现代电子测量技术教案.ppt

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1、现代电子测量技术,电子信息工程学院 王化深,Modern Electronic Measurement Technology,目 录,第一章 概述 第二章 数字示波技术第三章 数字化信号发生技术第四章 数据域测试技术第五章 自动测试系统,本课教学安排1、课程安排课堂教学 14学时实验（二个整天）15学时考试：1学时2、考核成绩总成绩=考试（50）+实验（20+30）,第一章 概述,第一节 经典电子测量技术1、测量数据处理2、显示测量技术3、频率测量技术4、电压测量技术5、信号发生技术6、频域测量技术,第二节 现代电子测量技术1、数字化测量技术2、智能化测量技术3、虚拟化测量技术4、自动测试系统

2、,第一章 概述,第二章 数字示波技术,第一节 数字存储示波器的组成和原理1、数字存储示波器的组成（Digital Storage Oscilloscope，简写DSO）,实际的数字存储示波器通常将模拟示波器的功能融合进来，一种典型的结构如下:,2、信号采样 数字存储示波器均采用实时采样和非实时采样相结合的方法（取样技术），信号采样的关键实现部件是A/D转换器。对观察非周期信号和瞬态信号，实时采样方法能更好地进行处理和分析。3、波形的存储 把每个离散的模拟量经A/D变换后，就可以得到相应的数字量。如果设法把这些数字量存到存储器中，就相当于把一个模拟波形以数字量的形式存储起来，这可利用微处理器来实

3、现。如图：,对于非周期的单次波形以及频率较低的周期波形，必须用实时采样的方法。采样、变换和存储方案,4、存储波形的显示 把存储器中的数据，按地址顺序取出，并经D/A还原为原来的模拟量，同时将地址按顺序送出，并经D/A转换成阶梯波。把前一模拟量送到示波器的Y轴，把阶梯波送到示波管的X轴（作扫描），这样就能把被测波形显示在屏幕上。如图：,第二节 数字存储示波器的特点,数字存储示波器与模拟示波器相比有下述特点（1）长期存储波形（2）信号的采集和存储与显示过程分离（3）具有多种触发方式 能显示触发后的信号，能显示触发前的信号，毛刺触发、脉宽触发、窗口触发、逻辑组合触发、状态触发以及电视视频信号触发等（

4、4）具有多种显示方式定格显示 刷新显示 滚动显示（5）便于进行多波形分析比较（6）采用数字技术提高测量精度高（7）采用微处理器控制，具有智能仪器的特点,第三节 数字存储示波器的主要技术指标1、最高采样速率 采样速率是指单位时间内对模拟输入信号的采样次数。最高采样速率由A/D变换器的转换速率来决定。采样速率通常以采样脉冲的频率（Hz）、每秒的采样样本点数及存储的数据位数来表示。在实际应用中，采样速率可根据所设定的示波器扫描时间因数Dx（t/div）来选择，但其上限则由示波器的最高采样速率所限制。当扫描时间因数t/div确定之后，采样频率fs的计算公式为：fs=n/T式中：n为对应于示波器屏幕水平

5、线每格的采样点数；T为每格的扫描时间。例如：扫描时间为10s/div，水平通道D/A转换器采用10位D/A，示波器水平方向分为10个格，则每格采样数为1024/10=102.4点，采样频率fs为10.24Ms/s。,2、系统带宽 数字存储示波器在存储工作方式下的带宽（存储带宽）是以有效存储带宽和等效存储带宽来表征的。有效存储带宽表征采用实时采样方式时可测量正弦波信号的最高频率；等效存储带宽表征采用非实时采样技术时可测量正弦波信号的最高频率。数字存储示波器的有效存储带宽两种定义目前尚未统一。一种是用A/D转换器采样速率的一半来定义，即按照奈奎斯特频率极限给出，称为最大存储带宽。另一种是Tektr

6、onix公司首先提出了另一种较为合理的存储带宽的定义，即：有效存储带宽=最大采样速率/K其中，K的取值，在使用光点显示时约等于25；使用矢量内插显示时约等于10；使用正弦内插显示时约等于2.5。若非实时采样，其等效存储带宽等于示波器的模拟带宽。,3、测量分辨率和测量精度测量分辨率包括电压分辨率（垂直分辨率）和时间分辨率（水平分辨率）。电压分辨率 电压分辨率指每个采样点的模拟量对应二进制数字的位数，也就是对信号（Vp-p）所能识别的最小电压等级。电压分辨率由A/D变换器的分辨率决定。时间分辨率 时间分辨率表示对模拟信号相邻两个样点之间时间间隔的分辨能力，常以位数（bit）、每格多少点（点/div

