基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬儀器測試系統(tǒng)

1、引 言著名科學(xué)家門捷列夫說：“沒有測量，就沒有科學(xué)”。測量科學(xué)的先驅(qū)凱爾文又說，一個事物你如果能夠測量它，并且能用數(shù)字來表達它，你對它就有了深刻的了解；但如果你不知道如何測量它，且不能用數(shù)字表達它，那么你的知識可能就是貧瘠的，是不令人滿意的。測量是知識的起點，也是你進入科學(xué)殿堂的開端。1 基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬儀器測試系統(tǒng)1.1 概述隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)與儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，使得虛擬儀器得到了進一步發(fā)展，虛擬儀器將計算機資源與儀器硬件、數(shù)字信號處理技術(shù)結(jié)合，把廠家定義儀器功能的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩糇约憾x儀器功能。用戶可根據(jù)測試的需要，自己設(shè)計所需要的儀器系統(tǒng)，利用一種或多種功能的通用模塊，調(diào)用不同功

2、能的軟件模塊，組成不同的儀器功能。在虛擬儀器中，計算機成為儀器的一部分，使得計算機可以得到充分發(fā)揮。除了儀器的輸入、輸出、數(shù)據(jù)處理分析、結(jié)果顯示由計算機完成外，還可組成計算機網(wǎng)絡(luò)。一個大的復(fù)雜的測試系統(tǒng)往往系統(tǒng)的測量、輸入、輸出、結(jié)果分析分布在不同的地理位置，僅用一臺計算機并不能勝任測試任務(wù)，需要由分布在不同地理位置的若干計算機共同完成整個測試任務(wù)。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)的發(fā)展，乃至internet網(wǎng)的發(fā)展拓展了虛擬儀器測試系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置不同功能的測試設(shè)備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資。一臺計算機采集的數(shù)據(jù)可以立即傳輸

3、到另一臺處理分析機上進行處理分析，分析后的結(jié)果可被執(zhí)行機構(gòu)、設(shè)計師查詢使用，使數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理分析成為一體，容易實現(xiàn)實時采集、實時監(jiān)測。重要的數(shù)據(jù)實行多機備份，提高了系統(tǒng)的可靠性。對于有些危險的、環(huán)境惡劣的不適合人員操作的數(shù)據(jù)采集工作可實行遠程采集，將采集的數(shù)據(jù)放在服務(wù)器中供用戶使用。1.2 虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)設(shè)計虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)的設(shè)計需從虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩方面考慮。1.2.1虛擬儀器部分分析測試系統(tǒng)的要求和系統(tǒng)的功能，根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，在軟件和硬件之間進行優(yōu)化選擇，從而確定儀器所必需的硬件模塊，以便用最少的模塊實現(xiàn)儀器的最佳功能。根據(jù)應(yīng)用情況與實際的條件選擇基于計算機的虛擬儀器

4、的儀器模塊（vxi總線、pci總線、pxi總線、gpib儀器），包括示波器、信號調(diào)理電路、萬用表、信號源等模塊。硬件確定以后，主要確定軟件功能模塊，哪些儀器功能由軟件實現(xiàn)，將軟件功能劃分為相對獨立的模塊。然后選擇易于編寫的圖形化的軟件平臺。virsual c+6.0是一種面向?qū)ο蟮耐ㄓ玫墓δ軓姶蟮某绦蛟O(shè)計語言，提供集成性及可視化用戶界面，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，它具有底層操作功能，也具有數(shù)據(jù)庫開發(fā)功能，編程靈活，因此也是編程人員常選用的編程語言，我也用vc+編寫了虛擬儀器平臺，可以組建虛擬信號發(fā)生器、虛擬示波器、數(shù)據(jù)采集。1.2.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)測試系統(tǒng)各部分所處的地理位置和覆蓋的范圍不

5、同可構(gòu)建局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。一個大的復(fù)雜的測試系統(tǒng)由各個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)一般在一個單位的小范圍內(nèi)，因此可建立局域網(wǎng)，然后將每個局域網(wǎng)互聯(lián)，形成企業(yè)測量系統(tǒng)。由于internet網(wǎng)的發(fā)展，一些公用的數(shù)據(jù)還可以通過internet網(wǎng)將測量數(shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)上供網(wǎng)上用戶使用，可建立測量發(fā)布系統(tǒng)。對于有些危險的、環(huán)境惡劣的不適合人員操作的數(shù)據(jù)采集工作可實行遠程采集。由于網(wǎng)絡(luò)測試中每個測試點擔(dān)任不同的測試任務(wù)，為了減少不必要的重復(fù)工作，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源共享，同時要減輕服務(wù)器與各節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能，因此服務(wù)器和各個節(jié)點以及各節(jié)點之間協(xié)同工作顯得尤為重要。基于client/server模式

6、的分布式計算、分布式處理系統(tǒng)是解決這個問題的最好選擇。基于c/s模式，將系統(tǒng)功能分解到各個節(jié)點，各個節(jié)點有機配合，用戶在自己的終端上就可以觀察到從服務(wù)器中獲取的數(shù)據(jù)和處理結(jié)果。在c/s中，分客戶機（client）程序和服務(wù)器（sewer）程序?？蛻魴C程序和服務(wù)器程序可以運行在一臺計算機中，也可運行在兩臺或多臺計算機中，client程序與server程序相互協(xié)同處理，一個測試系統(tǒng)由一個或承擔(dān)不同任務(wù)的多個客戶機與一個或多個服務(wù)器組成。客戶機是用戶與系統(tǒng)的交互接口，提供一個用戶界面，完成用戶命令與數(shù)據(jù)的輸入，顯示服務(wù)器送回的結(jié)果。服務(wù)器接受客戶機提出的申請，完成所要求的操作并將結(jié)果傳送給用戶。在一

