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1、自动测试系统,测试系统控制器,本章内容简介,什么式测试系统控制器：在自动测试系中，能够通过数字接口总线向系统中的其他设备发送程控消息，并接收其他设备发回的响应消息的设备称为测试系统控制器。测试控制器的作用：测试系统控制器是测试系统的核心，在测试系统中起执行测试程序、控制测试系统操作的作用。测试系统控制器通常由特定功能的计算机担任，也称为测试控制机（或主控机）、测量控制机、测试控制器等。本章首先介绍测试控制器的基本功能和要求，然后对GPIB、VXI等几种典型的总线测试控制器进行详细分析，最后重点介绍测试控制器的标准驱动软件（VISA）。,第一节 测试控制器的基本要求,测试控制器的功能要求：对测试
2、系统的通信数字接口和系统总线资源进行管理的能力。向被测设备或仪器发送程控命令，使它们处于预定的工作状态。接收来自仪器或被测设备的响应消息（状态或测量数据）。响应来自被测设备或仪器的正常或异常事件中断。具有测试数据分析和处理能力，并能实现人机交互功能。,第一节 测试控制器的基本要求,测试控制器的硬、软件要求：任何一台计算机都可用作测试控制器,唯一必要条件是该计算机应具备符合工业标准的测试仪器数字接口，并具有操作该接口的驱动软件。硬件方面要求：在接口功能配置上，测试控制机除了具备普通的程控设备发送和接收数据的能力外，还必须具有对数字接口总线的控制和管理能力，即通常具有发起、组织和终止接口总线操作的
3、能力。软件方面要求：测试控制器首先应提供操作其相应数字接口的驱动软件。测试控制器还应提供用于编写测试程序的编程语言或开发环境，或者支持第三方的测试编程语言或开发环境。,第一节 测试控制器的基本要求,测试控制器的分类：根据所适应的数字接口总线：分为GPIB控制器、VXI控制器、MXI控制器、PXI控制器等。根据用途：可分为专用控制器、通用控制器。根据测试控制器的计算能力：可分为工作台和微型机。根据结构形式：测试控制器可分为台式、笔记本式或嵌入式等。接口转换设备：,第二节 GPIB总线测试控制器,本节要求（1）掌握GPIB总线控制器的主要特点；（2）掌握GPIB接口的一种设计方法。,第二节 GPI
4、B总线测试控制器,控者模型,IEEE488.1 bus,IEEE488.1 driver,programming environment,application program,controller,databyte,END,address,IEEE488.1 state conditions,control sequences,data messages,errors,IEEE488.1 bus signals,第二节 GPIB总线测试控制器,GPIB总线测试控制器的主要特点 具有GPIB接口至少提供五种GPIB标准接口功能：即控者(C)功能、听者(L)功能、讲者(T)功能、源方挂钩(SH)
5、功能、受方挂钩(AH)功能。,第二节 GPIB总线测试控制器,GPIB主控机的主要形式：“通用计算机 GPIB接口转换器 驱动软件/测试编程语言或开发工具”接口转换器及配套软件是这种控制器的关键；根据所采用的计算机总线，接口转换器有：PCI-GPIB、USB-GPIB、ENET-GPIB等多种类型，这些接口转换器基本上都支持IEEE488.2和SCPI 协议，并提供配套的I/O驱动软件。表6-1给出了几种典型的GPIB接口转换器及性能。,第二节 GPIB总线测试控制器,表6-1 几种典型的GPIB接口转换器及性能,第二节 GPIB总线测试控制器,GPIB接口的硬件设计 设计方案：采用功能完备的
6、GPIB接口电路芯片辅以必要的外围电路实现；特点：功能完备，规模较大；采用FPGA电路独立实现GPIB接口。特点：可更具需要裁减电路，可移植性强。,第二节 GPIB总线测试控制器,TMS9914 GPIA（通用接口适配器）内部结构,第二节 GPIB总线测试控制器,TMS9914的信号线：面向微处理器，共20条信号线，全部采用正逻辑；面向GPIB总线，共18条，全部采用负逻辑，与GPIB总线信号逻辑关系一致；电源线（+5V）、地线,第二节 GPIB总线测试控制器,TMS9914面向微处理器的信号线：8条双向数据线D0D7，与计算机的数据总线相连；3条寄存器选择线RS0RS2，配合读/写操作线用来