7、）或相邻数据点的时间间隔（s）来表示。,4、存储容量 存储容量又称记录长度，表示数字存储示波器获取被测信号长度的能力。示波器的存储容量用存储器能够存储的最大存储字数来表示。数字存储示波器的存储器通常采用1K、4K、甚至2M字及以上的高速半导体存储器。除采集存储器外，还有用于存储多个波形的低速大容量显示存储器和保持存储器，但它们的存储容量并不表示获取信号的能力。在实际应用中，存储容量必须按照存储波形的长度、细节要求的点数（时间分辨率）和仪器限定的时基速度进行选择（对单次信号还取决于采样速率）。在有些情况下，采集存储器可串联或分开使用。,5、动态范围 动态范围指可测量的最大信号与可分辨的最小信号之

8、比，常用对数值dB表示。动态范围=20log（A/D变换分级数）电压分辨率每增加 1bit，分级数增加一倍，分级误差减小一半，动态范围扩展 6dB。6、通道数 通道数指数字存储示波器能够同时存储的模拟信号个数。,第四节 数字存储示波器中的关键技术1、高速信号采集技术 比较式A/D变换器 逐次逼近比较式属于反馈比较式变换器，速率不是很快，故高速数字存储器都采用非反馈比较式A/D变换器，如串并行 A/D变换器、并联比较型A/D变换器等。快速并行比较式（“闪烁”变换）A/D变换器是全并行比较式高速变换器，它在比较式变换器中变换速率最快，但这种变换器使用比较器较多，且分辨率每增加一位，比较器个数便增加

9、一倍，使分辨率的提高受到限制。由于电路复杂，所以制造困难，价格也贵。,电荷耦合器件（CCD）A/D变换器 电荷耦合器件是由许多相距很近，且具有内部电荷转移通道的MOS电容器组成的一维或二维阵列。在加上适当的时钟信号后，在这些MOS电容器之间能够发生电荷沿某一方向的转移。利用CCD器件的快写慢读（电荷转移输出）特性，可以很方便地构成高速数据采集系统。如图：,扫描变换管A/D变换器 扫描变换技术是一种转换存储方法，它利用扫描变换管实现高速A/D变换。通常分为电流型和电压型，电流型A/D变换器转换速率快。扫描变换管与示波管并行工作。扫描变换管工作时，最初是把波形记录在很小的靶面上，然后通过电子束扫描

10、靶面，以图像信号输出的形式把记录的波形抹掉，取出存储信号，经通常的A/D变换器有效地变换后，存储到半导体存储器中，供示波器的CRT显示。这种变换器记录速度高，它的等效采样速率可达 25Gsample/s100Gsample/s。当扫描变换采用更先进的二极管矩阵靶时，它可数字化的瞬态信号（或重复信号）高达6GHz。,数字化照像系统（DCS）数字化照像系统是一种完全不同于传统数字化波形的方法。它利用具有CCD技术的扫描转换录像机，捕获任何模拟示波器屏幕上的波形，使模拟示波器获得数字化和信号处理能力。DCS主要由视频录像机、帧存板、电缆及相关的软件组成。并配有不同的接头，供不同示波器联接用，帧存板插

11、入PC机扩展插槽内。,2、经典显示技术 光点扫描式显示 光栅增辉式显示 光标和字符的显示,3、插值显示技术 线性插值 线性插值是在两个采样点之间插入数据点，且采样点和各插值点处于同一条直线上。对于正弦波形而言，采用线性插值后，每周期仅需要约10次采样就能使波形清晰。正弦插值正弦内插显示是对数据进行sinx/x函数运算后用曲线将各数据点连接起来。采用正弦插值在显示正弦波时，每周只需2.5次采样就能精确地重现这个正弦波，这个数值已接近理论值。正弦插值还能防止在正弦波测量期间发生包络误差。,4、触发方式 数字存储示波器除具有模拟示波器通常的触发外，还具有预置触发观察能力。数字存储示波器中的预置触发功

