泰克AFG3101的遠(yuǎn)程控制接口編程設(shè)計(jì)

1、藍(lán)天工作室-為您提供最優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文解決方案 客服QQ:599057179泰克AFG3101的遠(yuǎn)程控制接口編程摘 要儀器儀表生產(chǎn)廠家近幾年先后推出了帶LAN 接口的儀器儀表,如Tek3000 系列示波器(LAN 接口作為標(biāo)準(zhǔn)配置,不帶RS232 、GPIB 接口) 、泰克AFG3000 系列任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器、Agilent N6705A 直流電源分析儀等,由于其體積小、重量輕、功能強(qiáng)，在中國擁有大量的用戶。在程控方面如何像通過GPIB接口控制這類儀器的功能一樣,充分利用其LAN 接口功能,避免不必要的無形浪費(fèi),以滿足工作中對該類儀器的程控需求, 是廣大科技工作者所面臨的問題，也

2、是近年來儀器生產(chǎn)廠家和程序設(shè)計(jì)研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。本課題研究的內(nèi)容是基于網(wǎng)絡(luò)的程控接口編程，以泰克AFG3101任意波形/函數(shù)發(fā)生器為例,設(shè)計(jì)了在LabVIEW7.0 開發(fā)環(huán)境下編程，利用VISA 與儀器硬件接口無關(guān)的特性,通過LAN 網(wǎng)口和SCPI程控命令實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。關(guān)鍵詞：信號發(fā)生器，LAN，VISA，LabVIEWABSTRACTInstrument-producers introduced some kind of instruments via LAN interface one by one in recent years, such as Tek3000 ser

3、ies Oscilloscope(LAN interface for standard, no RS232 and GPIB interface),Tektronix AFG3000 series Arbitrary/Function Generators and Agilent N6705A direct current source analyzer and so on. Because of its small size, litter weight and powerful functions, there are a large amount of users in China. T

4、he control of the instrument via LAN interface like GPIB interface is one of the problem focused on instrument by producers and programmers in recent years, and its also can avoid unnecessary expenses. This subject task is Program of LAN interface control on LabVIEW7.0 (take Tektronix AFG3000 series

5、 Arbitrary/Function Generator for illustration and based on VISA function which was independent of the interfaces of the instruments).Keywords: Signal Generators, LAN, VISA, LabVIEW目 錄第一章 緒論3一、課題提出的背景和意義3二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)3第二章LabVIEW簡介5第三章VISA的概念與特點(diǎn)6一、 VISA的由來6二、 VISA模型結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)6三、VISA編程9第四章可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令（SCPI）介紹10一、

6、 SCPI的作用9二、 SCPI的內(nèi)容11第五章 編程前的準(zhǔn)備工作14一、 獲得計(jì)算機(jī)的IP地址和子網(wǎng)配置14二、 信號發(fā)生器的連接與設(shè)置14三、在MAX中進(jìn)行儀器設(shè)備資源名設(shè)置16第六章LabVIEW7.0環(huán)境下的VISA程序設(shè)計(jì)19一、程序設(shè)計(jì)19二、所遇問題及解決方法20三、運(yùn)行結(jié)果23第七章總結(jié)25致謝26參考文獻(xiàn)27第一章 緒 論一、課題提出的背景和意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，使得虛擬儀器得到了進(jìn)一步發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)的發(fā)展，乃至Internet網(wǎng)的發(fā)展拓展了虛擬儀器測試系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。同時(shí)儀器儀表生產(chǎn)廠家近幾年來也先后推出了帶LAN接口的智能儀表。

7、利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置不同功能的測試設(shè)備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資。而且對于有些危險(xiǎn)的、環(huán)境惡劣的不適合人員操作的工作可實(shí)行遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程用戶僅依靠一臺計(jì)算機(jī)就可以通過 Internet來控制儀器，還可以從網(wǎng)絡(luò)上直接獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ，實(shí)時(shí)觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以，研究如何通過網(wǎng)絡(luò)來控制儀器的意義顯而易見。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是以泰克AFG3000 系列任意波形/函數(shù)發(fā)生器為例,在LabVIEW7.0開發(fā)環(huán)境下編程，通過LAN 網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行程序控制。隨著接口技術(shù)的成熟和不斷發(fā)展, 其技術(shù)已經(jīng)滲入到各行各業(yè)，為了適應(yīng)這一形勢的變

8、化，儀器儀表生產(chǎn)廠家近幾年先后推出了帶GPIB、RS-232、LAN接口的儀器儀表(如Tek3000系列示波器以LAN接口作為標(biāo)準(zhǔn)配置,不帶RS-232、GPIB接口)。VISA是美國國家儀器NI公司開發(fā)的一種用來與各種儀器總線進(jìn)行通信的高級應(yīng)用編程接口。VISA總線I/O軟件是一個(gè)綜合軟件包,不受平臺、總線和環(huán)境的限制,可用來對USB、GPIB、串口、VXI、PXI和以太網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行配置、編程和調(diào)試。受計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展影響的儀器儀表行業(yè)也發(fā)生了巨大的變革,即儀器的手動操作使用改為計(jì)算機(jī)控制自動測試,其儀器的接口標(biāo)準(zhǔn)由 IEEE- 488.1升級為 IEEE- 488.2,但是這里仍然存在著

