili, mentre il folding delle costanti elimina l esecuzione di codice non necessario. E importante capire che il compilatore non cambia il codice sul diagramma; cambia solo la sua rappresentazione compilata. Un beneficio primario del compilatore LabVIEW è la capacità di esprimere in modo naturale il parallelismo. Non occorrono markup speciali o artificiali nel vostro codice per forzare il parallelismo sul compilatore, come invece è richiesto nei linguaggi basati su testo. Oltre alla mappatura intuitiva della rappresentazione del linguaggio, il compilatore LabVIEW offre numerose ottimizzazioni. I cambiamenti apportati al compilatore LabVIEW MathScript nel MathScript RT Module di LabVIEW 2009 migliorano le prestazioni del codice generato e permettono al compilatore LabVIEW di ottimizzare ulteriormente il codice. REPLICARE I VOSTRI.M FILES È ANCORA PIÙ FACILE Il percorso tradizionale per replicare i vostri.m file su hardware embedded è complesso e richiede riscritture di codice e tool multipli. LabVIEW 2009 linearizza questo processo mettendo a disposizione un ambiente integrato per sviluppare, debuggare e replicare i vostri.m file custom. E sufficiente combinare il vostro.m file con il codice grafico LabVIEW usando il MathScript Node e trascinare e depositare la vostra applicazione sul target real-time all interno del progetto LabVIEW. I compilatori MathScript e LabVIEW preparano il codice per la sua esecuzione sull hardware embedded, ottimizzando il codice per rispettare i requisiti real-time. Con LabVIEW 2009 e il MathScript RT Module di LabVIEW 2009, replicare i vostri.m file custom su hardware embedded non è mai stato più semplice. Per ulteriori informazioni sulla semplificazione dello sviluppo e Figura 4. Debugging con il MathScript Node Figura 5. Replicare i vostri.m file con LabVIEW è semplice come una funzione drag-and-drop della replica di matematica real-time con LabVIEW, visitate ni.com/info e inserite nsi9420. Readerservice.it n

10 WHAT S NEW TROVARE I DATI PIÙ VELOCEMENTE CON IL LABVIEW DATAFINDER TOOLKIT Usate il nuovo LabVIEW DataFinder Toolkit per creare applicazioni di gestione dati custom per cercare e creare trend dai vostri dati di test A cura di Alessandro Plantamura Readerservice.it n Non tutte le applicazioni di misura sono create uguali fra loro. Per il monitoraggio real-time di base, tre passi fondamentali che soddisfano la maggior parte delle esigenze includono acquisizione dati, analisi e visualizzazione. Quando dovete memorizzare dati per una registrazione storica o condivisione, sono utili il logging e la generazione di report. E, per misure continue o ripetute periodicamente, la generazione di trend e i confronti fra più file di dati possono rivelare informazioni utili. Nonostante la programmazione grafica con il software NI LabVIEW e il software driver NI-DAQmx semplifichino le applicazioni di misura, è impegnativo correlare i dati da misure discrete. Spesso, potete cercare di farlo usando complessi database o spreadsheet custom, ma questo approccio normalmente contrasta i guadagni di efficienza e richiede più tempo per gestire i tool per la misura originale. Grazie al nuovo LabVIEW DataFinder Toolkit, potete trovare più velocemente i dati significativi usando tecnologie comuni per la ricerca e il trend su più file di test. Il nuovo toolkit comprende l NI DataFinder, un database autoscalante e automantenente, e una API LabVIEW per creare query che restituiscono rapidamente le informazioni di interesse. Nativamente, l NI DataFinder può cercare su file di misura TDMS, TDM e LVM. Tuttavia, può essere facilmente espanso per lavorare con qualsiasi formato file custom. Per usare tipi di file differenti, dovete scaricare o creare un DataPlugin. I DataPlugin permettono all NI DataFinder di interpretare un file di misura e analizzare i dati in modo appropriato. NI LabVIEW DataFinder Toolkit vi permette di creare sistemi di gestione di dati personalizzati durante le simulazioni e i test. Questo toolkit permette di progettare interfacce per la ricerca di un index NI DataFinder per individuare informazioni nei file di test. La tecnologia NI DataFinder indicizza le proprietà e i metadata memorizzati nei file di test e li memorizza in database per essere recuperati rapidamente. È possibile sviluppare le applicazioni accedendo ad un NI DataFinder locale o a un NI DataFinder Server Edition per un approccio di rete centralizzato per numerosi gruppi di dati. Inoltre, è possibile sviluppare le applicazioni su client multipli per creare interfacce standardizzate per la ricerca e l'estrazione dei dati. Figura 1 Usando il toolkit potete creare applicazioni di gestione dati custom per ottenere in modo ottimale il trending e il confronto di dati da più file all interno di LabVIEW. Potete distribuire le applicazioni, in modo che altri utenti siano in grado di trarre vantaggio dalle capacità di gestione dati, o scalare verso il software NI DIAdem per una soluzione di gestione dati pronta all uso che incorpora anche l NI DataFinder. Figura 2 Note sull autore Laureato in ingegneria biomedica al Politecnico di Milano, Alessandro Plantamura lavora in qualità di Technical Marketing Engineer presso National Instruments Italy 8