7、個測試系統(tǒng)中，根據(jù)任務(wù)不同，每個服務(wù)器和客戶機承擔(dān)的任務(wù)也不同，例如可劃分為采集、數(shù)據(jù)處理分析、輸出、監(jiān)控。一臺計算機采集外部數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)存儲并傳輸給另一臺計算機，它就是服務(wù)器，另外它又需要得到遠地計算機的數(shù)據(jù)，這時它又成為客戶機。c/s模式是一種開放式系統(tǒng)的協(xié)同處理工作模式。設(shè)計c/s模式時應(yīng)首先分析系統(tǒng)所要達到的指標和功能要求，在此基礎(chǔ)上，把系統(tǒng)劃分為各個相對獨立的模塊，分配到各個計算機上，每個計算機執(zhí)行不同的功能，能在客戶機上完成的獨立任務(wù)就不要放在服務(wù)器上，以減低服務(wù)器的工作量。第二，要保證數(shù)據(jù)在服務(wù)器和客戶機、客戶機間可靠的傳輸。設(shè)計時需考慮網(wǎng)絡(luò)的帶寬要滿足傳輸要求，并減少網(wǎng)絡(luò)

8、數(shù)據(jù)傳輸量。agilent io庫允許通過lan進行儀器的控制操作。使用標準的lan接口，計算機可以不要特殊的儀器接口就可以實現(xiàn)對儀器的控制。lan軟件使用計算機的c/s模式，這種模式使得應(yīng)用程序（客戶）可以不用執(zhí)行所有的工作，相反，客戶機可以向另一臺儀器（服務(wù)器）發(fā)出某種請求。與可控儀器或器件相連的lan服務(wù)器，一旦完成儀器或器件的請求，lan服務(wù)器會反饋信息給客戶機。反饋的信息包括數(shù)據(jù)和狀態(tài)等表明操作是否成功的信息。例如網(wǎng)關(guān)在lan軟件（客戶機支持）和器件支持的儀器接口之間扮演一個服務(wù)器的角色?；窘Y(jié)構(gòu)如圖:圖11lan軟件結(jié)構(gòu):該結(jié)構(gòu)中，包含了lan客戶軟件和lan軟件（tcp/ip）（

9、用于訪問服務(wù)器gateway）。網(wǎng)關(guān)包含了lan服務(wù)器軟件，lan（tcp/ip）軟件以及用于和客戶機通訊和控制儀器的儀器驅(qū)動軟件。 圖121.2.3軟件設(shè)計與硬件結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，軟件結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)控制主模塊，是系統(tǒng)控制的中樞，連接和控制各子模塊；虛擬信號源、虛擬萬用表和虛擬示波器等模塊，是控制相應(yīng)臺式儀器，使其完全能處于遠程虛擬控制狀態(tài)，給測控對象提供激勵信號，并監(jiān)視受控對象輸出特性變化；虛擬vxi儀器和信號調(diào)理模塊是控制scxi和vxi硬件模塊儀器進行模擬量數(shù)據(jù)采集與開關(guān)量對象控制，包括數(shù)據(jù)處理；圖象采集模塊，包括采集現(xiàn)場景物視頻圖象和有形對象的圖象采集.與圖象處理；網(wǎng)絡(luò)通信模塊承擔(dān)不

10、同總線模塊與主模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與通信，也是實現(xiàn)本測控系統(tǒng)與遠程用戶之間的控制與數(shù)據(jù)傳送。每個虛擬儀器模塊內(nèi)部都封裝了對應(yīng)儀器狀態(tài)控制命令集、數(shù)據(jù)采集命令集、數(shù)據(jù)處理模型以及通信協(xié)議等處理子模塊。下面的第三章至第五章介紹的就是函數(shù)信號發(fā)生器、示波器以及萬用表模塊的設(shè)計和具體的編程。下面讓我們先來了解一下vc+6.0開發(fā)工具和agilent visa庫。2 開發(fā)工具和agilent visa庫介紹 visual c+6.0是一套功能強大面向?qū)ο蟮那揖哂屑删庉嬈骷熬幾g器的編程語言開發(fā)平臺。今天我們所使用的許多應(yīng)用軟件，大部分是利用c語言來進行編寫的。visual c+6.0沒有很復(fù)雜的開發(fā)界面，

11、給用戶的開發(fā)以很大的靈活性。2.1 visual c+6.0的特點 在眾多的程序語言中，visual c+6.0是具有編輯和編譯的集成開發(fā)環(huán)境。通過 visual c+6.0的編輯功能，可以方便的設(shè)計程序。它的編輯功能可以隨時讓我們了解到程序的結(jié)構(gòu)、流程以及對象的成員，而完成程序設(shè)計之后，也不必經(jīng)過復(fù)雜的編譯程序，而且給出的錯誤警告可以很方便的進行定位操作，這給程序設(shè)計人員以方便。2.2 ide的集成開發(fā)環(huán)境界面ide就是integrated development enviroment的縮寫，是將程序代碼的編寫（editor）、編譯（compiler）、執(zhí)行（execution）以及糾錯(d

12、ebug)等功能匯集一身的單一整合性的界面，提供程序開發(fā)過程所需要的相關(guān)或擴展服務(wù)，讓用戶只需要通過此環(huán)境便可以輕松完成程序工程。2.3 agilent visa縱覽 visa是agilent io庫的一個部分。agilent io庫由兩個部分組成:visa和sicl。agilent visa是根據(jù)vxipp系統(tǒng)聯(lián)盟的規(guī)定設(shè)計的，它允許由不同的廠商開發(fā)的軟件能在同一個系統(tǒng)中運行。 如果你想在你的應(yīng)用程序中使用vxipp儀器驅(qū)動或者是想是自己開發(fā)的io應(yīng)用軟件或儀器驅(qū)動能符合vxipp的標準，就需要使用visa。如果你使用新的儀器或開發(fā)io應(yīng)用程序以及儀器驅(qū)動的話，也應(yīng)該使用visa。 agil