12、能，是以触发点为参考，灵活地移动存储窗口和显示窗口。通常，预置触发是由延迟触发实现的。延迟触发有“+”延迟触发和“-”延迟触发。这样，有了预置触发功能后，便可以设置不同的延迟字，根据需要在屏幕的范围内观测波形的各个部分。,第五节 数字存储示波器的应用 1.数字存储示波器的选择 确定经常测试的信号类型，确定数字存储示波器的存储带宽。根据信号细节分析的要求，确定示波器的测量分辨率等指标。确定数字存储示波器的数据处理分析能力。对仪器的性能和价格做出综合考虑。,2.数字示波测量方法（1）时间和电压的测量（2）尖峰干扰的测量 利用峰值检波模式在宽范围内捕捉尖峰干扰 利用毛刺触发功能测量尖峰波形除了上述的

13、测量应用之外，数字存储示波器还被广泛地用于电信、电气、机械、材料试验分析、生物医学、电子、国防科研以及其他如地震、激光和纺织等各种科研和生产领域。,你能利用计算机的软硬件实现数字存储示波器功能吗？,第三章 数字化信号发生技术第一节 间接频率合成技术概述基本环、混频环、倍频环、分频环多环合成单元、混合环,第二节 直接数字频率合成技术一、基本DDFS的工作原理 基本DDFS功能方框图如图2.1所示。它基本上由五部分组成：频率码锁存器（FR）、相位累加器（PA）、ROM（正弦表）、D/A变换器、低通滤波器（LPF），在时钟的统调下工作。,二、基本DDFS的设计设 为所需输出频率。用 代替t，则以时钟

14、周期 为取样间隔的正弦取样值为 最小相位间隔应是 式中AROM的地址线位数。而最小频率间隔（相邻两个频率点之差，即频率分辨力）应是 式中N相位累加器的位数，一般N都大于A。于是输出频率可以写成 最高输出频率时钟频率/4,设计举例：若要求DDFS输出频率为1Hz10kHz频率间隔1Hz，试设计其各部分参数；若要求输出频率为4.096kHz，k值是多少？,设计思路：根据题目要求，主要考虑与频率有关的参数：时钟、累加器位数N、频率码k；最低频率就是分辨力；最高频率时钟频率/4。,第三节 DDFS应用与拓展1、线性或对数变化频率码实现扫频信号发生器2、ROM存储任意函数值实现任意波形合成3、将调制信码

15、加至频率码寄存器实现调频信号发生器4、增加相位码寄存器实现相位可调及调相信号发生器5、加程控放大器或程控调整D/A参考源实现幅度可控6、与PLL结合实现混合环,第四节 DDFS的特点1、任意波形发生2、跳频速度极快3、频率分辨率可以任意4、频率、相位、幅度可控5、频率覆盖率高6、频率受器件限制不可能太高7、可软件实现频率合成,第四章 数据域测试技术第一节 数据域测试技术概述 数字系统相对于模拟系统其信号的特点是：1、绝大部分数字信息都是多位传输的；2、数字信号是时序传递的，是数据流；3、有的信号只出现一次，有的信号虽重复出现，但是非周期性的；4、造成系统出错的误码常混在一串正确的数据流中，只在

16、出错后才能辨认出来，常要求查找其原因；5、数字信号的速度变化范围甚广；6、数字信号是脉冲信号。,第二节 逻辑分析仪原理1、逻辑分析仪组成数据获取和数据显示两大部分组成。前者捕获并存储所需观察分析的数据，后者用多种形式显示数据。包括输入电路（探头）、数据获取、数据存储、数据触发和数据显示几个电路部分。逻辑分析仪组成如下图：,2、逻辑分析仪数据获取逻辑分析仪（LA）分为两大类：逻辑状态分析仪（LSA）：分析数据流逻辑状态逻辑定时分析仪（LTA）：分析时序图逻辑关系如图：,数据信号的获取是通过多通道探头及其他电路组成的。通常有8个以上的通道。为了不影响被测点的电位，每个通道都有高阻抗的探头接入被测点

