基于GPIB總線的RIGOL示波器通信測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

關(guān)鍵字：GPIB總線 RIGOL示波器 通信測(cè)試

實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)中，用數(shù)據(jù)采集卡來(lái)采集數(shù)據(jù)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)采集速率太慢，不滿足測(cè)試要求的情況。而RIGOL示波器具有采集頻帶寬、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以，可利用帶有GPIB接口的RIGOL示波器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后通過(guò)程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)VISA（Virtual Instrument Software Architecture，虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu))的I/O控制功能，使采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)GPIB電纜傳輸?shù)絇C中去進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

GPIB總線接口系統(tǒng)

典型的GPIB（General Purpose Interface Bus）測(cè)量系統(tǒng)由PC、GPIB接口卡和若干臺(tái)（最多14臺(tái)）GPIB儀器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)GPIB電纜連接而成。其中，GPIB接口卡完成GPIB總線和PCI總線的連接；GPIB接口儀器是一個(gè)獨(dú)立的儀器，既可以構(gòu)成一個(gè)GPIB總線虛擬測(cè)試系統(tǒng)，也可以作為獨(dú)立的儀器使用。

GPIB總線是一個(gè)數(shù)字化24線（扁型接口插座）并行總線。其中，16線為TTL電平信號(hào)傳輸線，包括8根雙向數(shù)據(jù)線、5根接口管理線、3根數(shù)據(jù)傳輸控制線；另8根為地線和屏蔽線。GPIB使用8位并行、字節(jié)串行、異步通信方式，所有字節(jié)通過(guò)總線順序傳送。

VISA是在LabVIEW工作平臺(tái)上控制VXI，GPIB，RS232以及其他儀器的單接口程序庫(kù)，采用VISA標(biāo)準(zhǔn)，可以不用考慮時(shí)間及儀器I/O。

RIGOL示波器通信測(cè)試系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

目前，虛擬儀器系統(tǒng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境主要包括兩種：一種是文本語(yǔ)言式的平臺(tái)，主要有NI公司的LabWindows、VC++、Delphi等；另一種是基于圖形化工程環(huán)境的平臺(tái)，如HP公司的HPVEE、NI公司的LabVIEW等。

文中的系統(tǒng)是在LabVIEW環(huán)境下運(yùn)用G語(yǔ)言寫成的，包括兩部分：儀器控制前面板（Panel）和功能模塊流程圖（Diagram或稱后面板）。

1測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸

● 測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的控制前面板設(shè)計(jì)

RIGOL示波器具有開(kāi)放式的命令集和接口驅(qū)動(dòng)程序,在程序中調(diào)用數(shù)據(jù)讀取模塊,按照命令集格式發(fā)送讀取命令,就可獲得相應(yīng)數(shù)據(jù),如周期、峰峰值等。控制前面板的主要控制對(duì)象包括：

① Stop—用來(lái)控制程序運(yùn)行的開(kāi)始和結(jié)束；

② Source—用來(lái)選擇示波器的通道；

③ Resource Name—通過(guò)設(shè)置地址來(lái)控制指定的GPIB儀器；

④ Parity—用來(lái)控制奇偶校驗(yàn)；

⑤ Baud Rate—包括各種波特率。默認(rèn)值是9 600b/s；

⑥ Measurement Type用來(lái)控制讀取數(shù)據(jù)的類型。這里有5種類型：0—頻率，1—周期，2—平均值，3—峰峰值，4—均方根值。

主要顯示對(duì)象包括：

① Measurement—實(shí)時(shí)顯示測(cè)得數(shù)據(jù)的數(shù)值；

② Unit—實(shí)時(shí)顯示測(cè)得數(shù)據(jù)的單位；

③ Error out—顯示出錯(cuò)信息。

● 測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的圖形模塊流程圖的設(shè)計(jì)

LabVIEW提供了豐富的功能模塊。每個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單功能，類似于C語(yǔ)言中的子程序，主程序通過(guò)調(diào)用、組合及開(kāi)發(fā)子程序（連接圖標(biāo)）來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主要功能模塊包含有：

① Initialize VI—對(duì)程序進(jìn)行初始化；

② Measurement Setting VI—對(duì)程序待測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；

③ Read Measurement VI—讀取示波器中測(cè)得的數(shù)據(jù)；

④ Close VI—程序測(cè)量結(jié)束，關(guān)閉通信，釋放系統(tǒng)資源。

2測(cè)量波形的傳輸

● 波形傳輸系統(tǒng)的控制前面板設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過(guò)特定的功能模塊設(shè)計(jì)程序，能夠在PC中實(shí)時(shí)讀取到指定的示波器測(cè)得的信號(hào)波形。主要控制對(duì)象包括：

① Stop—用來(lái)控制程序運(yùn)行的開(kāi)始和結(jié)束；

② Resource Name—通過(guò)設(shè)置地址來(lái)控制指定的GPIB儀器；

③ Parity—用來(lái)控制奇偶校驗(yàn)；

④ Baud Rate—包括各種波特率。默認(rèn)值是9 600b/s；

⑤ Source—用來(lái)選擇RIGOL示波器。默認(rèn)值為通道1；

⑥ Start Point—用來(lái)選擇波形采集的起始點(diǎn)；

⑦ Stop Point—用來(lái)選擇讀取點(diǎn)的數(shù)量。

主要顯示對(duì)象包括：

① Number of Rd Points—顯示波形讀取點(diǎn)的數(shù)量；

② Waveform Points—顯示波形的各個(gè)點(diǎn)；

③ Waveform Points 2—顯示波形的各個(gè)點(diǎn)；

④ Error out—顯示出錯(cuò)信息。

● 測(cè)量波形傳輸系統(tǒng)的功能模塊流程圖的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的關(guān)鍵是運(yùn)用了一個(gè)能直接讀取波形的功能模塊“Read Waveform to Array”。利用此模塊，可以直接以曲線圖和數(shù)組形式同時(shí)實(shí)時(shí)顯示出示波器中的波形。

應(yīng)用

目前，我們正在進(jìn)行的多相流層析成像實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于其檢測(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)處理部分，就利用了上述2個(gè)數(shù)據(jù)通信程序，把RIGOL示波器采集到的信號(hào)或者是測(cè)得的數(shù)據(jù)值直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，再進(jìn)行下一步的分析。