9、同一種類的儀器,即程控代碼不同而引起儀器不能互換,若是自動檢測裝置的話,還得針對不同的儀器廠家的儀器而重新設(shè)計(jì)軟件,針對這種情況,1990 年世界著名儀器廠家(包括 HP、Tektronix、Fluke、NI、Philips、B&K、Wavetek等)共同研究制定了用于可程控儀器的標(biāo)準(zhǔn)命令,即 SCPI(Standard Command for Program Instrument)。SCPI 比IEEE- 488.2 - 1987更進(jìn)一步,用一種標(biāo)準(zhǔn)的方式來敘述各種各樣的儀器功能,促進(jìn)了同一種類的各儀器之間以及有相同功能的各儀器之間的一致性,從而大大減少了自動測試系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間

10、。所以，本設(shè)計(jì)決定利用VISA庫函數(shù)和可實(shí)現(xiàn)對儀器儀表編程控制的標(biāo)準(zhǔn)通用語言 SCPI在LabVIEW7.0開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行編程。第二章 LabVIEW簡介虛擬儀器(Virtual Instrument，簡稱VI)是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字化測量測試儀器，它充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)資源，配以獨(dú)特設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件，能實(shí)現(xiàn)普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無法實(shí)現(xiàn)的特殊功能，因此常被稱作“軟件儀器”。VI利用數(shù)據(jù)采集模塊完成一般測量測試儀器的數(shù)據(jù)采集功能；利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成一般測量測試儀器的數(shù)據(jù)分析和輸出顯示等功能。VI是計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代測量技術(shù)共同發(fā)展的結(jié)晶，代表著當(dāng)今儀器發(fā)展的最新趨勢。美國

11、NI公司開發(fā)的LabVIEW是虛擬儀器領(lǐng)域中最具代表性的圖形化編程開發(fā)平臺，是目前國際上首推并應(yīng)用最廣的數(shù)據(jù)采集和控制開發(fā)環(huán)境之一，主要應(yīng)用于儀器控制，以及數(shù)據(jù)采集、分析和顯示等領(lǐng)域，并適用于多種不同的操作系統(tǒng)平臺。與傳統(tǒng)程序語言不同， LabVIEW采用強(qiáng)大的圖形化語言(G語言)編程，面向測試工程師而非專業(yè)程序員，編程非常方便，人機(jī)交互界面直觀友好，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)。在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，用戶可以創(chuàng)建32位的編譯程序，從而為常規(guī)的數(shù)據(jù)采集、測試、測量等任務(wù)提供更快的運(yùn)行速度。LabVIEW是真正的編譯器，用戶可以創(chuàng)建獨(dú)立的可執(zhí)行文件，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨(dú)運(yùn)

12、行。 LabVIEW的開發(fā)環(huán)境分為三部分：前面板、框圖程序和圖標(biāo)連接端口。前面板是圖形化的用戶界面，用于設(shè)置輸人數(shù)值和觀察輸出量。在前面板中，輸入量被稱為控制，輸出量被稱為指示，它們通過各種圖標(biāo)，如按鈕、旋鈕、開關(guān)、圖表等出現(xiàn)在前面板上，模擬真實(shí)儀器?？驁D程序由節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)連線組成，它利用圖形語言對前面板上的控制對象即輸入量和輸出量進(jìn)行控制，節(jié)點(diǎn)用來實(shí)現(xiàn)函數(shù)和功能調(diào)用，數(shù)據(jù)連線表示程序執(zhí)行過程的數(shù)據(jù)流，它定義了程序框圖內(nèi)的數(shù)據(jù)流動方向。通過對儀器的軟件對象進(jìn)行圖形化組合操作，利用LabVIEW內(nèi)置的 TCPIP協(xié)議組和圖形化的通訊模型，就可以使用多 種設(shè)備，包括GPIB、VXI、PXI、串口、P

13、LC以及插入式數(shù)據(jù)采集板等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)濟(jì)方便地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊和程序通訊以及現(xiàn)場測控和遠(yuǎn)程測控。第三章 VISA的概念與特點(diǎn)一、VISA的由來隨著虛擬儀器系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展，I/O接口軟件作為虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中承上啟下的一層，其模型化與標(biāo)準(zhǔn)化越來越重要。I/O接口軟件駐留于虛擬儀器系統(tǒng)的系統(tǒng)管理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與儀器之間命令與數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄汉图~帶。許多儀器生產(chǎn)廠家在推出硬件接口電路的同時(shí)，也紛紛推出了不同結(jié)構(gòu)的I/O接口軟件，有的只針對某類儀器（如NI公司用于控制GPIB儀器的NI-488及用于控制VXI儀器的NI-VXI），有的在向統(tǒng)一化的方向靠攏（如HP公司的SICL標(biāo)準(zhǔn)