13、ent visa 是一個io庫，可以用來開發(fā)符合vxipp標準的io應(yīng)用軟件和儀器的驅(qū)動。使用visa開發(fā)的應(yīng)用軟件和儀器驅(qū)動可以在使用visa io庫的vxipp主機上運行。因此，不同廠商開發(fā)的應(yīng)用軟件可以在同一個系統(tǒng)中運行。 32位版本的visa能在windows 95 98 me以及nt和2000中使用。c,c+和visual basic在這些系統(tǒng)中都被支持。 對與windows，visa支持gpib、vxi、gpib-vxi、serial(rs-232)以及局域網(wǎng)接口。在windows nt中，對vxi接口支持的visa僅能運行在agilent 嵌入式的vxi控制器產(chǎn)品中。一臺網(wǎng)絡(luò)計算

14、機能夠通過網(wǎng)絡(luò)訪問配置visa地址譬如gpib接口地址上的儀器。2.4 visa編程 在visa的編程中需要了解visa的一些機制: visa的資源和屬性、會話使用、發(fā)送i/o命令、使用事件與句柄、捕抓錯誤等等。visa資源:在visa中，任何visa可以提供通訊的器件（如電壓表）都可以定義為一種資源。對于一個完善的visa系統(tǒng)，visa定義完全符合vxi即插即用聯(lián)盟的規(guī)范的六種資源類可以被執(zhí)行。visa屬性: 屬性是和各種資源或會話相關(guān)聯(lián)的。你可以使用屬性來決定資源或會話的狀態(tài)或設(shè)置資源或會話為指定的狀態(tài)。譬如，你可以通過vigetattribute函數(shù)來讀取指定會話、事件、查找列表的屬性的

15、狀態(tài)。有只讀和讀寫的屬性。通過使用visetattribute函數(shù)來修改指定的會話、事件或查找列表的讀寫屬性。傳遞給vigetattribute函數(shù)的指針必須指向那個屬性的準確類型:viuint16,viint32,等等。譬如，當(dāng)讀取一個返回viuint16值的屬性的狀態(tài)時，你必須聲明那個屬性的變量和使用它來存儲返回的數(shù)值。如果vistring被返回，你必須分配一個數(shù)組和傳遞那個數(shù)組的指針給那個返回的數(shù)值。 對于c和c+程序，你必須在每一個文件的開始處添加包含visa調(diào)用函數(shù)visa.h頭文件:#include “visa.h”這個頭文件包含了visa函數(shù)的原型的聲明和所有visa的常量和錯誤

16、代碼的定義。visa.h頭文件也包含了visatype.h頭文件。該visatype.h頭文件對visa的所有類型進行了定義。visa的各種類型貫穿了整個visa，對函數(shù)中用到的數(shù)據(jù)進行類型定義。 而關(guān)于會話，會話其實是一個通訊通道。會話必須在默認的資源管理器中被首先打開，接著是你將會使用的每一種資源。首先，你必須通過默認資源管理器的viopendefaultrm函數(shù)來建立一個會話。這個函數(shù)的第一次調(diào)用用來初始化默認的資源管理器并返回該資源管理器會話的會話。你僅需要打開默認資源管理器一次就可以了。然而，后來的對viopendefaultrm函數(shù)的調(diào)用則返回同樣的默認資源管理器資源的唯一的會話。

17、接下來，你利用viopen函數(shù)對指定的資源打開一個會話。而在退出程序的時候需要多打開的會話進行關(guān)閉操作，在關(guān)閉每一個會話時，必須調(diào)用viclose函數(shù)以釋放掉分配給該會話的數(shù)據(jù)資源。你如果關(guān)閉默認的資源管理器會話，則所有被該會話打開的會話將會被關(guān)閉。當(dāng)你為一個器件建立一個通訊會話時，通過使用visa的i/o程序來啟動與該器件的通訊。visa提供了格式化和非格式化的程序。q 格式化i/o將對格式化字符下的混合數(shù)據(jù)類型進行轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)被存在數(shù)據(jù)緩沖器中，因此是接口的通訊得到最大的優(yōu)化。q 非格式化i/o口向一個器件發(fā)送或接收原始數(shù)據(jù)。通過非格式化i/o，數(shù)據(jù)并不進行格式化或相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。因此，如果要求

18、格式化數(shù)據(jù)，它必須通過用戶自己來定義。 事件是那些需要你的應(yīng)用程序關(guān)注的特指事件。事件類型包括服務(wù)請求，中斷和硬件觸發(fā)。事件不會被傳遞，除非相應(yīng)的事件被啟用。注意:visa不能回調(diào)vb函數(shù)。因此，你只能使用函數(shù)vienableevent來使用隊列機制。在vb中不能安裝visa事件句柄。當(dāng)事件發(fā)生時，有兩種方式來接收通知消息：函數(shù)回調(diào)法和隊列法 當(dāng)一個事件需要立即相應(yīng)時，可以使用回調(diào)函數(shù)法。使用回調(diào)函數(shù)法來接收事發(fā)生時的通知消息。當(dāng)使能事件發(fā)生時，安裝的事件句柄會被調(diào)用?？梢允褂煤瘮?shù)viinstallhandler安裝事件句柄，而使用函數(shù)vienableevent來啟動一個或多個事件。visa允