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12 TIPS&TECHNIQUES INTRODUZIONE AL SYMMETRIC MULTIPROCESSING (SMP) REAL-TIME DI LABVIEW L articolo descrive come potete sfruttare il supporto SMP nel Real-Time Module di LabVIEW 8.5 e successivi per implementare applicazioni real-time a elevate prestazioni su sistemi multicore Casey Weltzin INTRODUZIONE Il symmetric multiprocessing, o SMP, è una caratteristica del sistema operativo che permette a processori multicore di eseguire una singola istanza del sistema operativo e di connettsi a una memoria principale comune, mentre il codice viene eseguito in parallelo. La maggior parte dei moderni sistemi operativi desktop (Windows, Linux, MacOS, ecc.) supporta il SMP. Tuttavia, il supporto SMP non è ancora comune nei sistemi operativi real-time. Il Real-Time Module di LabVIEW 8.5 e successivi include le NI RT Extensions for SMP, che aggiungono supporto multicore al sistema operativo real-time ETS. Potete installare le NI RT Extensions for SMP per sfruttare la tecnologia dei processori multicore a elevate prestazioni. La figura qui sotto illustra un processo noto come autobilanciamento del carico, che permette al Real-Time Module di distribuire i thread dell applicazione sui core del processore disponibili su un target RT ETS. ASSEGNAZIONE DI TASK A SPECIFICI PROCESSORI CON IL TIMED LOOP Per aumentare ulteriormente le prestazioni e l affidabilità di un sistema real-time, potete facilmente assegnare Timed Loop a specifici core del processore. Potete dedicare un core di un processore per eseguire un loop di controllo critico nel tempo ed isolarlo da task meno importanti eseguiti su core differenti, come illustrato nella figura 2 qui sotto. Fig 2 Dedicare un task critico nel tempo a uno specifico processore Fig 1 Supporto di LabVIEW Real-Time per il SMP Con il Real-Time Module di LabVIEW 8.5 e sucessivi, potete assegnare un Timed Loop ad uno specifico core del processore. Ogni Timed Loop rappresenta un thread unico, e potete usare la parte Processor Assignment dell area di dialogo Configure Timed Loop per designare che il thread venga eseguito solo su uno specifico core del processore, come 10

13 TIPS&TECHNIQUES Fig 3 Assegnare il Timed Loop a un core specifico del processore illustratato nella figura 3 qui sotto. PRONTEZZA GARANTITA AL MULTICORE Le aziende che migrano software real-time su un processore multicore hanno a che fare con livelli variabili di scalabilità e devono esaminare la prontezza di ogni strato dello stack. Questo processo può richiedere una notevole quantità di tempo e risorse. Un grosso vantaggio del Real-Time Module LabVIEW 8.5 e sucessivi è che lo stack software del Real-Time Module LabVIEW 8.5 e sucessivi soddisfa tutti i requisiti di prontezza al multicore. Lo stack software real-time consiste di tool di sviluppo, librerie, driver di dispositivi e un sistema operativo real-time. Molte applicazioni real-time da sistemi di precedente generazione erano costruite su uno stack software previsto per progetti a singolo processore. La tabella 1 elenca alcune considerazioni chiave che aiutano a valutare la prontezza dello stack software real-time che si Tabella 1 Stack software real-time pronto al multicore Stack software real-time Tool di sviluppo Librerie Che cosa significa essere pronto al multicore E fornito supporto su SO RT, il tool permette la correttezza e l ottimizzazione del threading. Sono fornite capacità di debugging e tracciamento per analizzare sistemi multicore real-time. Le librerie sono a prova di thread e possono essere rese rientranti in modo da potere essere in modo che non causino allocazione di memoria e non inducano jitter nel sistema. Driver di dispositivi Sistema operativo real-time I driver sono stati progettati per prestazioni multithread ottimali. Il SO RT supporta il multithreading e il multitasking, e può bilanciare il carico dei task su processori multicore con il SMP. Fig 4 Il Real-Time Execution Trace Toolkit 2.0 che supporta il debugging multicore DEBUGGING DI APPLICAZIONI REAL-TIME MULTICORE Mano a mano che le applicazioni diventano più complesse, è importante capire ad un livello più basso come il codice viene eseguito sul sistema real-time. Aggiungere core del processore al sistema amplifica solo questa complessità. Il Real-Time Execution Trace Toolkit 2.0 fornisce una rappresentazione visiva dell esecuzione sia del VI che dei thread su sistemi a core singolo o multicore, permettendovi di trovare i punti caldi nel vostro codice e di rilevare comportamenti indesiderati come contesa di risorse, allocazione di memoria e inversioni di priorità. Potete anche usare l On-Screen CPU Monitor sui target RT 8.5 per monitorare l utilizzazione della CPU su sistemi real-time multicore. Questa utility visualizza le informazioni direttamente su un display connesso al target real-time, con informazioni come Total Load, utilizzazione di ISR (Interrupt Service Request), utilizzazione della CPU da parte di Timed Structures e utilizzazione della CPU da parte di thread, come illustrato qui sotto. Fig 5 On-Screen CPU Monitor trova in una tipica applicazione di controllo. Un comune collo di bottiglia nei sistemi real-time sono i driver di dispositivi che non sono a prova di thread o le librerie che non è possibile eseguire in modo rientrante. Il codice non rientrante potrebbe comunque funzionare correttamente, ma non può essere eseguito in parallelo su un processore multicore, e può diventare una risorsa condivisa, portando a problemi di prestazioni. LabVIEW supera questi aspetti negativi con driver di I/O a prova di thread e rientranti, come il DAQmx, e con librerie matematiche che supportano la rientranza. Note sull autore Casey Weltzin è un product manager di LabVIEW Real-Time presso National Instrument. Ha bachelor s degree in ingegneria elettrica presso la University of Wisconsin di Madison. Readerservice.it n

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