14、儀器控制語言），這些都是在儀器生產(chǎn)廠家內(nèi)部通用的、優(yōu)秀的I/O接口軟件。一般的I/O接口軟件的結(jié)構(gòu)都采用了自頂向下的設(shè)計(jì)模型：首先列出該I/O接口軟件需要控制的所有儀器類型，然后列出了各類儀器的所有控制功能，最后將各類儀器控制功能中相同的操作功能盡可能地以統(tǒng)一的形式進(jìn)行合并，并將統(tǒng)一的功能函數(shù)稱為核心功能函數(shù)（如將GPIB儀器的讀/寫與RS232串行儀器的讀/寫統(tǒng)一為一個(gè)核心功能函數(shù)）。所有統(tǒng)一形式的核心函數(shù)與其它無法合并的、與儀器類型相關(guān)的操作功能函數(shù)一起構(gòu)成了自頂向下的I/O接口軟件，實(shí)現(xiàn)不同類型的儀器的互操作性與兼容性。然而，這種構(gòu)成方法只適用于消息基器件的互操作性（如消息讀、消息寫、軟

15、件觸發(fā)、狀態(tài)獲取、異步事件處理等功能），對于如中斷處理、內(nèi)存映射、接口配置、硬件觸發(fā)等屬于器件特有的操作，根本無法得到統(tǒng)一的核心函數(shù)，消息基器件與寄存器基器件無法在自頂向下的I/O接口軟件中得到統(tǒng)一。核心函數(shù)集在整個(gè)I/O接口軟件中只有一個(gè)小子集，特定操作函數(shù)集是一個(gè)大子集。自頂向下結(jié)構(gòu)的I/O接口軟件實(shí)質(zhì)上是建立在儀器類型層的疊加，并沒有真正實(shí)現(xiàn)接口軟件的統(tǒng)一性。同時(shí)應(yīng)該說，自頂向下的設(shè)計(jì)方法為真正統(tǒng)一的I/O接口軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒與嘗試。VPP聯(lián)盟在考察了多個(gè)I/O接口軟件之后，提出了一種自底向上的I/O接口軟件模型，也就是VISA。二、VISA模型結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)（一）VISA模型

16、結(jié)構(gòu)VISA是虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)（Virtual Instrument Software Architecture）的縮寫，實(shí)質(zhì)是一個(gè)I/O接口軟件及其規(guī)范的總稱。一般情況下，將這個(gè)I/O接口軟件稱為VISA。如上所說，VISA的構(gòu)成是采用了自底向上的結(jié)構(gòu)。與自頂向下的方法不同的是，VISA的實(shí)現(xiàn)首先定義了管理所有資源的資源（在這兒，資源的概念相當(dāng)于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的對象），這個(gè)資源稱為VISA資源管理器，它用于管理、控制與分配VISA資源的操作功能。各種操作功能主要包括：1、 資源尋址；2、 資源創(chuàng)建與刪除；3、 資源屬性的讀取與修改；4、 操作激活；5、 事件報(bào)告；6、 并行與存取控制；7

17、、 缺省值設(shè)置。第二步是在資源管理器基礎(chǔ)上，列出了各種儀器各自的操作功能，并實(shí)現(xiàn)操作功能的合并。在這個(gè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的資源實(shí)質(zhì)可以包括不同格式的操作，如讀資源包括了消息基器件的讀，也包括了寄存器基器件的讀；既可以包括同步讀操作，又可以包括異步讀操作。每一個(gè)資源內(nèi)部，實(shí)質(zhì)是各種操作的集合。這種資源在VISA中即為儀器控制資源，包含各種儀器操作的資源稱為通用資源，而將無法合并的功能，稱為特定儀器資源。第三步，需要定義與創(chuàng)建一個(gè)用API實(shí)現(xiàn)的資源，為用戶提供單一的控制所有VISA儀器控制資源的方法，在VISA中稱為儀器控制資源組織器。與自頂向下的構(gòu)成方式相比，VISA的構(gòu)成模型是從儀器操作本身開始的，它

18、實(shí)現(xiàn)的統(tǒng)一是深入到操作功能中去而不是停留于儀器類型之上。在VISA的結(jié)構(gòu)中，儀器類型的區(qū)別體現(xiàn)到統(tǒng)一格式的資源中的操作的選取，對于VISA使用者來說，形式上與用法上是單一的。在理論層次上，自頂向下的方法屬于歸納范疇，而自底向上的方法則屬于演繹范疇。因此，自頂向下是對過去所有儀器類型的總結(jié)，而不可能提供擴(kuò)展接口，而自底向上的結(jié)構(gòu)是從共性到個(gè)性的推廣，它的兼容性不僅僅是過去、現(xiàn)在，還可以包括將來。正由于這種自底向上的設(shè)計(jì)方法，VISA為虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)共同的、統(tǒng)一的基礎(chǔ)，來自于不同供應(yīng)廠家的不同的儀器軟件，可以運(yùn)行于同一平臺之上了。VISA結(jié)構(gòu)模型自下往上，構(gòu)成一個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)，最底層