19、許應(yīng)用程序在同一個會話中對一種事件類型安裝多個句柄。多個句柄可以通過多次調(diào)用函數(shù)viinstallhandler來安裝。每次調(diào)用添加到前面的句柄列表中。如果一個事件類型被安裝了多個句柄，當(dāng)指定的事件發(fā)生時，每一個句柄會被調(diào)用。visa指出，句柄的調(diào)用的順序是后進先出的順序。當(dāng)需要安裝句柄時，使用下面的函數(shù):viinstallhandler(vi, eventtype, handler, userhandle); 當(dāng)你的應(yīng)用程序捕需要及時相應(yīng)時，隊列法通常被使用。為了使用隊列法來接收事件發(fā)生時的通知消息，步驟如下:n 使用函數(shù)vienableevent來使能一個或多個事件。n 當(dāng)準備查詢時，使用

20、函數(shù)viwaitonevent來檢查隊列事件。如果指定的事件發(fā)生，事件信息將會被取得，程序立即返回。如果指定的事件沒有發(fā)生，應(yīng)用程序掛起直至指定的事件發(fā)生或指定的超時時間到來。3 函數(shù)信號發(fā)生器3.1 agilent 33250a 80 mhz 函數(shù)/ 任意波形發(fā)生器介紹agilent technologies 33250a 是高性能的 80 mhz 復(fù)合函數(shù)發(fā)生器，其具有內(nèi)置任意波形和脈沖功能函數(shù)發(fā)生器，其80mhz帶寬能適應(yīng)各種各樣的應(yīng)用要求，它具有各種內(nèi)置信號、自定義的任意波形和脈沖能力，能幫助您驗證設(shè)計，檢驗新的構(gòu)想。直接數(shù)字合成技術(shù)能獲得穩(wěn)定、精確和低失真的輸出信號。agilent

21、33250a能提供您需要的所有波形，其輸出頻率更高達80mhz。標準輸出包括正弦波、方波、斜波、噪聲波、sin(x)/x、真流和其它波形。當(dāng)標準信號還不能滿足您的要求時，33250a可簡化生成任意波形的過程，并贈強這些自定義信號的性能?，F(xiàn)在通過達200msa/s的采樣率，12bit分辨率和64k點的存儲器深度，您可建立無限多種信號，以精確適應(yīng)您的應(yīng)用要求。同時具備工作臺特性和系統(tǒng)特性是滿足您目前及未來測試需求的多用途解決方案agilent technologies 33250a 的特點如下: 10 個標準波形 內(nèi)置的 12 位 200 msa/s 任意波形功能 具有可調(diào)邊沿時間的精確脈沖波形功

22、能 lcd 彩色顯示器可提供數(shù)字和圖形視圖 易用的旋鈕和數(shù)字小鍵盤 儀器狀態(tài)存儲器用戶可自定義名稱 帶有防滑支腳的便攜式耐用機箱靈活的系統(tǒng)特性 四個可下載的 64k 點任意波形存儲器 gpib (ieee-488) 接口和 rs-232 接口為標準配置 scpi 可編程儀器的標準命令兼容agilent technologies 33250a 函數(shù)/ 任意波形發(fā)生器的技術(shù)參數(shù)如下:波形 標準波形正弦波、方波、斜波、脈沖、噪聲、sin(x)/x,指數(shù)上升和下降、心律波、真流電壓 任意波形波形長度164k點非易失性存儲器4個波形（每一個漢形164k點）幅度分辨率12bit采樣率200msa/s 頻率

23、特性正弦波1hz80mhz 白噪聲 50mhz帶寬 方波1hz80mhz分辨率 1hz,除脈沖為5個字 三角波1hz1mhz準確度0.3ppm,(18) 斜波500hz50mhzthd(dc20khz) 0.2%+1mvrms 其它特性幅度(至50) 10mvpp10vpp準確度(1khz) 1%設(shè)置值1mvpp 調(diào)制amfsk調(diào)制任何內(nèi)部波形 內(nèi)部速率2mhz1mhz頻率2mhz20khz頻率范圍 1hz80mhz 深度0%120% fm脈沖列 調(diào)制任何內(nèi)部波形 波形頻率 1hz80mhz頻率2mhz20khz計數(shù)11,000,000或無窮多個周期 偏移dc80mhz 起始/停止相位-360

24、+360 內(nèi)部周期 1500s 掃描類型線性或?qū)?shù)掃描時間 1ms500s方向上或下 標記同步信號下降沿 起動f/停止f100hz至80mhz（可編程） 時鐘基準外部鎖定范圍10mhzkhz內(nèi)部頻率10mhz 3.2 對函數(shù)/任意波形發(fā)生器的遠端編程控制3.2.1 編程的準備工作了解函數(shù)信號發(fā)生器的功能特點:因為我要操作的函數(shù)信號發(fā)生器的型號是agilent technologies 33250a。所以，上網(wǎng)去搜索關(guān)于該型號的資源。在安捷倫中國的網(wǎng)站上查找到了相關(guān)的文件資源。并通過閱讀了解了遠程控制儀器的方法（通過visa i/o庫對輸入輸出操作的支持，并使用該儀器的scpistandard

25、command for programmable instrument命令來對儀器進行相關(guān)的操作。通過查看“自動測試系統(tǒng)”課本上的例子，對自己編寫函數(shù)信號發(fā)生器的界面有了一定的模型和認識。接下來就是去了解visa i/o庫。通過殷老師提供給我的資料，并通過閱讀，對visa庫中的操作函數(shù)有了一定的認識。如下給出的程序: 這個例子程序的功能是查詢gpib器件的型號，并輸出結(jié)果。#include #include /這里是頭文件，因為需要使用visa的數(shù)據(jù)類型和函數(shù)void main () visession defaultrm, vi;/變量的聲明char buf 256 = 0;viopende

