測試系統控制器

第六章測試系統控制器本章內容什么是測試系統控制器？在自動測試系中，能夠通過數字接口總線向系統中的其他設備發(fā)送程控消息，并接收其他設備發(fā)回的響應消息的設備稱為測試系統控制器測試控制器的作用：測試系統控制器是測試系統的核心，在測試系統中起執(zhí)行測試程序、控制測試系統操作的作用。測試系統控制器通常由特定功能的計算機擔任

本章首先介紹測試控制器的基本功能和要求，然后對GPIB、VXI等幾種典型的總線測試控制器進行詳細分析，最后重點介紹測試控制器的標準驅動軟件VISA第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的功能要求：對測試系統的通信數字接口和系統總線資源進行管理的能力向被測設備或儀器發(fā)送程控命令，使它們處于預定的工作狀態(tài)接收來自儀器或被測設備的響應消息（狀態(tài)或測量數據）響應來自被測設備或儀器的正?；虍惓Ｊ录袛嗑哂袦y試數據分析和處理能力，并能實現人機交互功能第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的硬、軟件要求：任何一臺計算機都可用作測試控制器,唯一必要條件是該計算機應具備符合工業(yè)標準的測試儀器數字接口，并具有操作該接口的驅動軟件硬件方面要求：在接口功能配置上，測試控制機除了具備普通的程控設備發(fā)送和接收數據的能力外，還必須具有對數字接口總線的控制和管理能力，即通常具有發(fā)起、組織和終止接口總線操作的能力軟件方面要求：測試控制器首先應提供操作其相應數字接口的驅動軟件測試控制器還應提供用于編寫測試程序的編程語言或開發(fā)環(huán)境，或者支持第三方的測試編程語言或開發(fā)環(huán)境第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的分類：根據所適應的數字接口總線：分為GPIB控制器、VXI控制器、MXI控制器、PXI控制器等根據用途：可分為專用控制器、通用控制器根據測試控制器的計算能力：可分為工作臺和微型機根據結構形式：測試控制器可分為臺式、筆記本式或嵌入式等第二節(jié)GPIB總線測試控制器控者模型IEEE488.1busIEEE488.1driverprogrammingenvironmentapplicationprogramcontrollerdatabyteENDaddressIEEE488.1stateconditionscontrolsequencesdatamessageserrorsIEEE488.1bussignals第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB總線測試控制器的主要特點具有GPIB接口至少提供五種GPIB標準接口功能：即控者(C)功能聽者(L)功能講者(T)功能源方掛鉤(SH)功能受方掛鉤(AH)功能第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB主控機的主要形式：“通用計算機＋GPIB接口轉換器＋驅動軟件/測試編程語言或開發(fā)工具”接口轉換器及配套軟件是這種控制器的關鍵根據所采用的計算機總線，接口轉換器有PCI-GPIB、USB-GPIB、ENET-GPIB等多種類型，這些接口轉換器基本上都支持IEEE488.2和SCPI協議，并提供配套的I/O驅動軟件表6-1給出了幾種典型的GPIB接口轉換器及性能第二節(jié)GPIB總線測試控制器表6-1幾種典型的GPIB接口轉換器及性能產品型號總線類型操作系統I/O驅動編程語言GPIB最高傳輸速率Agilent82350BPCIWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISAVEE,C/C++,VisualBAS1C900kB/sAgilent82357AUSBWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISA2.2VEE,LabVIEWVC,VB750kB/sAgilentE5810ALANWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISA2.2VEE,LabVIEWVC,VB-NIPCI-GPIBNIPCI-8232NIPXI-GPIBNIPXI-8232PCI/PXIWin98/NT/2000/Me/XPMacOS,SolarsNI488.2NIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio488.1：5MB/sHS488：7.7MB/sNIGPIB-ENTE/100LANWin2000/NT/XP/Me/9xDigitalUnix,Solaris,HP-UX,MacOSNIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio800kB/sNIGPIB-USB-BUSBWin2000/NT/XP/Me/9xDigitalUnix,Solaris,HP-UX,MacOSNIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio880kB/s第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB接口的硬件設計設計方案：采用功能完備的GPIB接口電路芯片輔以必要的外圍電路實現特點：功能完備，規(guī)模較大采用FPGA電路獨立實現GPIB接口特點：可根據需要裁減電路，可移植性強第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914GPIA（通用接口適配器）內部結構圖第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914的信號線：面向微處理器，共19條信號線，全部采用正邏輯面向GPIB總線，共19條，全部采用負邏輯，與GPIB總線信號邏輯關系一致電源線（+5V）、地線第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914面向微處理器的信號線：8條雙向數據線D0～D7，與計算機的數據總線相連3條寄存器選擇線RS0～RS2，配合讀/寫操作線用來選擇內部13個寄存器之一片選線CE，低電平有效寫入線WE，低電平有效讀出線DBIN，高電平有效中斷請求線INT，低電平有效DMA請求和允許線ACCRQ，ACCFR復位線RESET時鐘線CLOCK，輸入時鐘頻率500KHz~5MHz第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914面向GPIB總線的信號線：16條信號線分別對應GPIB系統的總線信號一條講允許線TE，用作總線收發(fā)器的方向控制，表示數據總線上數據傳遞方向一條控者線CONT，表示是否是作用控者，從而控制SRQ和ATN的方向一條觸發(fā)線TR第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914內部寄存器：13個地址RS2RS1RS0寄存器名稱各位定義D0D1D2D3D4D5D6D7000中斷狀態(tài)0INT0INT1B1B0ENDSPASRLCMAC001中斷狀態(tài)1GETERRUNCAPTDCASMASRQIFC010尋址狀態(tài)REMLLOATNLPASTPASLADSTADSulpa011總線狀態(tài)ATNDAVNDACNRFDEOISRQIFCREN100╳