19、為資源管理器，其上為I/O級資源、儀器級資源與用戶自定義資源集。其中，用戶自定義資源集的定義，在VISA規(guī)范中并沒有規(guī)定，它是VISA的可變層，實(shí)現(xiàn)了VISA的可擴(kuò)展性與靈活性，而在金字塔頂?shù)挠脩魧討?yīng)用，是用戶利用VISA資源實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序，其本身并不屬于VISA資源。（二）VISA的特點(diǎn)基于自底向上結(jié)構(gòu)模型的VISA創(chuàng)造了一個(gè)統(tǒng)一形式的I/O控制函數(shù)集，它是所有現(xiàn)存的I/O接口軟件的功能超集，在形式上與其它I/O接口軟件十分相似。一方面，對于初學(xué)者或是簡單任務(wù)的設(shè)計(jì)者來說，VISA提供了簡單易用的控制函數(shù)集，在應(yīng)用形式上相當(dāng)簡單。另一方面，對于復(fù)雜系統(tǒng)的組建者來說，VISA提供了非常強(qiáng)大的儀

20、器控制功能與資源管理功能，能提供儀器間的互操作性與兼容性。它是易用性、可擴(kuò)展性、互操作性、兼容性的完全統(tǒng)一體。與其它現(xiàn)存的I/O接口軟件相比，VISA具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、 VISA的I/O控制功能適用于各種儀器類型，VISA包含了VXI儀器、GPIB儀器、RS232串行接口儀器等各類儀器的控制操作，也包含了消息基器件、寄存器基器件、存貯器件等儀器的操作，其形式上是統(tǒng)一的。2、 VISA的I/O控制功能適用于各種儀器硬件接口類型，以VXI儀器系統(tǒng)為例，無論采用嵌入式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、GPIB接口外掛式結(jié)構(gòu)、MXI接口外掛式結(jié)構(gòu)，還是采用IEEE1394接口外掛式結(jié)構(gòu)，對于VXI儀器的操作函數(shù)是一樣的

21、。同樣，無論VXI儀器在系統(tǒng)中的邏輯地址是多少，儀器操作函數(shù)也是一樣的。3、 VISA的I/O控制功能適用于單處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也適用于多處理器結(jié)構(gòu)或分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4、 VISA的I/O控制功能適用于多種網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，無論虛擬儀器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為VXI多機(jī)箱擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)還是以太網(wǎng)，儀器操作是一致的。5、 VISA的I/O軟件庫的源代碼是唯一的，其與操作系統(tǒng)及編程語言無關(guān)，只是提供了不同形式的API文件作為系統(tǒng)的引出。由于VISA結(jié)構(gòu)考慮到了多種儀器類型與網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的兼容性，因此以VISA I/O接口軟件為基礎(chǔ)的虛擬儀器系統(tǒng)，不僅可以與過去已有的儀器系統(tǒng)（如GPIB儀器系統(tǒng)及串行接口儀器系統(tǒng)）結(jié)合，也完全可

22、以將儀器系統(tǒng)從過去的集中式結(jié)構(gòu)過渡到分布式結(jié)構(gòu)。VISA的兼容性與互操作性，保證了新一代儀器完全可以加入到虛擬儀器系統(tǒng)中去，同時(shí)也保證了儀器系統(tǒng)的投資者不會因?yàn)樾聝x器的出現(xiàn)而將過去的系統(tǒng)拋棄，從而可以不使投資浪費(fèi)。系統(tǒng)集成時(shí)，不必再選擇某家特殊的軟件和硬件產(chǎn)品，可以根據(jù)自己的需要，在所有的VPP產(chǎn)品中作出最佳選擇，系統(tǒng)的兼容性與強(qiáng)健性大大增強(qiáng)了，系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一性也找到了最基礎(chǔ)的保障。三、VISA編程 對于C和C+程序，你必須在每一個(gè)文件的開始處添加包含VISA調(diào)用函數(shù)visa.h頭文件:#include “visa.h”這個(gè)頭文件包含了VISA函數(shù)的原型的聲明和所有VISA的常量和錯(cuò)誤代碼

23、的定義。Visa.h頭文件也包含了visatype.h頭文件。該visatype.h頭文件對VISA的所有類型進(jìn)行了定義。 而關(guān)于會話，會話其實(shí)是一個(gè)通訊通道。會話必須在默認(rèn)的資源管理器中被首先打開，接著是你將會使用的每一種資源。首先，你必須通過默認(rèn)資源管理器的viOpenDefaultRM函數(shù)來建立一個(gè)會話。這個(gè)函數(shù)的第一次調(diào)用用來初始化默認(rèn)的資源管理器并返回該資源管理器會話的會話。你僅需要打開默認(rèn)資源管理器一次就可以了。然而，后來的對viOpenDefaultRM函數(shù)的調(diào)用則返回同樣的默認(rèn)資源管理器資源的唯一的會話。接下來，你利用viOpen函數(shù)對指定的資源打開一個(gè)會話。而在退出程序的時(shí)候