17、。每个通道的输入信号，首先接入由比较器组成的逻辑电平变换器，其阀值电平可调，以使其输出电平和仪器所用逻辑元件的电平相适应。输入探头有数据探头和时钟探头两种，结构大体相同。时钟输入探头和数据输入探头的区别，仅在于时钟输入经变换后，根据需要可产生正沿和负沿的时钟输出。数据输入只有在所选时钟到来时才能打入寄存器暂存下来。使用者可根据需要选择时钟的作用沿。数据获取如图：,3、逻辑分析仪采样方式变换器（探头）的输出用时钟脉冲周期性地取样。如果时钟脉冲来自被测系统，取样是同步的；若时钟脉冲由仪器（LA）内部产生，它与被测系统的时钟无关，则取样是异步的。无论何种逻辑信号分析方案，都是在取样时钟到来时才取样并

18、存入数据的。基本的数据捕获方式有两种：取样模式和锁定模式。前者利用取样时钟来判断变换器输出逻辑电平的高低，用于获取一般的数据信号；后者主要用于判断锁定“毛刺”信号。取样模式如图：,锁定模式如图：,锁定模式利用取样脉冲之间到来的钟尖毛刺脉冲（它往往是逻辑电路误动作的主要原因），在随之而来的时钟到来前，将其先行bit取样值的极性反转并输出，随之而来的时钟到来时，恢复其原取样值，这就实现了对毛刺的锁定。,锁定模式利用取样脉冲之间到来的中间毛刺脉冲（它往往是逻辑电路误动作的主要原因），在随之而来的时钟到来前，将其先行bit取样值的极性反转并输出，随之而来的时钟到来时，恢复其原取样值，这就实现了对毛刺的

19、锁定。电路如下图：,同步取样方式是利用被测电路的时钟或某些信号作为逻辑分析仪的时钟进行取样。这个从被测电路取得的时钟，对逻辑分析仪来说是外时钟。同步取样能保证逻辑分析仪按被测系统的节拍工作，获取一系列有意义的状态。主要用于分析被测系统的逻辑状态。异步取样方式采用等时间间隔的时钟，通常是利用逻辑分析仪内部的多种不同周期的取样时钟。可以做到快速采样。异步取样所采集的是等时间间隔离散点上的数据。如果时钟周期选择恰当，CRT上显示的图形基本上能反映信号的电平随时间的变化，主要用于被测系统时序分析，但必须选择合适的时钟速率。如图：,4、逻辑分析仪的数据存储在逻辑分析仪中，被捕获的数据是利用RAM并以先入

20、先出（FIFO）方式存储。因而在存储器存满以后，新的数据将覆盖旧的数据。大多数逻辑分析仪用等时间间隔取样和存储，它总是要求具有尽可能大的存储容量。每个取样时钟的到来，存储器总深度中的一个单元被利用。过渡存储法则用两个存储器，一个存储数据，另一个存储时间。它仍然由时间间隔固定的脉冲来取样，如果某一次取样和下一次取样的结果不同，则老数据被装入数据存储器，老数据重复的次数，即其持续时间被装入时间存储器。,过渡存储法概念图,选择性存储：为了有效地利用分析仪有限的存储单元，或者仅选择数据流中的特殊部分加以存储，往往附加一个时钟限定条件，由它来决定取样时钟的有效或无效，实现数据的选择性存储。,5、逻辑分析

21、仪的数据触发 为了对数据流进行存储和分析研究，应该将数据流分成若干段落，这些数据段落的分界点或参考点就选用数据流中的某个特殊数据字。当这个选定的数据字在某一时刻出现时，即产生一个脉冲作为触发标志。触发可用来选择数据流中对分析有意义的数据块，即在数据流中开辟一个观察窗口。这个窗口的全部数据叫做一个跟踪。也就是说跟踪是逻辑分析仪采集并在CRT上显示出来的一组数据。触发用来决定跟踪在数据流中处于什么位置。,（1）基本触发方式逻辑分析仪最基本的触发方式是始端触发、终端触发和与这两种触发方式相配合的延迟触发。始端触发：又叫触发开始跟踪，是指逻辑分析仪在被触发时的数据（叫触发字）为存储、显示的第一个有效数

