智能测试系统-第3章GPIB总线测试系统..

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GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用及发展

GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用与发展一、自动测试系统和测试总线的基本概念自动测试系统(Automatic Test System，ATS)指的是以计算机为核心，在程序控制下，自动完成特定测试任务的仪器系统。

与传统测试仪器不同，自动测试系统强调在计算机的控制下，由若干可程控的通用设备共同完成测试任务。

AST首先要解决的关键问题是程控设互相协议的问题，也就是接口总线问题。

测试总线是指可以应用在测试、测量和控制系统中的总线。

在专用测试设备中的总线包括GPIB （General Purpose Interface Bus）、VXI（VMEbus eXtensions for Instrumentation）、PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）、LXI(LAN eXtensions for Instrumentation）等总线。

二、基于GPIB总线技术的自动测试系统1、GPIB发展历程最初的GPIB是在1960年代后半期由惠普（当时称为HP-IB）开发的，用于连接和控制惠普制造的可编程仪器。

在引进了数字控制器和可编程测试设备之后，对来自多个厂商的仪器和控制器之间进行标准高速通信接口的需求也应运而生。

在1975年，美国电气与电子工程师学会（IEEE）发布了ANSI/IEEE标准488-1975，即用于可编程仪器控制的IEEE标准数字接口，它包含了接口系统的电气、机械和功能规。

最初的IEEE 488-1975在1978年经过修改，主要是出版声明和附录方面。

现在这个总线已经在全世界围被使用，它有三个名字：•通用接口总线（GPIB）•惠普接口总线（HP-IB）•IEEE 488总线由于最初的IEEE 488文档并没有包含关于使用的语法和格式规的叙述。

这部分工作最终形成了一个附加标准IEEE 488.2，用于IEEE 488（被更名为IEEE 488.1）的代码、格式、协议和通用指令。

电子论文-基于PXI及GPIB总线的自动测试系统设计

图1　自动测试系统结构简图图2　系统原理组成框图基于PX I 及GP I B 总线的自动测试系统设计崔　强,徐春荣,彭刚锋(中国航空计算技术研究所,陕西西安710068)摘　要:通过使用自动测试设备来代替大量专用测试设备,不仅可以降低成本,而且可以有效的提高测试效率。

介绍了基于PX I 总线和GP I B 总线的自动测试系统设计,从硬件和软件两个方面详细说明了系统的设计方法。

系统具有模块化、层次化和开放式的特点,便于维护和升级。

关键词:PX I ;GP I B ;自动测试系统中图分类号:TP336 文献标识码:A 文章编号:16712654X (2008)0520085203引言伴随着电子技术的飞速发展,测试设备的复杂性、多样性也在不断的提高。

它已由过去针对单个分系统为手动测试设计的专用测试设备,发展为针对整个系统自动测试而开发的通用自动测试设备。

组建通用自动测试系统(ATS )的基本要求和目标是:降低测试成本;减少测试技术风险;缩短测试系统的开发周期。

要达到以上要求,硬件设计必须采用先进、成熟的工业标准;软件设计也应遵循相应的技术规范,尽量采用成熟的商业应用软件平台,使测试在标准化、通用的测试平台上运行[1]。

根据当前测控技术的发展,电子系统自动测试设备普遍采用了虚拟仪器技术,基于VX I 、PX I 、GP I B 等标准总线技术构建测试系统,具有开放式的系统结构、强大的测试能力等特点。

1　自动测试系统结构ATS 的组成结构包括:人机接口单元(主控计算机、显示器、打印机、测试程序运行环境、测试程序等),测试资源(信号激励资源、采集测量资源),接口适配器(测试接口适配器、被测件专用子适配器),电源系统和开关组件等部分组成[2]。