26、faultrm(&defaultrm);/打開地址為22的gpib器件viopen(defaultrm, gpib0:22:instr,vi_null,vi_null,&vi);viprintf(vi, *rstn);/初始化器件viprintf(vi, *idn?n);/查詢器件的型號viscanf(vi, %t, buf);/讀取結(jié)果printf(instrument identification string: %sn, buf);/打印結(jié)果viclose(vi);/關(guān)閉會話viclose(defaultrm);這里涉及到了5個visa函數(shù):viopendefaultrm,viopen,

27、viprintf,viscanf,viclose。在我后來的編程過程中，也基本上就用到了這幾個函數(shù)的功能。viopen函數(shù)的功能是建立一個指定器件的會話的通道，而會話具有一個標識，該標識可以被visa庫的其他函數(shù)進行調(diào)用。這個函數(shù)很重要，因為你如果需要跟一個器件通訊，就必須通過該函數(shù)來進行會話的建立。函數(shù)viopendefaultrm用來打開默認資源管理器的會話，必須是第一個打開。這個函數(shù)初始化資源管理器，并返回該會話的指針。以供其他函數(shù)使用。而函數(shù)viprintf和viscanf這兩個函數(shù)在用的編程中的比例是最多的，我發(fā)送scpi指令就是通過這兩個函數(shù)來進行的。函數(shù)viclose是用于關(guān)閉每

28、一個會話的。當(dāng)你關(guān)閉一個會話時，所有為會話分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都會被釋放掉。當(dāng)你使用這個函數(shù)關(guān)閉默認資源管理器時，所有通過該會話打開的其他會話將會被關(guān)閉。通過閱讀visa手冊，懂得如何配置vc參數(shù)從而可以正常的進行操作。利用visa來進行編程，需要鏈接visa庫visa32.lib。對vc編譯器配置如下:選擇project-settings并選擇c/c+按鈕，從類型列表中選擇code generation，從運行庫列表中選擇multi-threaded using dll。（visa在win32環(huán)境下需要這些配置）選擇project-settings點擊link按鈕并添加visa32.lib庫到ob

29、ject/library modules列表中。換一種方法是，直接添加庫到你的工程文件夾中。頭文件和庫文件的搜索路徑也可以進行更改:選擇tools-options點擊directories按鈕，就可以對頭文件和庫文件的路徑進行更改了。在visa中也學(xué)習(xí)了幾個接口的編程。visa支持三種接口來訪問gpib和vxi儀器:gpib,vxi和gpib-vxi。通過這三種接口可以對gpib和vxi器件進行編程。當(dāng)你使用gpib-vxi或vxi接口直接訪問vxi主機時。你必須知道你所要進行的編程的儀器時基于消息基還是寄存器基的vxi器件。消息基的vxi器件擁有自己的處理器來識別高級的命令，譬如，scpi（

30、可編程儀器標準命令）。當(dāng)使用visa時，你利用visa的輸出函數(shù)來發(fā)送scpi命令。接著，消息基器件就會解釋scpi命令。在這種情況下，就可以使用visa的格式化io或非格式化io含糊來對消息基器件進行編程。如果消息基器件有共享內(nèi)存，可以通過對寄存器的peek和poke操作來訪問器件的共享內(nèi)存。visa提供兩個不同的方法對寄存器進行編程:高級內(nèi)存函數(shù)或低級內(nèi)存函數(shù)。而寄存器基的vxi器件沒有處理器來處理高級的命令。因此，只有通過寄存器的peek和poke命令直接對器件的寄存器進行編程。visa提供了兩種不同的方法來對寄存器基的器件進行編程:高級內(nèi)存函數(shù)低級內(nèi)存函數(shù)。下面是一個關(guān)于gpib接口的

31、示意圖:一臺裝有多個gpib卡（pci和isa）的pc機和通過gpib電纜與gpib卡相連的多臺gpib儀器組成。pc機和儀器之間的通訊是通過gpib卡和gpib電纜來實現(xiàn)的。如下所示: 圖31如下面的例子:gpib接口系統(tǒng)由裝由兩個82350gpib卡的pc機和三臺gpib儀器通過gpib電纜進行連接。通過io組件對gpib卡1和2分別配置一個visa名字gpib0和gpib1。這樣visa庫就可以對其進行尋址操作了，如下圖:圖32而其他的接口類型的配置與連接也是大同小異。對儀器進行編程之前還需要熟悉一下agilent io庫的相關(guān)知識。從agilent io 的安裝向?qū)df電子資料中了解

32、到了相關(guān)的知識點，也知道了該庫的重要作用。agilent io庫軟件由兩個庫和四個io配置組建加上一個io庫控制組成。兩個庫為agilent visa 和agilent sicl。agilent visaagilent virtual instrument software architecture(visa)是一個開發(fā)符合vxiplug&play標準的i/o應(yīng)用程序和儀器驅(qū)動。而agilent siclagilent standard instrument control library(sicl)是一個agilent開發(fā)的適合許多io接口的io庫。四個io配置組建中的io配置是被agile

33、nt io庫用來對儀器的io硬件接口進行配置。一個硬件接口在被agilent io庫使用之前必須被io配置組建進行配置之后才能使用。而visa助手則是一個應(yīng)用程序，可以控制和與vxi,gpib以及serial儀器進行通訊。這是一個比較好的幫助軟件，可以了解到儀器的地址，在編程之前，對相關(guān)指令測試操作，以熟悉操作指令。也可以通過它來了解到連接的相關(guān)情況。我在三個模塊的編程過程中，經(jīng)常通過該組建來了解相關(guān)的信息。其他兩個組件則用的不多。vxi 資源管理器是用來顯示你的系統(tǒng)是否進行適當(dāng)?shù)呐渲茫枰愕南到y(tǒng)安裝有e8491 ieee-1394 pc link to vxi 接口；而lan serve