22、据。触发字后面的数据将继续存储，直至存储器存满为止。终端触发：又叫触发终止跟踪。在触发以前，逻辑分析仪就向存储器中存储着数据。当存储器存满以后，逻辑分析仪才开始搜索触发字，与此同时仍继续用新数据更新存储器中的旧数据。一旦发现触发字或触发事件，就立即停止存储。因此触发字就是存储和显示的最后一个有效数据。如下图：,延迟触发延迟触发是与始端触发和终端触发配合工作的。即在触发产生时并不立即进行跟踪，而是经过一定的延迟才跟踪。延迟的对象主要有两种，一种是时钟延迟，一种是事件延迟。前者称为字延迟，即触发后，经过一定的取样时钟数后才开始或终止存储有效数据（视选用始端触发还是终端触发而定）。后者通常是对触发字

23、进行延迟，即检出一定数目的触发字后再触发。事件延迟也可以对特定的其它事件进行延迟。如下图：,（2）序列触发 一般来说，触发条件（触发字）在数据流中出现较为频繁，为了有选择地存储和显示特定的数据流，可以利用发生了某一条件后的触发条件来触发。这样只要数据流中未出现此条件，则频繁发生的触发字都不能进行有效的触发。只有当触发使能条件满足之后，继而出现触发字时，该触发字才是有效的。这就使得故障较容易发现和排除。两级以上的序列触发称为使能触发或导引触发。如图:,（3）计数触发 在软件中经常遇到嵌套循环。如果在逻辑分析仪的触发逻辑中设立一个“遍数计数器”，那末就能针对某次需观测的循环进行跟踪。这种触发方式为

24、计数触发。如图:,（4）触发限定触发限定是限定触发字，增加一些通道来约束或选择所设置的触发条件。这些附加通道称为限定通道。限定通道的内容不存入存储器，也不显示，它仅影响触发字的选择，对一已触发之后获取的数据无影响。与触发利用触发字和另外一个通道的信号之逻辑与（AND）来进行触发，即为“与”触发。当利用计算机运行时的一个特定数据单位和系统时钟的逻辑与组成触发时，这种触发功能特别有利。此外，当利用更多的控制信号和触发字组成与触发功能时，可以大大地扩展分析仪的触发功能，例如，利用多级触发限定，就可以选定符合特定条件的数据流进行触发。,或触发利用触发字和另外一个通道的外部信号的逻辑或（OR）来进行触发

25、，即为“或”触发。在故障原因较多，而发生的次数又较少，且难于捕获，并且又要记录下来的故障数据，利用这种触发功能是特别有利的。手动触发手动触发的实质，就是手动停止进一步的数据捕获。利用手动控制产生触发信号，可以在任何时刻加触发。它可以应用于比其他触发要优先的情况下。在测量时，无论由于什么原因（例如，使能触发条件满足不了以及用外部时钟取样，但外部时钟中断等），即使数据尚未采集完毕，也要强制显示测量数据时，可以采用手动触发。,6、逻辑分析仪的数据显示 逻辑分析仪在触发信号到来之前，不断捕获和存储数据，也不断丢失一些老数据。触发信号的到来和数据捕获算法完成时，仪器即转入显示阶段。一般的逻辑分析仪都采用

26、CRT显示。存储器中的数据是原始数据。原则上可以将它们转换为任何希望的形式显示出来，便于用户分析和应用。通常分析仪CRT屏幕上显示的数据可以是数据域的、时间域的、点图以及D/A等形式。,（1）数据的时域显示 将存储于存储器的数据，变换成波形与时间关系的格式。屏幕上的波形与电子示波器显示的波形十分相似。其主要区别是：a.逻辑分析仪CRT屏幕上的波形，只有两种逻辑电平，只有取样时钟到来时，才可能有逻辑电平的变化；b.逻辑分析仪CRT屏幕上的波形，是由存储器中的数据变换而来的，因此，屏幕上的波形是非实时的，它主要体现系统通道信号的时序关系。如图：,（2）数据域显示 将数据用“1”、“0”组合的逻辑状

27、态表或真值表的形式显示。状态表的每一行，表示一个时钟脉冲对多通道数据捕获的结果，它代表一个数据字。为了方便于软件测试，还可将存储器中的数据通过适当的变换，以其它的状态方式显示出来。常用的显示方式：反汇编显示,地址 操作码助记符 AO LDA AO1 12 AO2 34 1234 Data 指令的执行周期 AO十3 下一指令,b.D/A显示,c.映射图显示,d.比较显示,e.直方图显示,时间直方图,标号直方图,第三节 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪是在数据域中，用以解决测试难题的通用的数字工具（Digital tool）。尤其在电子计算机、微处理机系统中，它能实时地进行软、硬件的各种测量。1、选用2