24、需要對打開的會話進(jìn)行關(guān)閉操作，在關(guān)閉每一個(gè)會話時(shí)，必須調(diào)用viClose函數(shù)以釋放掉分配給該會話的數(shù)據(jù)資源。你如果關(guān)閉默認(rèn)的資源管理器會話，則所有被該會話打開的會話將會被關(guān)閉。對于LabVIEW就簡單多了，只需直接利用VISA模版中相應(yīng)的VISA函數(shù)：“VISA OPEN”、“VISA WRITE”、“VISA READ”、“VISA CLOSE”就可以了。第四章可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令（SCPI）介紹一、SCPI的作用由于程控儀器品種繁多、程控功能復(fù)雜，長期以來，對儀器消息未能做到標(biāo)準(zhǔn)化,即程控儀器命令集由儀器制造商自行規(guī)定，這給儀器使用者和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在編程上造成很大困難。即使是同一功能程控,其

25、命令也可能大有差別。例如：不同廠家生產(chǎn)的數(shù)字多用表直流電壓測量功能，使用的程控命令就可能有DC、DCV、FI、FUI等。因此編程人員在編寫應(yīng)用軟件時(shí)，要逐個(gè)查閱編程手冊，而且由于兼容性差，更換儀器就必須修改程序，程控命令之間還可能出現(xiàn)混淆和矛盾，關(guān)鍵是參考了的相關(guān)的理論知識。早在IEEE 488.1推廣的過程中就曾經(jīng)提出了對程控命令的標(biāo)準(zhǔn)化要求，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制這項(xiàng)工作進(jìn)展十分困難。1988年HP公司提出了它的系統(tǒng)語言HP-SL。作為一種通用語言，它的通用命令可以超越儀器而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。1989年HP-SL改稱測試和測量系統(tǒng)語言TMSL，但這時(shí)仍為獨(dú)家的或稱為單方的解決方案。1990年4月

26、，由HP、TEK等九家知名的儀器制造商組成的聯(lián)合體，一致同意采用可程控儀器的標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI，并公布了它的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文本SCPI Rev 1990。很難考慮到覆蓋所有儀器的全部功能，SCPI被制成一個(gè)“活”的標(biāo)準(zhǔn)，不但從它的理事到一般成員都可以對它的補(bǔ)充和修改提出意見，即使非成員同樣可以提出意見，并經(jīng)過一定手續(xù)寫入新版本。因此可以說，SCPI不但其內(nèi)容行業(yè)內(nèi)開放，而且提供了一種開放的補(bǔ)充和完善機(jī)制。對于遵循SCPI的儀器或它所覆蓋的功能，儀器的程控功能有最大的兼容性，這種廣泛的兼容性為編程提供了方便。日前SCPI已得到了廣泛支持和應(yīng)用，雖然它是建立在IEEE 488.2的基礎(chǔ)上，但它除了應(yīng)用在

27、IEEE 488總線中，還用于最新發(fā)展的VXI總線中，它使程控命令和響應(yīng)消息標(biāo)準(zhǔn)化，提高了儀器的互換性，它的助記符簡單明確，便于記憶，可以大大縮短編程時(shí)間和便于測試系統(tǒng)程序維護(hù)，還能保護(hù)用戶的軟件投資不因測試程序被淘汰而遭受損失。二、SCPI的內(nèi)容SCPI主要包括三部分內(nèi)容：語法形式、命令標(biāo)記和數(shù)據(jù)變換格式。（一）語法形式1.助記符SCPI的助記符均按“簡略式”規(guī)則書寫、具體規(guī)則如下：(1) 如果一個(gè)英文詞的字母個(gè)數(shù)少于4個(gè)，這個(gè)詞本身就是助記符。(2) 如果一個(gè)英文詞的字母個(gè)數(shù)超過4個(gè)，則用前4個(gè)字母作為助記符。(3) 如果助記符是元音字母，則去掉這個(gè)元音字母,只保留3個(gè)字母。(4) 如果不

28、是單詞、是一個(gè)句子，則使用每一個(gè)單詞中的第一個(gè)字母和最后一個(gè)單詞的全部字母作為關(guān)鍵詞，再按上述(1)、(2)、(3) 進(jìn)行處理。例如：單詞Frequency，Power，free，ACVolts ，助記符 FREQ，POW，F(xiàn)REE，ACV。另外，SCPI還可以采用一種長形助記符形式，它的字母與關(guān)鍵字母相同，只不過分為兩部分，第一部分為上述的簡略助記符，用英文大寫字母表示，第二部分為關(guān)鍵詞的其它部分，用小寫字母表示，如Power可記作Pow，也可記作POWer。這種形式更利于方便地閱讀程序。2.層次結(jié)構(gòu)SCPI的指令普遍采用復(fù)合層結(jié)構(gòu)，組成一個(gè)“樹型網(wǎng)絡(luò)”，即將多個(gè)助記符連起來構(gòu)成一個(gè)復(fù)合詞，