本自动测试系统具体组成如图1所示。

1.1　系统硬件设计自动测试系统硬件由自动测试设备ATE 和接口适配器T UA 组成。

其原理组成框图如图2所示。

ATE 主要提供各被测件所需的硬件测试资源和系统自身运行所需的硬件资源。

基于GPIB总线的自动测试系统

基于GPIB总线的自动测试系统
王莹;陈健
【期刊名称】《广东工业大学学报》
【年(卷),期】2005(022)003
【摘要】实现了基于GPIB总线的多台数字化仪器与计算机的连接的自动测试系统并以带有GPIB接口的3台泰克公司的TDS 210示波器与计算机连接为例,介绍了在虚拟仪器平台上如何设置GPIB地址,利用GPIB接口实现多台示波器的波形和数据采样的自动测试系统,实验证明本方法是成功的.
【总页数】4页(P68-71)
【作者】王莹;陈健
【作者单位】广东工业大学,信息工程学院,广东,广州,510640;广东工业大学,信息工程学院,广东,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于GPIB总线的变频器自动测试系统设计 [J], 王刚
2.基于GPIB总线结构的视频指标自动测试系统 [J], 王宝石;程征
3.基于GPIB总线架构的控制电路自动测试系统及设计 [J], 张慧芳;张立荣
4.基于VXI-GPIB总线的自动测试系统设计与实现 [J], 杨彪;高优;姚莉娟
5.基于GPIB总线技术的自动测试系统设计 [J], 何进
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[信息与通信]GPIB自动测试系统的开发

Page 28
void GPIBCleanup(int ud, char* ErrorMsg) { printf("Error : %s\nibsta = GPIB0x%x iberr = %d (%s)\n", ErrorMsg, ibsta, iberr, ErrorMnemonic[iberr]); printf("Cleanup: Taking board offline\n"); ibonl (ud, 0); }
板级编程过程接口清除进入远控器件清除发程控命令读测量结果
Page 13
器件级编程过程器件清除发程控命令
读测量结果
二、函数及编程 1．板级编程
例：向地址为3的器件发公用命令*IDN?
ATS
接口清除
进入远控器件清除
函数 ibsic 函数 ibsre
DCL、SDC 封锁本地
发程控命令读测量结果
ATS
Page 7
ATS
Page 8
if (ibsta & ERR) { GPIBCleanup(Dev, "Unable to open device"); /* 函数GPIBCleanup在实验指导书的P10*/ /*也可直接处理 printf(“IEEE488 error ,iberr=%d”,iberr); */ return 1; } ( 2）iberr指出调用出错时具体的错误。值为0－28 （3）ibcnt和ibcnt1计数变量每次在GPIB母线进行输入和输出（READ,WRITE）操作时， ibcnt都会记下所传送的字节数。
Page 23
ATS
（5）int ibwrt (int Bd, void *wrtbuf, long count)—向器件发器件消息 wrtbuf—要发送的器件消息字符串所指向的变量器件消息（程控消息）用Ibwrite发出（6）int ibrd(int Bd, void *rdbuf, long 读回器件消息 rdbuf—读回的器件消息赋给变量*rdbuf count)—从器件

基于GPIB总线的变频器自动测试系统设计

基于GPIB总线的变频器自动测试系统设计
0 引言
微波变频器广泛应用于微波发射和接收系统中，是系统的关键部件，其性能的可靠性对整个系统至关重要。

随着通信技术的发展，变频器需要测试的技术指标越来越多，对测试系统的要求也相应提高。

传统的测试系统多为手动操作仪器读数记录，不仅耗费人力和时间，也容易出现操作失误或数据误判。

本文设计的基于GPIB 总线的变频器自动测试系统则实现了自动化测试功能，系统通过GPIB 总线将所需的仪器及射频开关矩阵连接到计算机上，操作人员完成测试系统与产品连接后，即可由测试系统完成自动测试。