28、、使用3、分析4、存档,问题：你能利用计算机的强大软硬件功能实现逻辑分析仪吗？,第五章 自动测试系统与虚拟仪器第一节 自动测试系统分类（1）第一代：常见的主要有数据采集系统、自动分析系统等。系统的控制采用计算机或其它一些简单的逻辑和定时电路。（2）第二代：采用标准的总线接口，系统中所用的计算机、程控仪器、开关等均配有标准化的接口电路。用统一的总线电缆将各器件连接起来。（3）第三代：计算机软件不仅承担系统控制和通信功能，也开始代替传统仪器中某些硬件的功能。,第二节自动测试系统总线技术（1）GPIB技术HP-IB、IEEE-488（IEEE-488.2）、GPIB、IEC-625 一种并行方式的外

29、总线，包括8条数据线、5条控制线、3条挂钩线和8条地线，采用比特并行、字节串行的双向异步通讯方式。传递消息为负逻辑的TTL电平，数据传输速率一般为250500KB/s，最高可达1MB/s。接口系统内仪器数目最多不能超过15台。一个系统所使用的电缆总长度不能大于20米。（2）CAMAC系统CAMAC系统是一种总线型的模块化仪器和数字接口系统系统。标准化程度高、数据传输速率高和应用范围广。,（3）VXI 总线系统VXI总线是“用于仪器的VME总线扩展”的简称。具有以下特点：开放式标准B.高速数据传输：32位并行方式的内总线 C.对仪器功能的有利支持：在VME计算机总线的基础上增加了适合仪器应用的总

30、线 D.灵活性：支持四种模块尺寸，支持8位、16位、24位和32位数据传输 E.测试系统小型化、低成本、高可靠性和可维护性,（4）PXI总线系统是PCI在仪器领域的扩展，是开放式、模块化仪器总线规范。支持32位或64位数据传输，最高数据传输速率可达132或528MB/S。,第三节 GPIB系统 1.GPIB系统的基本组成如图所示，由器件、接口和总线三部分组成。,器件凡配备了 IEEE 488.1接口的独立装置称为器件。按器件在系统中运行功能不同可分为三类：控者器件、讲者器件、听者器件在自动测试系统中仪器、计算机的接口部分与标准电缆的总和称为接口系统。每台仪器可以划分成三个部分：初级接口、次级接

31、口和仪器本体。其中次级接口与仪器本体都是与仪器特性紧密相关的，这两部分结合在一起称为器件功能。任何仪器的器件功能都由仪器设计者自行处理，不受接口标准的约束。如图：,初级接口的设计必须符合有关标准的规定，设计者无权更改。次级接口一般与器件功能密切相关的接口电路。,总线通过无源的标准电缆把各器件连接在一起，各对应管脚线是并联的，称为总线结构，如图：,地址容量地址即器件（计算机和仪器）的代号，常用数字、符号或字母表示。,2、GPIB总线结构和信号线GPIB系统总线共有16条信号线，分为三组。（1）数据线 8条（DIO8DIO1）数据线的脚标是l8，而不象计算机CPU的数据线脚标是07。通过8条线传输

32、双向多线消息。规范没有限制在这8条线上传递器件消息的编码方式，可以采用二进制编码，BCD编码，7比特的ASCII码（第8比特可做为奇或偶校验用，也可以不用）。目前用得最多的是ASCII码。,（2）数据传输管理线3条GPIB系统定义了3条数据传输管理挂钩线，其工作过程称为三线挂钩。DAV（Data Valid）“数据有效”线该线由发送消息的一方控制，只有当DAV1时，表示总线上的数据有效，收方才可以接收。如果DAV0，即使总线上有消息，收方也认为是无效的，不予接收。NRFD（Not Ready For Data）“没有准备好”线该线是受接收器件共同控制，当接收器件中至少有一个器件没准备好时，NR