29、而助記符之間用冒號隔開，以表示一個(gè)完整的功能。如，設(shè)置輸入衰減器(Input Attenuator)可寫為INPUT：ATTenuator。為什么要采用這種多層結(jié)構(gòu)呢？因?yàn)?，一個(gè)指令助記符很可能在一臺儀器中頻繁使用，而帶來一些沖突。如ATTenuator，即可以是輸出衰減器，也可以是輸入衰減器，若采用單一層次結(jié)構(gòu)、則助記符將非常繁瑣且意義不明確，若采用多層結(jié)構(gòu)、寫成“樹型網(wǎng)絡(luò)”的形式：OUTPut：ATTenuator或INPut：ATTenuator。這樣條理清楚，單詞意義明確，當(dāng)然上例為兩級“樹型網(wǎng)絡(luò)”，同樣，也可以有三級，四級或更多的“樹型網(wǎng)絡(luò)”,這要根據(jù)需要而定。3.標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)格式SCP

30、I規(guī)定了幾種標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)格式，一般有數(shù)值參數(shù)、布爾參數(shù)、開關(guān)參數(shù)等形式。其中數(shù)值參數(shù)用ASCII碼傳遞，另外還包括最大值、最小值、無窮大的使用。布爾參數(shù)有兩個(gè)取值，即1、0或ON、OFF。開關(guān)參數(shù)可能有多個(gè)開關(guān)值，例如：觸發(fā)源可以有內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)、總線觸發(fā)和立即觸發(fā)等。另外參數(shù)也可由其它功能的設(shè)置決定，這種情況稱為耦合。用關(guān)鍵字AUTO對是否進(jìn)行耦合進(jìn)行控制，AUTO ON表示使用耦合。AUTO OFF表示不使用，AUTO ONCE表示先接入自動耦合，然后把耦合斷開，使剛剛耦合的參數(shù)固定下來，是對上面的原型進(jìn)行分析所得到的。（二）命令標(biāo)記SCPI給出了IEEE 488.2的13個(gè)必備命令和400

31、個(gè)以上的SCPI選擇命令。但每個(gè)具體儀器并不需要具備所有的功能而只需選擇其中幾個(gè)即可。為了使標(biāo)準(zhǔn)化的命令不依賴于具體儀器的硬件，SCPI給出了通用儀器模型，如圖1所示。在圖中每一個(gè)方框?qū)?yīng)于SCPI中的一個(gè)子系統(tǒng)，分別用于產(chǎn)生信號、處理信號和測量信號等。這樣編程人員不必了解一臺儀器實(shí)際上是怎樣完成具體的測量，只要根據(jù)需要選擇有關(guān)系統(tǒng)的指令即可。當(dāng)然，對一些具體的子系統(tǒng)，如測量功能單元、信號產(chǎn)生單元又有更詳盡的描述模型，具體請參看SCPI文本。有了通用儀器模型，編程工作就會變得簡單方便，首先根據(jù)需要，找到了系統(tǒng)功能塊，然后沿著“樹型網(wǎng)絡(luò)”從樹頂開始向下尋找各分支，檢查有沒有要完成的功能的指令。若

32、有，則無需進(jìn)行任何變動，就可直接寫出完整的命令。如，進(jìn)行電壓周期測量，其命令為“MEASure：VOLTage：PERiod”。 如果找不到適當(dāng)?shù)闹噶?就需加人一個(gè)分支點(diǎn),以擴(kuò)展其指令集。（三）數(shù)據(jù)變換格式SCPI的數(shù)據(jù)交換格式描述了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來作為儀器與儀器之間及不同應(yīng)用場合中交換數(shù)據(jù)。這一部分是以TEK公司的模擬數(shù)據(jù)交換格式(ADIF)為基礎(chǔ)，經(jīng)過修改補(bǔ)充到SCPI中去的。數(shù)據(jù)交換格式使得用戶可以附加測量條件，換算數(shù)據(jù)及添加時(shí)間和數(shù)據(jù)特征。當(dāng)然也可阻止測量結(jié)果和波形數(shù)據(jù)的傳輸。這種結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)消息存貯，并在不丟失數(shù)據(jù)的前提下以一種標(biāo)準(zhǔn)的格式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)操作點(diǎn)，以便進(jìn)行其它處理。

33、第五章編程前的準(zhǔn)備工作一、 獲得計(jì)算機(jī)的IP地址和子網(wǎng)配置就像GPIB一樣，以太網(wǎng)/LAN不支持自動配置。用戶必須手動為其儀器分配IP地址和進(jìn)行子網(wǎng)配置。而且，儀器的IP地址必須和電腦的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段上才可以互相訪問。不同網(wǎng)段的設(shè)備通訊必須通過路由器。一般情況下,儀器和電腦在同一局域網(wǎng)下工作。所以，在把儀器接入局域網(wǎng)之前必須先獲得對其進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)的IP地址和進(jìn)行子網(wǎng)配置。查詢本地IP地址和子網(wǎng)配置的方法：1.如果是Windows 2000/XP，則點(diǎn)“開始”“運(yùn)行”輸入“cmd”確定，然后輸入“ipconfig/all”，按下回車即可獲得。2.如果是Windows 98，剛點(diǎn)“開始”