34、r是通過io config對系統(tǒng)進行l(wèi)an server的配置。了解了io庫的介紹性知識，隨后又對如何利用io庫對接口進行配置的章節(jié)進行的閱讀。一個io接口可以被定義為硬件接口和軟件接口。io config組件使用的目的是將一個唯一的軟件接口名字和一個硬件接口聯(lián)系起來。io庫使用接口名字或邏輯單元數(shù)字來對接口進行標識。這個信息在visa程序中被函數(shù)viopen作為一個參數(shù)進行調(diào)用或在sicl程序中被函數(shù)iopen進行調(diào)用。io config分配一個接口名字和一個邏輯單元數(shù)字給一個硬件接口，就象其他接口配置參數(shù)一樣。當(dāng)io接口配置完之后，就可以使用agilent visa或agilent sic

35、l庫對分配的儀器進行編程了。比如，下圖中顯示的是對通過gpib接口和pc進行連接的gpib儀器進行visa和sicl尋址操作。圖33譬如對gpib（82357usb）接口進行配置，為了對82357usb/gpib接口進行配置，啟動io config組件，并在左邊的有效接口類型中選中g(shù)pib 82357usb to gpib如下圖:圖34如果在你的系統(tǒng)中有多個82357接口，則在配置窗口中會顯示出來。選擇你想進行配置的接口的serial number并單擊ok會顯示82357 usb to gpib配置窗口。在出現(xiàn)的窗口中設(shè)置visa 接口名字，sicl接口名字，邏輯單元以及總線地址。如果你的系

36、統(tǒng)中有多個82357接口的話，重復(fù)配置。圖35對pci接口82350和82341isa接口的配置也是類似。對visa和io庫以及其相關(guān)的組件有了一定的認識之后，通過網(wǎng)上和書本上的資料了解了函數(shù)信號發(fā)生器的基本功能和相關(guān)的參數(shù)，我便開始了界面的設(shè)計以及編程的構(gòu)思。3.2.2 函數(shù)信號發(fā)生器的界面以及編程構(gòu)思因為我要完成三個模塊的設(shè)計:33250a函數(shù)信號發(fā)生器，54622d示波器以及e1412a萬用表的設(shè)計工作，所以最初的設(shè)計是設(shè)計一個主界面，通過三個按鈕的點擊來分別進入不同的模塊如下圖所示:圖36后來通過考慮，感覺這樣的設(shè)計不夠人性化和可操作性，也不太符合實際情況。所以通過反復(fù)的修改最終是如下

37、所示:圖37這樣的設(shè)計自己的感覺是比較滿意的。從主界面上可以一目了然的知道軟件的功能。三個功能模塊，通過按鈕來進行操作，而左邊的列表是通過下面的按鈕來進行查找的。開始是，建立會話是處于屏蔽狀態(tài)，通過查找資源按鈕來進行資源的查找工作，并將查找到的資源一一的列在列表框中。用戶可以通過雙擊任一個資源地址來激化建立會話按鈕并進行會話的建立工作。會話是否成功的建立會給出提示信息，以確保用戶的正確操作和使用。建立會話后，將會把建立會話按鈕變?yōu)殛P(guān)閉會話按鈕，來進行會話的關(guān)閉操作。也可以通過進入相應(yīng)的模塊操作之后來對該按鈕進行屏蔽操作。進入相關(guān)的模塊的時候，無需用的對資源地址的記憶，程序會對用戶的操作進行判斷

38、，以確保用戶進入正確的模塊中。函數(shù)信號發(fā)生器模塊的界面如下:圖38在該模塊中可以完成幾種基本波形的產(chǎn)生以及各種基本的調(diào)試功能:正弦波，三角波，方波，鋸齒波，任意波等；調(diào)幅，調(diào)頻，脈沖調(diào)制，頻移鍵控；可以修改頻率，幅度，偏置以及占空比；可以配置輸出阻抗何同步信號。在該界面中還存在復(fù)位按鈕以及硬件連接按鈕，方便用戶的測試。從整體上看，符合人們的操作習(xí)慣。自己認為也還可以，也不失有點人性化吧！其實，在界面的設(shè)計過程中，也一邊開始程序的構(gòu)思?；旧辖缑媸歉鶕?jù)信號發(fā)生器的信號的產(chǎn)生過程及順序以及編程的思路來進行安排的，界面的定型也就意味著自己的編程思路已經(jīng)基本成型了！下面是自己的編程思路結(jié)構(gòu):進入模塊各

39、個參數(shù)初始化用戶對參數(shù)的手動設(shè)置正弦波，無調(diào)制等的設(shè)置執(zhí)行命令硬件的測試和復(fù)位操作成功或失敗給出提示信息返回操作界面給出提示信息失敗成功以上就是我的函數(shù)信號發(fā)生器的編程思想和設(shè)計思路。這是一個最基本的函數(shù)信號發(fā)生器模塊，具備基本的功能參數(shù)。有了界面和思路之后就可以進行底下的編程操作了。3.2.3 函數(shù)信號發(fā)生器的編程首先，需要能使函數(shù)信號發(fā)生器根據(jù)用戶的輸入來產(chǎn)生相應(yīng)的波形。我于是參看了33250a 80mhz的函數(shù)/任意波形發(fā)生器的電子資料以及網(wǎng)上關(guān)于該儀器的操作的scpi指令。 就像前面所說的那樣，函數(shù)信號發(fā)生器是基于消息基，也就是說它具有自己的處理器來對用戶輸入的高級指令進行解釋和判斷以