33、FDl。只有当所有接收器件全部准备好时，才有NRFD=0。,NDAC（No Data ACcept）“数据未接收”线该线也是受接收器件共同控制。当接收器件中至少有一个器件对总线上的消息没有收完时，NDACl。直至所有接收器件全部接收完时，NDAC才会为0。三线挂钩过程：当发送消息一方要发送一个字节时，首先将数据送至数据总线上，但此时DAV0，收方不能接收，发送一方检查NRFD是否为0，一直等到NRFD0，表示收方全部准备好，发送一方令 DAV 1，收方开始接收，直至全部收方都接收完。这时 NDAC 0，发送一方也令DAV0，宣布数据无效，并将总线上的数据撤掉。如果发送新的字节，将再次重复上述过

34、程。举例说明。,源方令DAV0（高电平），说明母线上数据无效。受方NRFD l，NDACl。t-2时刻，源方检查 NRFDNDAC=0（即RFDDAC=l），如果 RFDDAC=1，说明所有受者都处于AIDS态，即无受者，,挂钩将无法进行。如果RFDDAC=0，说明可以挂钩，此时源方将数据放到DIO母线上。,t-2t0，数据在DIO母线上的稳定时间。t-1时刻NRFD=0，说明全部受者都已准备好接收数据了。t0时刻，源方发现NRFD0后，宣布DAVl，数据有效。t1时刻，速度最快的第一个受者开始接收，进人 ACDS态，使 NRFDl，表示不需要准备了。此后其它受者也开始以各自速度接收母线上同一

35、数据。,t2时刻，速度最快的受者已接收完毕，但其它受者尚在接收，所以NDAC仍为1。t3时刻，速度最慢的受者已接收完，此时NDAC0。t4时刻，源方令DAV0。t4时刻，源方内部产生，并将数据从母线上撤掉。t5时刻，受者进人 ANRS态，令 NDACl。进行第二个字节的数据异步传输时将重复上述过程。,（3）管理线（或称接口控制线）5条 ATN（ATenNion）“注意”线 IFC（InterFace Clear）“接口清除”线 REN（Remote Enable）“远控可能”线 EOI（End Or Identify）“结束或识别”线 SRQ（Service ReQuest）“服务请求”线,3

36、、GPIB系统的消息编码与传递（1）消息分类按内容分，可分为接口消息与器件消息。接口消息接口消息由控者发出的，包括通令、指令、副令、地址等消息，其判别标志是ATN1。控者在发布接口消息时激励 ATN线为 1，各器件收到 ATNl时，就可确认在 DIO8DIO1上收到的消息为接口消息。“通令”是指所有器件都必须接收的命令。“指令”是指定系统中一个或几个器件接收的命令。“副令”是在指令后紧接着发出的补充命令，供指定的器件接收。,器件消息器件消息是讲者发出的，包括DAB（数据字节）、PDB（程控数据，又称程控命令）、STB（状态字节，又称状态拜特），其判别标志是ATN=0。,按来源分，消息可分为远地

37、消息和本地消息。远地消息凡经过总线传递的消息称为远地消息。它可以是接口消息，也可以是器件消息，可以是在DIO线上传递消息，也可以是在管理线或挂钩线上传递的消息。本地消息有一个器件内部无论进行测量、挂钩、数据传递、数据处理，器件功能与接口功能经常需要相互传递消息。从器件的器件功能传到接口功能的消息称为本地消息。本地消息只能在器件内部传递，不容许将本地消息传到总线上，更不容许一台器件的本地消息传到另一台器件去。,接消息使用信号线的数目分类，可以分单线消息和多线消息。单线消息只使用一根线传递的消息称为单线消息。如 REN、ATN、DAV等。多线消息使用二根或多根信号线传递的消息叫多线消息。从上述三种

38、分类方法不难看出，同一种消息可能具有多种名称。例如IFC是单线、接口、远地消息；rdy是器件、本地消息。因为rdy不使用信号线向外发送或接收，所以不能按单线或多线消息去分类，MLA（我的听地址）可称为远地接口多线消息。,（2）消息的传递GPIB系统中需要传递的消息种类繁多，在设计仪器时，必须使各种消息的流通渠道径渭分明。下图是一个器件的接口电路，同时也是消息传递的路径示意图。接口电路大体可划分为三个区域：接口功能区、消息编码逻辑区和器件功能区，前二种属初级接口，后者属次级接口。,4、GPIB系统的接口功能,5、常用编程操作序列而且可以为编制测试程序及系统管理程序打下基础。（1）初始化序列分以下