34、“運(yùn)行”輸入“winipcfg/all”就可以看到了。二、 信號發(fā)生器的連接與設(shè)置泰克最新推出新型的AFG3021B和AFG3022B新型AFG3021B和AFG3022B在所有型號上支持GPIB和LAN連接。本畢業(yè)設(shè)計(jì)所用的是泰克AFG3101任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊要求將信號發(fā)生器接入實(shí)驗(yàn)室的局域網(wǎng)：Hub的一個(gè)口與泰克AFG3101任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器后面板的LAN口相連。圖2是信號源前面板，圖3是信號源后面板。圖2 信號源前面板圖3 信號源后面板信號發(fā)生器設(shè)置:(1) 按下Utility（輔助功能）前面板按鈕；(2) 按下 I/O Interface（I/O 接口），選擇

35、 Ethernet（以太網(wǎng)）；(3) 出現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)置菜單。通過選擇DHCP Off（動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 關(guān)），可以設(shè)置其IP地址；(4) 按下 IP Address（IP 地址）bezel 鈕輸入 IP 地址；(5) 按下 Subnet Mask（子網(wǎng)掩碼）bezel 鈕，輸入子網(wǎng)掩碼；(6) 按下 Default Gateway（默認(rèn)網(wǎng)關(guān)）bezel 鈕，輸入網(wǎng)關(guān)地址；通過以上設(shè)置、鏈接后,如果 TCP/ IP協(xié)議安裝正確與網(wǎng)線沒有問題,啟動網(wǎng)絡(luò)瀏覽器,輸入IP地址,應(yīng)能看到 e* Scope網(wǎng)頁;否則設(shè)置不正確,無法進(jìn)行下面工作。三、 在MAX中進(jìn)行儀器設(shè)備資源名設(shè)置測試與自動化資源管理器

36、 MAX(Measurement & Automation Explorer)是訪問計(jì)算機(jī)當(dāng)中各種產(chǎn)品軟硬件資源的一個(gè)管理接口程序,在安裝LabVIEW7.0軟件時(shí)可選擇安裝,并在計(jì)算機(jī)桌面上自動創(chuàng)建一個(gè) MAX圖標(biāo)。在Lab2VIEW7.0開發(fā)環(huán)境下利用VISA函數(shù)對泰克AFG3000 系列任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器編程,必須首先在 MAX中配置儀器設(shè)備資源名,MAX配置的正確與否直接影響程序能否正常運(yùn)行。雙擊 MAX圖標(biāo),在MAX樹型設(shè)置目錄中選擇My SystemDevices and Interfaces,在其上右擊鼠標(biāo)選擇 Create New. ,彈出如圖4所示界面。圖4 Cr

37、eate New.界面在圖 4 界面中選擇“TCP/ IP Resource”,單擊Next，彈出如圖5所示界面；圖5 Create New TCP/ IP Resource界面選擇VXI-11 LAN Instrument，然后單擊Next，彈出如圖6所示界面；圖6 Create New TCP/ IP Resource界面在接下的界面中選擇“Manual Entry”或“Browse Local Subnet”后,單擊Next。如果前面選擇的是“Manual Entry”，在該界面直接輸入上面設(shè)置的儀器IP地址，然后輸入儀器名稱（一般是instx，x表示數(shù)字），如圖7；圖7 Create

38、New TCP/ IP Resource界面如果前面選擇的是“Browse Local Subnet”，單擊Refresh List,則鏈接在網(wǎng)上的泰克AFG3000 系列任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器將顯示為“TCPIP:IP地址:儀器名稱:INSTR”,在接下的界面中單擊 Finish 完成設(shè)置,設(shè)置完成后的界面如圖 8所示。圖8 Create New TCP/ IP Resource界面第六章LabVIEW7.0環(huán)境下的VISA程序設(shè)計(jì)一、 程序設(shè)計(jì)（一）大致思路由于以前沒有接觸過VISA和SCPI，也不知如何通過網(wǎng)絡(luò)來控制儀器，經(jīng)過大量的搜索資料和學(xué)習(xí)，最終對程序設(shè)計(jì)有了一定的思路。如第五章所

39、示，儀器的VISA Resource Name 即可得到。再由第三章的“VISA編程”介紹，首先利用VISA Open函數(shù)對指定的資源打開一個(gè)會話。輸出對儀器進(jìn)行控制的SCPI命令的函數(shù)用VISA Write。如果需要儀器返回?cái)?shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)，可用函數(shù)VISA Read。在退出程序的時(shí)候需要對打開的會話進(jìn)行關(guān)閉操作，在關(guān)閉每一個(gè)會話時(shí)，必須調(diào)用VISA Close函數(shù)以釋放掉分配給該會話的數(shù)據(jù)資源。LabVIEW前面板大致按照所控儀器的前面板和功能設(shè)計(jì)，同時(shí)也提供操作員輸入控制命令的輸入框，執(zhí)行輸入框內(nèi)的命令時(shí)不執(zhí)行按儀器前面板設(shè)計(jì)的程序內(nèi)容。（二）程序設(shè)計(jì)利用VISA函數(shù)通過儀器設(shè)備的LAN網(wǎng)口