7、选择内部13个寄存器之一；片选线CE，低电平有效；写入线WE，低电平有效；读出线DBIN，高电平有效；中断请求线INT，低电平有效； DMA请求和允许线ACCRQ，ACCFR；复位线RESET；时钟线CLOCK，输入时钟频率500KHz5MHz。一条触发线TR。,第二节 GPIB总线测试控制器,TMS9914面向GPIB总线的信号线：16条信号线分别对应GPIB系统的总线信号；一条讲允许线TE，用作总线收发器的方向控制，表示数据总线上数据传递方向；一条控者线CONT，表示是否是作用控者，从而控制SRQ和ATN的方向；,第二节 GPIB总线测试控制器,TMS9914内部寄存器：13个,可读寄存器
8、：,可写寄存器：,第二节 GPIB总线测试控制器,辅助命令寄存器：用于控制片内若干附加的能力，并提供把某些本地消息输入到接口功能的一种手段。辅助命令共23条，操作方式：当Bit C/S=1时，该能力起作用；若C/S=0则取消该能力；若C/S=NA，则该位应发送0。,第二节 GPIB总线测试控制器,辅助命令寄存器,第二节 GPIB总线测试控制器,GPIB接口的硬件实现,第二节 GPIB总线测试控制器,GPIB测试控制器的软件ES-BASICC的GPIB库Windows下的GPIB动态链接库可视化自动测试环境,第三节 VXI内嵌式测试控制器,本节要求（1）掌握VXI内嵌式控制器的主要功能；（2）了
9、解VXI控制器的结构。,第三节 VXI内嵌式测试控制器,VXI总线系统测试控制器可以置于VXI主机箱之外，也可以置于VXI主机箱之内。置于VXI主机箱之内的测试控制器电气上必须具有VXI接口，结构上必须符合VXI模块结构要求，这种控制器称为VXI内嵌式测试控制器。,第三节 VXI内嵌式测试控制器,1内嵌式测试控制器的功能要求具有通用计算机的能力。与VME计算机总线和高性能的VXI仪器总线相容。支持VME总线周期操作和VXI总线字串行通信规程。具有VXI系统资源管理能力。通常插在0号槽，具有VME标准定义的系统控制板功能，并提供VXI总线系统的号槽资源（MODID寄存器和CLK10资源）。,第三
10、节 VXI内嵌式测试控制器,2内嵌式测试控制器的硬件组成,第三节 VXI内嵌式测试控制器,3内嵌式测试控制器的软件内嵌式控制器按结构包含基础软件和系统软件两个层次。基础软件又有两种：面向VXI总线的接口软件面向GPIB仪器的IEEE-488.2驱动软件,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,本节要求（1）了解GPIB-VXI零槽资源管理器的主要功能；（2）了解GPIB-VXI控制器的硬件和软件设计。,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,GPIB-VXI的主要功能 将GPIB程控代码转换为VXI命令，并在VXI主机箱内实时执行。提供VME标准定义的系统控制板的功能。提供标准VXI零号槽消息
11、型器件的功能。具有VXIbus资源管理器的能力。控制VXIbus系统的TTL和ECL触发线和相关协议。,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,GPIB-VXI的硬件设计总体结构,图6.5 一种GPIB-VXI的硬件框图,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,GPIB-VXI转换器的软件设计 监控软件VISA I/O驱动程序,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,1监控软件的主要功能GPIB-VXI资源管理器的监控软件驻留在EPROM中，主要完成以下个功能：硬件初始化。包括VIC068A、VAC068A、TMS9914复位以及数据区的初始化。VXI总线资源管理。执行默认的资源配置操作，并接
12、受用户命令修改配置。命令翻译。实现GPIB测试控制器的IEEE488.2命令与VXI总线命令的翻译。,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,2.资源管理器资源管理器在上电或收到“ *TST?”命令时执行，主要完成如下工作：（1）系统自检（2）器件识别（3）地址分配 （4）命令者/从者分层（5）分配IRQ线（6）向消息型器件发送启动正常操作命令,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,3. 命令翻译（1）GPIB消息的接收与发送（2）GPIB消息的处理（3）VXI服务请求的处理,第四节 GPIB-VXI零槽资源管理器,4.VISA I/O驱动软件,SCPI,第5节 虚拟仪器软件体系结构 （VI