39、几个过程：上电初始化包括控者接口板自身配置。装入系统各器件的听讲地址、程控码，建立数据文件 等，有的采用人机对话方式，采用高级语言编程或是汇编方式，有的要回答控者地址设定、口地址及时钟设定等。发IFC 控者今IFCl，至少保持100s后，令IFC0，使系统中各器件接口功能清除至初始态。,执行远控序列控者令ATNl，RENl，发各器件的听地址。也可以发LLO通令，使各器件本地返回按钮（rtl）的作用被封锁。发接口消息自命讲者、发指定器件听地址，在控者退出控制后（ATN=0），发器件的程控命令。自命听者，指定器件讲，在ATN=0时接收讲者器件发的器件消息。任命其它器件讲、听，在 ATN=0时只监控

40、SRQ、EOI。在ATN=l，进行并行查询。响应SRQ。执行其它处理程序。,对指定器件发听地址，采用人机对话方式，使该器件进行某种本地操作。对某些器件发各自听地址，然后发GET使其同步完成某种操作，也可只对一个器件触发，使其完成一个测试任务。（2）对器件寻址及数据传递序列发听、讲地址是根据测试任务的需要由控者指派哪台器件担任讲者，哪一台或哪几台器件担任听者，也就是寻址。（3）器件清除序列具有DC功能的器件在收到控者发出的母线命令DCL（器件清除）或SDC（选定器件清除）之后，可使该器件的器件功能回到指定的初始状态。,（4）器件触发序列。具有器件触发功能的器件某些测试操作可由控者进行“启动”。控

41、者发出GET命令可以单独地或成群地启动或触发器件。（5）远控/本控序列一台可程控器件往往需要设计成既能接受本地控制，又能接受远地程控，但是在一段时间内器件只能选择接受两种控制方式之一，而不能同时既接受本地控制，又接受远地程控。,（6）串行查询序列配有SR功能的仪器，由于某种紧急原因（正常的或不正常的）需要与控者联系时，可以通过SRQ线向控者发出服务请求消息。由于最多可达14台器件公用一条SRQ线，当控者发现接口系统上有器件请求服务时，并不能断定哪一台器件在请求服务，必须进行查询以找到请求服务的器件，并查明请求服务的原因。（7）并行查询序列具有PP功能的仪器能接受控者的并行查询。执行并行查询时，

42、控者能够对多至8台器件执行同时查询，以确定这些仪器的状态。例如数据准备好、报警等。,第四节第三代自动测试技术与虚拟仪器1、第三代自动测试系统的特征计算机一体化、最大限度的使用软件、基本通用2、虚拟仪器的基本概念以通用计算机作为系统控制器、由软件来实现人机交互和大部分仪器功能的一种计算机仪器系统。虚拟仪器概念是对传统仪器概念的重大突破，它的出现使测量仪器与个人计算机的界限模糊了。,虚拟仪器一词中“虚拟”有以下两方面的含义：（1）虚拟仪器面板在虚拟仪器中，计算机显示器是唯一的交互界面，物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显示器件均由与实物外观很相似的图形控件来代替，操作人员通过鼠标或键盘操纵软件界面

43、中这些控件来完成仪器的操控。（2）由软件编程来实现仪器功能在虚拟仪器系统中，仪器功能是由软件编程来实现的。测量所需的各种激励信号可由软件产生的数字采样序列控制D/A转换器来产生；系统硬件模块不能实现的一些数据处理功能，如FFT分析、小波分析、数字滤波、回归分析、统计分析等，也可由软件编程来实现；通过不同软件模块的组合，还可以实现多种自动测试功能。,3、虚拟仪器的特点与传统仪器相比，虚拟仪器有以下一些特点：（1）软件是核心（2）灵活性和可扩展性（3）性价比高（4）良好的人机界面（5）与其它设备互联的能力4、虚拟仪器的技术规范 VPP技术规范VXI即插即用（VXIplug&play：VPP）系统联盟，致力于建立标准化的VXI总线系统级体系结构，制订VPP技术规范。,没有测量就没有科学！测量来源于科学技术，服务于科学技术！但愿你能学好了此课的一种技术！,谢谢各位！2006-6-6,