40、控制儀器設(shè)備,其實(shí)質(zhì)就是利用了 VISA 函數(shù)與硬件無關(guān)的特性。圖9是程序前面板,該程序?qū)崿F(xiàn)6種波形在任意可調(diào)范圍內(nèi)的頻率、幅度、直流偏置、相位等的產(chǎn)生，并且在LabVIEW前面板可以顯示信號發(fā)生器所產(chǎn)生的波形和相關(guān)數(shù)據(jù)。在圖9程序前面板中VISA資源名稱控件設(shè)計(jì)過程是前面板控件I/OVISA資源名稱,再在VISA資源名稱上右擊鼠標(biāo)選擇 VISA類I/O SessionTCP/ IP Instr 后,在 MAX中設(shè)置的 TCPIP:IP地址:儀器名稱:INSTR自動出現(xiàn)在下拉框中,否則設(shè)計(jì)不正確。圖9程序前面板通道選擇按鈕可以控制CH1輸出是否開，代碼輸入的地方用戶可以自行編碼，按下“執(zhí)行輸入

41、代碼”執(zhí)行。右下角的代碼顯示是執(zhí)行控件后程序產(chǎn)生的SCPI代碼。在程序框圖中用到了VISA Open、VISA Write、VISA Read、VISA Close函數(shù),其設(shè)計(jì)過程是:在程序框圖界面右擊鼠標(biāo)函數(shù)儀器 I/OVISA。程序框圖中,字符串框中的字符是根據(jù)泰克AFG3000 系列任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)的控制要求輸入程控碼,關(guān)于這一點(diǎn)參考了泰克AFG3000 系列任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器程控說明書。二、所遇問題及解決方法（一）問題1：編程的時(shí)候，設(shè)計(jì)前面板利用控件控制幅度、頻率等值，但不知如何在SCPI語句中調(diào)用這些變量的值。解決：使用Format Into String可將幾個(gè)字符

42、串、數(shù)值、路徑或布爾型變量的值整合成一個(gè)字符串，在format string輸入變量的類型。圖10Format Into String（二）問題2：儀器連入局域網(wǎng)，IP地址也根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊要求設(shè)置正確，但在MAX中提示無法建立會話。解決：儀器的LAN Device Name一般用instx，x是數(shù)字。LAN Device Name設(shè)置錯(cuò)誤也會導(dǎo)致無法建立會話。（三）問題3：無法返回信號發(fā)生器產(chǎn)生的波形。解決：讀信號發(fā)生器的波形必須有值可讀。所以必須先用VISA Write函數(shù)寫入需要儀器返回?cái)?shù)據(jù)的SCPI命令，然后再用VISA Read函數(shù)對儀器返回的值進(jìn)行編輯。本來想利用語句:SOUR:VOL

43、T:AMPL?使信號發(fā)生器實(shí)時(shí)返回波形幅度，這樣可粗略得到信號發(fā)生器的波形。但是測試后才發(fā)現(xiàn)所得到的其實(shí)是波形的峰峰值。后經(jīng)老師指點(diǎn)，使用call library function node可以根據(jù)儀器返回的各個(gè)參數(shù)（如幅度、頻率等）來得到各種設(shè)定好的需要的波形（如方波，正弦波等）。由于需要儀器返回的數(shù)據(jù)較多，在主VI中編寫的話會降低程序的可讀性，所以考慮編寫子VI。共編寫了包括方波、正弦波、脈沖、鋸齒波、sin(x)/x和直流6個(gè)子VI。由于考慮到call library function node節(jié)點(diǎn)在拷貝到其他電腦上后須重設(shè)lvanlys.dll的路徑，所以后來直接改用Function-

44、>All Function->Analyze->Signal Processing->Signal Generation內(nèi)的波形產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)。其實(shí)與之前的方法原理是相同的。圖11call library function node（四）問題4：由于對SCPI語言不熟，在編程時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)。方波、鋸齒波、階躍按照常規(guī)的SCPI語句無法實(shí)現(xiàn)，而正弦波、脈沖、三角波、直流等波形可以實(shí)現(xiàn)?？刂七\(yùn)行模式的語句也出現(xiàn)錯(cuò)誤。解決：仔細(xì)研讀泰克AFG3000 系列任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器程控命令說明書并理解所需用到的程控命令。如方波的SCPI是SQUARE而非SQUA，相位在SCPI語句中的單位應(yīng)使用弧度，即rad。（五）問題5：在進(jìn)行程控時(shí)有時(shí)會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，即輸入的幾個(gè)變量的值中有一個(gè)值無法改變?yōu)樵O(shè)置的值。解決：由于測試時(shí)變量的值有時(shí)變有時(shí)不變，所以自己但是排除了語句編寫錯(cuò)誤的因素。曾經(jīng)考慮添加延時(shí)或?qū)ISA Write置于Case循環(huán)外以減少程序的復(fù)雜度來降低程序運(yùn)行的時(shí)間，但都無濟(jì)于事。后來經(jīng)老師查看才發(fā)現(xiàn)是控制該變量的SCPI語句寫錯(cuò)了。如控制頻率的SCPI語句是:SOUR:FREQ %fHz，而錯(cuò)將其