40、及進行執(zhí)行操作。譬如，如果希望產(chǎn)生一個正弦波，則輸入下面的語句既可:viprintf(funcgen,function :shape sinn);就可以產(chǎn)生一個采用默認頻率和幅值的正弦波了！而viprintf()就是visa庫中的格式化輸入輸出操作函數(shù)，用來向儀器發(fā)送scpi指令。在函數(shù)信號發(fā)生器的編程過程中，經(jīng)常需要用到這個函數(shù)，還有格式化輸入函數(shù):viscanf()。在指令的測試過程中，也遇到了一些問題:如viprintf(funcgen,func:shape tri;freq 2000;volt 2n);這條指令就有問題，只能顯示三角波，但是后面的參數(shù)就沒有根據(jù)我的指定來進行顯示。后來才

41、發(fā)現(xiàn)，原來每一個指令后面加上回車符就可以正常的執(zhí)行了。譬如，下面一條語句:viqueryf(funcgen,am:sour?,buf);該語句的功能是查詢am的調(diào)制源的類型并將查詢到的類型字符以%t的格式給buf。注意：該語句是沒有錯誤，但是好像就沒有起到預(yù)期的效果。而當(dāng)我在am:sour?n加上一個回車符后，就可以執(zhí)行正確了?？梢钥闯龈袷交钍且曰剀嚪鳛橛|發(fā)命令的，只有n才能使命令有效，舍去將視為字符串處理。（但程序本身并不提示錯誤）又如，產(chǎn)生象使用appl命令的波形：appl:sin freq,volt,dcoffsetn,當(dāng)使用其他函數(shù)產(chǎn)生時，如下:func sinnfreq fre

42、qnvolt voltnn或是func sinn;freq freqn;volt voltn;n可以看出執(zhí)行指令都加上了回車符（對于象這樣的一串執(zhí)行指令，也可以在末尾加n來執(zhí)行只是需要使用分號來進行隔開，用逗號和空格均不行）下面是復(fù)位按鈕的執(zhí)行代碼: 圖39原理是通過向儀器發(fā)送idn的scpi指令根據(jù)函數(shù)返回值來進行判斷，并給出相關(guān)的信息提示用戶。除了scpi命令外，還有ieee 488.2命令，兩種命令之間用分號隔開如下所示:rst;outp:load infn 又如:trig:sour bus;trgn連接多個scpi命令時，使用分號和冒號（冒號表示不同的命令系統(tǒng)）如：outp:load

43、50;:appl:ramp注意：函數(shù)viprintf()和viscanf()都是單向的傳送命令和數(shù)據(jù)，而函數(shù)viqueryf()則是雙向的傳送數(shù)據(jù)和命令。在格式化命令中不允許有兩條如似的命令freq?n volt?n。在我的測試命令以及組合發(fā)送命令過程中，我遇到這樣的問題:cstring m_sfreq,m_svolt; viqueryf(vi,freq?n,%t,m_sfreq); viqueryf(vi,volt?n,%t,m_svolt);setdlgitemtext(id0,m_sfreq);setdlgitemtext(id1,m_svolt);如果以這種方式執(zhí)行的話，執(zhí)行的結(jié)果是m

44、_sfreq和m_svolt是同一個值，當(dāng)把語句改為如下的形式的時候就正常了：cstring m_sfreq,m_svolt; viqueryf(vi,freq?n,%t,m_sfreq);setdlgitemtext(id0,m_sfreq);viqueryf(vi,volt?n,%t,m_svolt);setdlgitemtext(id1,m_svolt);這也表示scpi查詢命令不允許執(zhí)行多個，只能一條一條的執(zhí)行，否則，最后的結(jié)果會是以最后一條查詢指令的結(jié)果。通過反復(fù)的測試之后，理解了scpi命令的執(zhí)行的一些格式及語法之后，就開始我的編程。下面列出了函數(shù)信號發(fā)生器的部分執(zhí)行代碼:/這是一

45、個switch語句，對用戶的調(diào)制方式的判斷，其中nid_select_modul保存的是用/戶選擇的調(diào)制方式的id。通過getcheckedradiobutton()函數(shù)獲得。 switch(nid_select_modul)/對用戶通過單選按鈕選擇的調(diào)制參數(shù)的判斷 case idc_radio_bw:/無調(diào)制情況 viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,output:load %sn,m_nresistance);/輸出端的設(shè)置 viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,output:sync %sn,m_nsignal);/

46、設(shè)置同步信號checkwaveradiobutton();/這是一個自己定義的函數(shù)，對用戶的波形的選擇進行判斷將波形的字符串存儲在m_nbaseshape中，該函數(shù)的具體代碼將會在附錄中給出。/判斷用戶選擇的波形是否是方波,并通過函數(shù)viprintf來進行各種scpi命令的執(zhí)行if(getcheckedradiobutton(idc_radio_sin,idc_radio_dc)=idc_radio_fwave)viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,func %sn,m_nbaseshape);viprintf(/*funcgen*/theapp.m_ses

47、sion,freq %fn,m_nfreq);viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,volt %fn,m_nampl);viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,volt:offs %fn,m_noffs);viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,func:squ:dcyc %fn,m_ndcycle);/判斷用戶選擇的是否是任意波else if(getcheckedradiobutton(idc_radio_sin,idc_radio_dc)=idc_radio_arbi)error=vip

48、rintf(/*funcgen*/theapp.m_session,appl:user %f,%f,%fn,m_nfreq,m_nampl,m_noffs);if(error!=vi_success)error_handler(/*funcgen*/theapp.m_session,error); break;viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,func:user%sn,waveform.m_arbitrary);elseerror=viprintf(/*funcgen*/theapp.m_session,appl:%s %f,%f,%fn,m_nbase

