第四章虛擬儀器硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序

第四章虛擬儀器硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序第一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五第四章虛擬儀器硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法本章需要掌握的知識(shí)點(diǎn)：VISA的特點(diǎn)利用VISA進(jìn)行編程的基本步驟熟記常用的SCPI命令掌握IVI制訂的目的以及目前都制訂了哪幾類儀器的IVI規(guī)范第二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（1）儀器驅(qū)動(dòng)程序的概念儀器驅(qū)動(dòng)程序是一套可被用戶調(diào)用的子程序庫，利用它就不必了解每個(gè)儀器的編程協(xié)議和具體編程步驟，只需調(diào)用相應(yīng)的一些函數(shù)就可以完成對(duì)儀器各種功能的操作。儀器驅(qū)動(dòng)程序一般是控制物理儀器的，但也有的是純軟件工具。6.1虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序第三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五由于虛擬儀器需要提供模擬實(shí)際儀器操作面板的虛擬面板，因此虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序不僅僅是實(shí)施儀器控制的程控代碼，而是儀器程控代碼、高級(jí)軟件編程與先進(jìn)人際交互技術(shù)三者相結(jié)合的產(chǎn)物，是一個(gè)包含實(shí)際儀器使用、操作信息的軟件模塊。（2）虛擬儀器系統(tǒng)中引入驅(qū)動(dòng)程序的必要性第四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（3）儀器驅(qū)動(dòng)程序功能儀器驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)處理與某一專門儀器通信和控制的具體過程，通過封裝復(fù)雜的儀器編程細(xì)節(jié)，為用戶使用儀器提供了簡(jiǎn)單的函數(shù)接口。用戶不必對(duì)各種諸如GPIB、VXI、PXI等儀器硬件有專門的了解，就可以通過驅(qū)動(dòng)程序來使用這些儀器硬件。第五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（4）儀器驅(qū)動(dòng)程序的歷史基本的臺(tái)式系統(tǒng)，GPIB儀器（解釋語言BASIC）——70年代中期個(gè)人計(jì)算機(jī)的影響，插卡式儀器（編譯語言C）——80年代可程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令（SCPI,488.2）——90年代初期模塊化儀器驅(qū)動(dòng)程序（Driver）VXI即插即用儀器驅(qū)動(dòng)程序（VXIplug&play，

VPP）

——1993年可互換虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序（IVI）——1997年，還在不斷完善第六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五6.2虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（VISA）

VISA：VirtualInstrumentationSoftwareArchitecture，即虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)，是VPP系統(tǒng)聯(lián)盟制定的I/O接口軟件標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)規(guī)范的總稱。VISA為虛擬儀器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的I/O接口軟件規(guī)范。VISA是整個(gè)工業(yè)界的統(tǒng)一的軟件基礎(chǔ)。虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)中的標(biāo)準(zhǔn)I/O接口軟件稱為VISA庫。第八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五1.VISA的作用為整個(gè)工業(yè)界提供統(tǒng)一的軟件基礎(chǔ)對(duì)驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序不必考慮接口類型僅規(guī)定為用戶提供的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，不對(duì)具體實(shí)現(xiàn)作任何說明用于編寫符合VPP規(guī)范的儀器驅(qū)動(dòng)程序，完成計(jì)算機(jī)與儀器之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的控制。VISA庫作為低層I/O接口軟件，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。第九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2.VISA的特點(diǎn)適用于各類儀器：VXI,PXI,GPIB,RS-232,TCP,USB……與硬件接口無關(guān)既適用于單處理器結(jié)構(gòu)又適用于多處理器或分布式結(jié)構(gòu)適用于多種網(wǎng)絡(luò)機(jī)制第十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五3.VISA的組成原理第十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五幾個(gè)重要概念資源管理器。用于管理所有資源的一種系統(tǒng)資源（控制設(shè)備資源），執(zhí)行管理、控制和分配VISA資源的存在。資源。類似于面向?qū)ο笾械念?。VISA中的資源是一個(gè)計(jì)算機(jī)可以訪問或可與之通信的實(shí)體。會(huì)話。指與任何已經(jīng)存在資源的連接，包括默認(rèn)資源管理器的連接。第十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五4.VISA庫函數(shù)資源管理類函數(shù)viOpenDefaultRM(ViPSessionRsrc_Manager_Handle);viOpenDefaultRM(&defaultRMHandle);ViStatusviOpen(ViSessionRsrc_Manager_Handle,ViRsrcInstrument_Descriptor,ViAccessModeAccess_Mode,ViUInt32Open_Timeout,ViPSessionInstrument_Handle);viOpen(defaultRMHandle,"VXI0::24::INSTR",VI_NULL,VI_NULL,&dmmHandle);ViStatusviClose(ViSessionSession_Handle);viClose(dmmHandle);第十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五資源操作類函數(shù)寄存器基儀器通訊viIn8,viIn16,viIn32viIn16(dmmHandle,VI_A16_SPACE,0,&manufactureID);viOut8,viOut16,viOut32viOut16(dmmHandle,VI_A16_SPACE,4,0);消息基儀器通訊viRead,viWriteviRead(dmmHandle,readbuf,100,&count);viWrite(dmmHandle,writebuf,100,&count);格式化I/OviPrintf,viScanfviPrintf(dmmHandle,"*IDN?\n");viScanf(dmmHandle,"%t",result);第十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五資源模板事件處理viEnableEvent,viDisableEventviInstallHandler,viUninstallHandlerviWaitOnEvent資源屬性viGetAttribute,viSetAttribute第十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五用VISA函數(shù)操作儀器的步驟打開VISA資源管理器句柄，用到的函數(shù)：viOpenDefaultRM；打開儀器句柄，用到的函數(shù)：viFindRsrc、viFindNext、viOpen等；設(shè)置儀器狀態(tài)、控制儀器操作、讀取測(cè)量數(shù)據(jù)、處理儀器事件，用到的函數(shù)：viGetAttribute、viSetAttribute、viIn16、viOut16、viPrintf、viScanf、viInstallHandler、viUninstallHandler、viEnableEvent、viDisableEvent、viWaitOnEvent等；釋放儀器句柄，用到的函數(shù)：viClose；釋放VISA資源管理器句柄，用到的函數(shù)：viClose。第十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五VISA函數(shù)應(yīng)用舉例voidmain(void){ error=viOpenDefaultRM(&rsrcManager); /*打開VISA資源管理器*/ //rsrcManager為得到的VISA資源管理器句柄