101╳

110命令通過DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1111數據輸入DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1地址RS2RS1RS0寄存器名稱各位定義D0D1D2D3D4D5D6D7000中斷屏蔽0╳╳B1B0ENDSPASRLCMAC001中斷屏蔽1GETERRUNCAPTDCASMASRQIFC010╳

011輔助命令CS╳╳F4F3F2F1F0100地址EdpadaldatA5A4A3A2A1101串行查詢S8rsvlS6S5S4S3S2S1110并行查詢pp8pp7pp6pp5pp4pp3pp2pp1111數據輸出DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1可讀寄存器：可寫寄存器：第二節(jié)GPIB總線測試控制器輔助命令寄存器：用于控制片內若干附加的能力，并提供把某些本地消息輸入到接口功能的一種手段輔助命令共23條操作方式：當BitC/S=1時，該能力起作用若C/S=0則取消該能力若C/S=NA，則該位應發(fā)送0第二節(jié)GPIB總線測試控制器

輔助命令寄存器C/SF4f3f2f1f0助記符功能0/10/1na0/10/1na0/10/1na0/10/1nanana0/10/10/1nana0/1na0/10/10/10/100000000010001000011001000010100110001110100001001010100101101100011010111001111100001000110010100111010010101101101011111000swrstdacrrhdfhdfahdfenbaffgetrtlfeoilontongtstcatcsrppsicsrerqcrlcdaiptsstdlshdwvstd1rsv2片復位釋放ACDS抑制釋放RFD抑制抑制所有數據僅在EOI時抑制置新拜特可資用（nba）為假強制執(zhí)行群執(zhí)行觸發(fā)返回本地與下一拜特同時發(fā)送EOI只聽只講進入準備態(tài)異步取控同步取控請求并行查詢發(fā)送接口清除（IFC）發(fā)送遠控可能（REN）請求控制釋放控制禁止一切中斷通過下一個命令置T1延時影子掛鉤（shadowhandhake）延時T1通過bit2請求服務(rsv2)第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB接口的硬件實現第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB測試控制器的軟件ES-BASICC的GPIB庫Windows下的GPIB動態(tài)鏈接庫可視化自動測試環(huán)境第三節(jié)VXI內嵌式測試控制器

VXI總線系統測試控制器可以置于VXI主機箱之外，也可以置于VXI主機箱之內置于VXI主機箱之內的測試控制器電氣上必須具有VXI接口，結構上必須符合VXI模塊結構要求，這種控制器稱為VXI內嵌式測試控制器第三節(jié)VXI內嵌式測試控制器