49、shape,m_nfreq,m_nampl,m_noffs);/這里的參數(shù)需要用戶自己添加 if(error!=vi_success) error_handler(/*funcgen*/theapp.m_session,error); break;messagebox(successfully!);/給一個提示框明示用戶的操作 break; 以上只是無調(diào)制情況下的輸出代碼，而調(diào)幅、調(diào)頻等的實現(xiàn)代碼將會在附錄給給出。 對儀器的編程中，首先是先打開跟資源管理器的會話，然后通過資源管理器會話來進一步打開與某一臺儀器的會話（會話也就是與儀器進行通訊，所有被使用的儀器都需要建立連接，并且都要調(diào)用visa

50、函數(shù)viopendefaultrm來打開資源管理器，這個函數(shù)會初始化visa系統(tǒng)，包括資源管理系統(tǒng)；如果在沒有器件連接的情況下調(diào)用該函數(shù)，則在有器件連接上時又進行一次操作，則連接的器件是不被認識的；你必須關(guān)閉所有的資源管理器會話，并重新的打開才行）；當(dāng)結(jié)束訪問之后需要對會話進行清除操作，調(diào)用函數(shù)viclose對資源會話和其他會話進行關(guān)閉。該操作會把所有分配給指定會話的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)資源進行釋放操作。上面給出的是在用戶配置好各種參數(shù)后的執(zhí)行代碼。然而，在自己的界面的設(shè)計過程中也給出了一些配置信息，比如，頻率，幅值，偏移，占空比（其中對占空比也做了特別的處理，因為占空比參數(shù)只適合于方波，所以在選中其他波

51、形的時候需要對該參數(shù)進行屏蔽，以防止用戶的輸入）。當(dāng)用戶選擇調(diào)制方式的時候，會彈出對話框以提供用戶的輸入操作:圖310可以看出在該界面中共有四種調(diào)制方式，也是最基本的調(diào)制方式。在彈出時，各個參數(shù)都有其初始值以方便用戶。對于其中的數(shù)據(jù)的處理比較簡單:通過vc的classwizard對界面中的各個控件進行變量的定義，以接收用戶的數(shù)據(jù)的輸入：圖311在程序的編寫過程中也遇到了一些問題:譬如，多個單選按鈕如何組合在一起，實現(xiàn)真正的單選；當(dāng)用戶選中一個按鈕之后，如何對用戶的選擇進行判斷，以正確的執(zhí)行用戶所需要的執(zhí)行指令；各個功能模塊之間如何的進行協(xié)調(diào)的工作等等。就拿單選按鈕的實現(xiàn)來說，因為我的基本波形的

52、選擇設(shè)想是通過用戶的選擇（單選）來進行的，這樣的設(shè)計直觀且美觀，符合人們的操作習(xí)慣。但是應(yīng)該如何去實現(xiàn)呢？通過查找書本上介紹的例子，首先進行一些測試例子。測試通過之后，再在程序中進行運用。但是也會遇上這樣那樣的一些問題:例子中能進行正確的執(zhí)行，但是移植到自己的程序中就不行了。（不過，我想說的一點是有許多書籍的內(nèi)容是很垃圾的，程序不完整不說，而且還誤人子弟）。我現(xiàn)在遇到的問題就是，已經(jīng)將單選按鈕組合在一起了，也能實現(xiàn)單選了，可是，單擊的波形，與設(shè)計的并不一樣，也就是各個單選按鈕之間的功能出現(xiàn)了紊亂。而且還出現(xiàn)了跟另外一組的單選按鈕出現(xiàn)了沖突。當(dāng)時我就有點懵了。怎么會出現(xiàn)這樣的情況呢？思索了蠻久，

53、使自己對vc中的resource.h文件產(chǎn)生了懷疑：因為該文件中都是一些關(guān)于控件id資源的定義。是不是id資源沖突了呢？！通過自己的仔細的研究和思索，發(fā)現(xiàn)了另外一個問題:在該文件中有許多自己并沒有使用到的空閑id，怎么會這樣呢？原來是自己在設(shè)計界面的過程中，經(jīng)常的添加和刪除控件，使得有些控件id并沒有隨著自己對控件的刪除而刪除。故而遺留了下來！于是我就將其全部的進行刪除。感覺id就干凈了許多。但是，前面的問題還沒有解決?。∮谑俏覍芜x按鈕的id進行的排序和分析，發(fā)現(xiàn)沖突的按鈕的id的順序也是交叉的。并沒有順序的進行id的定義。我懷疑是這個原因，于是對混亂的id進行的重新的排序。并將不同的兩組i

54、d進行了分離。重新運行程序，結(jié)果一切ok！圖312象這樣的問題，如果沒有碰上過，也是有點不知所措的。這是我的小小的心得哦！3.2.4函數(shù)信號發(fā)生器的程序的調(diào)試在調(diào)試前，先進行io config的配置，并通過visa 助手進行儀器的連接的測試，通過之后，開始調(diào)試程序。我進行分塊的調(diào)試：首先是調(diào)試產(chǎn)生不同波形的功能塊是否正常。圖313相應(yīng)的程序如下:/*以下是對單選按鈕的處理函數(shù),通過單擊按鈕來進行相應(yīng)的操作void cgenerater:onradiosin() m_nedit_dcycle.enablewindow(false);void cgenerater:onradiotriangle() m_nedit_dcycle.enablewindow(false);void cgenerater:onradiofwave() m_nedit_dcycle.enablewindow(true);void cgenerater:onradioramp() m_nedit_dcycle.enablewindow(false);等等/*以下是對基本波形選擇處理函數(shù)v