自动测试系统提高了桌面测试及环境试验测试工作的效率和准确度，有效缩短了产品测试周期。

一、基于GPIB 的自动测试系统设计
本文介绍的变频器自动测试系统分为硬件和软件两部分，系统通过
GPIB 总线将工控机、开关矩阵和各个测试仪器进行连接，通过自动测试软件
分别对仪器状态进行设置，再按照编辑好的测试序列依次对变频器的各个性能进行自动测试，并对测试数据进行采集，记录在工控机内，同时显示最终结果。

二、系统硬件组成
该变频器自动测试系统包括工控机、显示器、射频开关矩阵、程控稳压电源、数字万用表、信号源、功率计、频谱分析仪、标量网络分析仪及测试电缆等。

系统连接如图1 所示。

智能测试系统-第3章GPIB总线测试系统

地址码的规定

GPIB接口系统中寻址是用DIO7~DIO1进行的。
其中 DIO7，DIO6表示哪种类型地址，DIO5~DIO1则可组成 31 个器件讲地址， 31 个听地址和 31 个副地址（ 11111除外）。副地址跟在讲地址和听地址后面构成扩展地址，不能单独使用。
程控仪器的地址设置
ON OFF

3. 远地消息和本地消息

远地消息：是指经过GPIB总线传递的消息。
它可以是接口消息，也可以是器件消息。在GPIB接口系统中，远地消息用大写字母表示，如ATN（注意）、SRQ（服务请求） MLA（我的听地址），LLO（封锁本地）等。

本地消息：是指一台仪器内部接口功能单元与仪器功能单元之间传递的消息。

接口消息是用于实现并管理各种接口功能的控制、挂钩和命令等信息的总称。它只能被接口本身所接收和使用；单线消息：用专线传送的消息称为单线消息。它们是： ATN ， IFC ， REN ， DAV ， NDAC ， NRFD，SRQ和EOI。多线消息：用多条 DIO 线传送的消息称为多线消息。
其中用5只开关作为仪器地址的设置开关，它对应总线的DIO5~DIO1。开关“ON”时为逻辑1，“OFF”时为逻辑0 。当GPIB ON处在ON位置时，仪器处于远控工作方式。
GPIB ON
只只 5 讲听
4
3
2
1
地址选择
3.3 GPIB接口功能
①听功能(L)：接收信号、数据； ②讲功能(T)：发送信号、数据； ③控功能(C)：通过微处理器发布各种命令； ④源握手功能(SH)：为讲功能和控功能服务； ⑤受握手功能(AH)：为听功能服务； ⑥服务请求功能(SR)：量程溢出、震荡器停止等意外故障发生时，主动向控者提出请求，以进行相应处理； ⑦并行点名功能(PP)：快速查询请求服务装置，速度快； ⑧远地/本地功能(RL)：选择远地或本地工作方式； ⑨器件触发功能(DT)：产生一个内部触发信号，以启动有关仪器功能进行工作； ⑩器件清除功能(DC)：产生一个内部清除信号，使某仪器功能回到初始状态。

第3章GPIB总线测试系统[60页]

听者是能够通过接口接收数据的仪器设备。
3.2.2 GPIB总线的描述
1. 数据线
数据线由DIO1~DIO8组成，并行传送8位数据，DIO1 为最低位，DIO8为最高位。数据线用于传递接口消息和器件信息，包括数据、地址和命令，它是可以输入也可以输出的双向总线。
2. 挂钩联络线
挂钩联络线一共有3根，分别是DAV，NRFD和NDAC。 DAV（Data Available）数据有效线 NRFD（Not Ready for Data）未准备好接收数据线 NDAC（Not Data Accept）未收到数据线
3. 接口管理控制线
接口管理控制线一共有5条，分别是ATN，IFC， SRQ，REN和EOI，用来控制系统的有关状态。 ATN（Attention）注意线 IFC（Interface Clear）接口清除线 REN（Remote Enable）远程允许线 SRQ（Service Request）服务请求线 EOI（End or Identify）结束或识别线
仪器功能进行工作； ⑩器件清除功能(DC)：产生一个内部清除信号，使某仪器功
能回到初始状态。
3.4 GPIB消息分类与性质
消息：在GPIB接口系统中，在总线上传送的所有信息统称为消息；
按消息的用途，消息可分为接口消息和器件消息；按消息传送路径的不同，消息可分为远地消息和本
地消息。
3.4.1 接口消息
四类
它们都是系统中作为控者的设备发布的，用作对其他仪器设备的管理信息。
1.通令（Universal Command）
采用GPIB总线互连的仪器、设备是多种多样的，它们有的很复杂，像计算机、网络分析仪等，有的很简单，如开关器、衰减器等。但从测试系统组建的角度出发，它们都是系统中的一个逻辑单元，仅是测试功能不同而已；