1．內嵌式測試控制器的功能要求具有通用計算機的能力。與VME計算機總線和高性能的VXI儀器總線相容支持VME總線周期操作和VXI總線字串行通信規(guī)程具有VXI系統資源管理能力通常插在0號槽，具有VME標準定義的系統控制板功能，并提供VXI總線系統的０號槽資源（MODID寄存器和CLK10資源）第三節(jié)VXI內嵌式測試控制器

2．內嵌式測試控制器的硬件組成488接口串/并口鍵盤接口VGA顯示控制器VGA內存硬盤接口PGA1擴展槽軟盤接口MIGAVXI寄存器組器件識別配置字中協議共享存儲器指針MODIDROMBIOS帶DMA的I/O總線接口80387時鐘帶校驗的高速RAM80386VXI總線接口主從功能電路中斷功能電路中斷器系統控制器VME控制器TTL和ECL觸發(fā)器零槽組態(tài)I/O總線硬盤軟驅32位VXI總線可編程復位電路典型VXI內嵌式測試控制器的硬件圖RGBIEEE488第三節(jié)VXI內嵌式測試控制器

3．內嵌式測試控制器的軟件內嵌式控制器按結構包含基礎軟件和系統軟件兩個層次基礎軟件又有兩種：面向VXI總線的接口軟件面向GPIB儀器的IEEE-488.2驅動軟件作業(yè)：P1921、2（第一問）、3第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI的主要功能將GPIB程控代碼轉換為VXI命令，并在VXI主機箱內實時執(zhí)行提供VME標準定義的系統控制板的功能提供標準VXI零號槽消息型器件的功能具有VXIbus資源管理器的能力控制VXIbus系統的TTL和ECL觸發(fā)線和相關協議第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI的硬件設計總體結構GPIBGPIB接口VME接口控制VME譯碼控制存儲器VXI擴展電路CPU復位時鐘RS232接口RS232

VXIBus

本地總線圖6.5一種GPIB-VXI的硬件框圖第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI轉換器的軟件設計監(jiān)控軟件VISAI/O驅動程序第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器1．監(jiān)控軟件的主要功能GPIB-VXI資源管理器的監(jiān)控軟件駐留在EPROM中，主要完成以下功能硬件初始化。包括VIC068A、VAC068A、TMS9914復位以及數據區(qū)的初始化VXI總線資源管理。執(zhí)行默認的資源配置操作，并接受用戶命令修改配置命令翻譯。實現GPIB測試控制器的IEEE488.2命令與VXI總線命令的翻譯第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器2.資源管理器資源管理器在上電或收到“*TST?”命令時執(zhí)行，主要完成如下工作（1）系統自檢（2）器件識別（3）地址分配（4）命令者/從者分層（5）分配IRQ線（6）向消息型器件發(fā)送啟動正常操作命令第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器3.命令翻譯（1）GPIB消息的接收與發(fā)送（2）GPIB消息的處理（3）VXI服務請求的處理第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器4.VISAI/O驅動軟件SCPIVISA函數SICLGPIB接口卡GPIB-VXI第五節(jié)虛擬儀器軟件體系結構

VISA（VirtualInstrumentationSoftwareArchiecture）簡介VISA是VXIplug&play（VXI即插即用）系統聯盟制定的I/O驅動軟件標準及其相關規(guī)范的總稱作為VPP規(guī)范的核心內容，VISA包括VPP4.x系列規(guī)范《VPP4.3：VISA庫》《VPP4.3.2：文本語言的VISA實現規(guī)范》《VPP4.3.3：圖形語言的VISA實現規(guī)范》 VISA是一種用來開發(fā)與VXIPlug&Play兼容的儀器驅動器和應用程序的標準化I/O庫第五節(jié)虛擬儀器軟件體系結構

測試應用軟件測試編程環(huán)境（AgilentVEE,NILabVIEW,NILabWindows/CVI等）儀器驅動器（ID）I/O接口驅動軟件（VISA）儀器軟面板GPIBVXI其它圖6-11虛擬儀器的軟件體系結構圖6-11虛擬儀器的軟件體