13、SA）,本节要求（1）了解虚拟仪器软件体系结构VISA；（2）了解VISA资源类操作；（3）了解VISA基本操作和编程方法。,第5节 虚拟仪器软件体系结构 （VISA）,VISA （Virtual Instrumentation Software Archiecture）简介VISA是VXIplug&play（VXI即插即用）系统联盟制定的I/O驱动软件标准及其相关规范的总称 作为VPP规范的核心内容，VISA包括VPP4.x系列规范。VPP4.3：VISA库VPP4.3.2：文本语言的VISA实现规范VPP4.3.3：图形语言的VISA实现规范VISA是一种用来开发与VXI Plug&Pla
14、y兼容的仪器驱动器和应用程序的标准化I/O库。,第5节 虚拟仪器软件体系结构 （VISA）,图6-11 虚拟仪器的软件体系结构,测试应用软件,测试编程环境（Agilent VEE,NI LabVIEW,NI LabWindows/CVI等）,仪器驱动器（ID）,I/O接口驱动软件（VISA）,仪器软面板,GPIB,VXI,其它,图6-11 虚拟仪器的软件体系结构,第5节 虚拟仪器软件体系结构 （VISA）,一个简单的VISA程序#include #include void main ()viSession defaultRM, vi;char buf 256 = 0;viOpenDefault
15、RM( ,第5节 虚拟仪器软件体系结构(VISA),基本VISA函数介绍创建系统资源：viOpenDefaultRM() 开启通信通道：viOpen()格式化输入输出：viScanf(), viPrintf()关闭通信通道/关闭系统资源：viClose()两个重要的数据类型：viSession：会话对象，系统通过会话对象与设备通信。viStatus：状态数据，表示每次VISA操作是否成功。0：成功，非0：具体的错误代码,第5节 虚拟仪器软件体系结构(VISA),ViStatus viOpenDefaultRM(viSession *pvi)功能：为VISA会话对象 vi 建立包含VISA系统中
16、所有设备信息的数据。在以后的操作中，程序可以使用vi中的信息，创建与系统中设备通信的通道。输入参数：pvi 指向一个会话对象的指针。 函数的返回值：操作成功与否的状态码。举例：viSession videfaultrmviOpenDefaultRM( ,第5节 虚拟仪器软件体系结构(VISA),ViStatus viOpen (viSession sesn, viRsrc name, viAccessMode mode, viUInt32 timeout, viSession *vi);功能：创建一个会话参数： viSession sesn：指向系统资源的会话，该会话用viOpenDefaul
17、tRM() 创建。viRsrc name：地址描述符字符串（参见下页表格）。viAccessMode mode：访问模式。viUInt32 timeout：访问超时时间值。viSession *vi：指向要创建的会话的指针。,第5节 虚拟仪器软件体系结构(VISA),地址描述符字符串表：参见VPP43.pdf文档4.3.1：AddressString,第5节 虚拟仪器软件体系结构(VISA),举例：,ViStatus status; /* For checking errors */ViSession defaultRM, instr;status = viOpenDefaultRM(,第5节
18、 虚拟仪器软件体系结构(VISA),ViStatus viClose( ViObject vi );作用：关闭会话/关闭系统资源。参数： ViObject vi：有效的vi会话对象。举例：,status = viOpenDefaultRM(,第5节 虚拟仪器软件体系结构(VISA),ViStatus viScanf(ViSession vi, ViString readFmt, .);功能：格式化输入，类似C中的scanfViStatus viPrintf(ViSession vi, ViString writeFmt, .);功能：格式化输出举例：,viPrintf( vi, “%sn”, “*TST?” );viScanf( vi, “%d”, ,