基于GPIB的自动测试系统的研究与实现

基于GPIB的自动测试系统的研究与实现GPIB自动测试系统是当前广泛采用的一种测试方式，它能够将虚拟技术、计算机技术与测试设备进行整合，具有测试速度快、准确性高以及功能强大的特点，从对自动测试系统需求的角度出发，对GPIB自动测试系统进行了系统的研究与分析，以此设计出系统完善的自动测试系统。

标签：GPIB测试系统；虚拟仪器自动测量系统就是指采用计算机对各个仪器进行控制，并且实现测试过程自动化的系统。

而计算机控制测试系统的自动化必须依靠仪器总线而实现，而GPIB 则是目前广泛采用的一种测试仪器总线。

其主要功能就是利用GPIB接口卡将若干个GPIB仪器连接起来，以此增强测试仪器设备的功能，进而实现高效灵活完成各种测量任务的要求。

1 测试系统的需求分析与总体设计1.1 系统的功能与要求该测试系统主要是对各种信息进行自动接收的设备，因此该自动测试系统主要就是利用GPIB总线将多台测量仪器与控制计算机进行连接，然后通过计算机控制系统实现与各个系统的连接，组建一个完整的自动测试系统。

目前自动测试系统的功能主要包括：一是计算机通过网络向各个接收机发送工作指令，实现对测试设备的控制；二是计算机通过GPIB接口，实现信号源、示波器以及网络分析器等仪表的自动控制与测试；三是具有计算与补充功能，系统可以根据幅度，计算出相应的幅度因子，进而存入到数据库中。

测试系统的测试参数要求：控制信号输出的频率范围、测量输出信号的幅度以及相位、能够实时显示各种测量的数值，并且能够及时存入数据库中。

1.2 系统总线选择测试总线的目的就是要求系统设计者要根据总线的使用规则去设计，将各个测试设备的接口与总线的接口实现一致，避免设备的单独设计连接，这样设计的最终目的就是实现了系统设计的简化程度，提高了系统的稳定性，促进系统的扩充与升级。

传统的电子设备都是建立在独立的平台中，这种设计所使用的端口为RS—232，这种设计是不适合现代测试技术发展的，尤其是GPIB总线的出现使得测试总线技术得到发展，GPIB是一种字节串行的位平行总线，其主要采取三线控制信号握手协议，能够将多台设备进行连接。

基于GPIB技术的自动测试系统设计

基于GPIB技术的自动测试系统设计1.基于GPIB技术的测试需求分析通用接口总线（GPIB）是当前广泛应用的一种组建自动测试系统的方式，它把计算机技术和功能强大的测试仪器结合起来，而基于GPIB的测试系统则是计算机技术和自动测试技术相结合的产物，具有功能强大、准确度高、测试速度快、可扩展性好等优点，因此广泛应用于测试工作的各个领域。

现在的新型仪器一般都配备有GPIB接口，从而可以把它和计算机连接起来，组成一个自动测试系统。

该系统不但提高了仪器的测量精度，而且具有数据处理的能力，并能用软件来取代硬件甚至完成硬件无法实现的功能。

一般来说，一个完整的测试系统由控制器、测试仪器、测试软件以及接口总线4大部分组成（如图1）。

图1 自动测试系统示意图要设计一个基于GPIB的测试系统，要利用GPIB总线将多台测量仪器与控制计算机相连，作为基于TCP/IP的上层网，组建一个完整的自动测试系统。

该自动测试系统的功能包括：（1）控制计算机能够通过局域网向各接收机发送各种工作指令及参数，实现对测试设备的各种工作方式的控制；（2）控制计算机通过GPIB接口，实现信号源、示波器、频谱分析仪、网络分析仪等仪器设备的自动控制与测试；（3）系统具有记录功能，可将测试参数和测量结果记录在数据库中；工作时，控制计算机一方面通过局域网通知接收机设置被测试设备的工作状态，另一方面设置仪器的工作状态，使系统工作在指定方式下，输出指定频率和幅度的信号，在接收单元的各通道输出端测量信号的幅度和相位。

2.基于GPIB自动测试系统的构建首先，构建GPIB测控系统时应从设备级别上尽可能地保证IEEE488.2兼容，使某一个厂商生产的控制器能很好地与另一个厂商生产的仪器协同工作。

其次，应从GPIB软件开发上做到IEEE488.2兼容。

IEEE488.2标准为GPIB控制器定义了15个必需的、4个可选的控制流程，以及2个必需的、6个可选的协议。

在开发GPIB软件时，应尽量遵循优先使用协议，其次使用控制流程，再使用传统的GPIB命令的原则。

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3.2 GPIB总线结构

GPIB总线是一条 24芯的无源电缆线，其中 16条为信号线，其余用作逻辑地或外屏蔽。
1. GPIB器件

采用 GPIB 总线互连的仪器、设备是多种多样的，它们有的很复杂，像计算机、网络分析仪等，有的很简单，如开关器、衰减器等。但从测试系统组建的角度出发，它们都是系统中的一个逻辑单元，仅是测试功能不同而已；为了简单和统一起见，把这些复杂程度和功能能力不同的、执行 IEEE488.2 协议的各种设备统称为 “GPIB器件”；简单的说，凡配备了 GPIB 接口的独立装置统称为器件。
第3章
GPIB总线测ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系统
第3章 GPIB总线测试系统
教学内容
GPIB特性 GPIB结构 GPIB接口功能 GPIB测试系统组建方法
GPIB
概述

（General Purpose Interface Bus）是国际通用的仪器接口标准，是专门为仪器控制应用而设计的。这套接口系统最初由美国HP公司提出，后被美国电气与电子工程师协会 (IEEE) 和国际电工委员会 (IEC) 接受为程控仪器和自动测控系统的标准接口，因此，也称 IEEE488 接口或 IEC625 接口，目前的协议是488.2。
3.4 GPIB消息分类与性质

消息：在 GPIB 接口系统中，在总线上传送的所有信息统称为消息；按消息的用途，消息可分为接口消息和器件消息；按消息传送路径的不同，消息可分为远地消息和本地消息。
器件功能接口功能本地消息
总线
接口消息器件消息
接口功能
器件功能
本地消息
1. 接口消息
多线接口消息

多线接口消息有：通令指令副令地址
3. 三线挂钩原理

系统内部每传送一个字节信息都有一次三线联络的过程，其时序如图。
DIO1~8 DA V NRFD NDAC ① ② ③ ④ ⑥ 第一字节 ⑤
4. 总线电缆及电缆接头

总线为24芯电缆: 16条信号线，8根地址线， 24芯簧片插头座。
5. 程控仪器的地址

要实现程控，系统中每一台仪器都必须有一个地址，控者可以通过寻址方法指令谁为讲者，谁为听者；一台程控仪器可以被分配一个或多个听地址，当控者呼唤到该仪器的某个听地址时，仪器就被受命为听者；仪器还可以分配一个或多个讲地址，当控者寻址到该讲地址时，仪器就被受命为讲者。
器件职能
在GPIB系统中，不同的器件承担着不同的任务，行使不同的职能，这些职能可归纳为控者、讲者和听者职能。 ①控者职能控者是对系统进行控制的设备，具有控制整个系统协调工作的能力； ②讲者职能讲者是通过接口发送各种数据和信息的设备； ③听者职能听者是能够通过接口接收数据的仪器设备。

2. GPIB总线描述
其中用5只开关作为仪器地址的设置开关，它对应总线的DIO5~DIO1。开关“ON”时为逻辑1，“OFF”时为逻辑0 。当GPIB ON处在ON位置时，仪器处于远控工作方式。
GPIB ON
只只 5 讲听
4
3
2
1
地址选择
3.3 GPIB接口功能
①听功能(L)：接收信号、数据； ②讲功能(T)：发送信号、数据； ③控功能(C)：通过微处理器发布各种命令； ④源握手功能(SH)：为讲功能和控功能服务； ⑤受握手功能(AH)：为听功能服务； ⑥服务请求功能(SR)：量程溢出、震荡器停止等意外故障发生时，主动向控者提出请求，以进行相应处理； ⑦并行点名功能(PP)：快速查询请求服务装置，速度快； ⑧远地/本地功能(RL)：选择远地或本地工作方式； ⑨器件触发功能(DT)：产生一个内部触发信号，以启动有关仪器功能进行工作； ⑩器件清除功能(DC)：产生一个内部清除信号，使某仪器功能回到初始状态。

接口消息是用于实现并管理各种接口功能的控制、挂钩和命令等信息的总称。它只能被接口本身所接收和使用；单线消息：用专线传送的消息称为单线消息。它们是： ATN ， IFC ， REN ， DAV ， NDAC ， NRFD，SRQ和EOI。多线消息：用多条 DIO 线传送的消息称为多线消息。
引脚分布

16条信号线按功能分为： 8根双向8位数据线 3根数据挂钩联络线 5根接口管理控制线引脚分配对应关系： 1~4：DIO1~DIO4 5 : EOI 6 : DAV 7 : NRFD 8 : NDAC 9 : IFC 10 : SRQ 11 : ATN 12 : 机壳地 13~16: DIO5~DIO8 17 : REN 18~24: 地
地址码的规定

GPIB接口系统中寻址是用DIO7~DIO1进行的。
其中 DIO7，DIO6表示哪种类型地址，DIO5~DIO1则可组成 31 个器件讲地址， 31 个听地址和 31 个副地址（ 11111除外）。副地址跟在讲地址和听地址后面构成扩展地址，不能单独使用。
程控仪器的地址设置
ON OFF
GPIB发展
Standard Commands for Programmable Instruments HP-IB成为 IEEE488 HP 设计 HP-IB 1965 SCPI被引入IEEE488 IEEE488.1-1987 IEEE488.2 修订IEEE488.2 NI提出HS488
1975
1987
1990
1992
1993
GPIB总线应用描述
主控机
GPIB
信号源
AFG310 DUT
示波器
示波器
3.1 GPIB的基本特性
①设备容量设备容量是指GPIB接口系统中仪器和计算机的总容量，通常可连接的仪器数目最多为15台； ②传输距离互连电缆的传输路经总长不超过20m，或者装置数目与装置之间距离的乘积不超过20m； ③数传速度最高可达1Mbyte/s； ④地址容量 GPIB标准规定采用 5个比特位的编码来表示地址，地址容量为 31个； ⑤信息逻辑总线上信息逻辑采用负逻辑，规定：低电平（≦ +0.8V ）为逻辑 “1” ，高电平（≥+2.0V）为逻辑“0” ； ⑥数传方式数据传输方式可以为：字节串行、位并行，双向异步传输。