if(error!=VI_SUCCESS)/*如果出錯(cuò)，彈出錯(cuò)誤信息對(duì)話框，返回*/ { MessagePopup("Error","OpenVISAResourceManagerError!"); return; } error=viOpen(rsrcManager,"VXI0::16::INSTR",VI_NULL,VI_NULL, &instHandle);//instHandle為得到的儀器句柄

if(error!=VI_SUCCESS){ MessagePopup("Error","OpenInstrumentError!"); return; } else{ /*獲取儀器模塊代碼，設(shè)置儀器操作超時(shí)時(shí)間為2000毫秒*/

viGetAttribute(instHandle,VI_ATTR_MODEL_CODE,&moduleID); viSetAttribute(instHandle,VI_ATTR_TMO_VALUE,2000); }

viClose(instHandle);/*關(guān)閉儀器句柄和VISA資源管理器*/ viClose(rsrcManager);}第十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五6.3可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令（StandardCommandforProgrammable

Instrument，簡(jiǎn)稱SCPI（1）基本概念：SCPI是為解決程控儀器編程進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化而制訂的標(biāo)準(zhǔn)程控語言，目前已經(jīng)成為重要的程控儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)之一。第十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（2）與過去的儀器編程語言比較1）SCPI描述的是人們正在試圖測(cè)量的信號(hào)，而不是正在用以測(cè)量信號(hào)的儀器；2）相同的SCPI命令可用于不同類型的儀器，這稱為SCPI的“橫向兼容性”；3）SCPI命令可以擴(kuò)展，其功能可隨著儀器功能的增加而升級(jí)擴(kuò)展，并適用于儀器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，這稱為SCPI的“縱向兼容性”。第十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（3）SCPI儀器模型信號(hào)路徑選擇測(cè)量功能格式化觸發(fā)器存儲(chǔ)器信號(hào)路徑選擇信號(hào)發(fā)生格式化數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線第二十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五(4)SCPI命令句法包括三部分：1）語法和式樣，用于描述SCPI命令的產(chǎn)生規(guī)則以及基本的命令結(jié)構(gòu)；2）命令標(biāo)記，用于提供SCPI要求和可供選擇的命令；3）數(shù)據(jù)交換格式，描述了在儀器與應(yīng)用程序之間、應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間或者儀器與儀器之間可以使用的數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)表示方法。第二十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五1）語法和式樣SCPI命令由程控題頭、程控參數(shù)和注釋三部分組成。有兩種形式：采用IEEE488.2命令，也稱為SCPI公用命令。它可以是詢問命令也可是非詢問命令，前一種情況命令結(jié)尾處有問號(hào)。舉例：*IDN？第二十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五采用以冒號(hào)分割的一個(gè)或者數(shù)個(gè)SCPI助記符構(gòu)成。舉例：OUTPut：FILTer：LPAss第二十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五關(guān)鍵詞組成短形助記符的規(guī)則1）如果關(guān)鍵詞不多于四個(gè)英語字母，則關(guān)鍵詞就是短形助記符；2）如果關(guān)鍵詞多于四個(gè)英語字母，則通常保留關(guān)鍵詞的前四個(gè)字母作為短形助記符。3）所有長(zhǎng)形、短形助記符均允許有數(shù)字后綴，以區(qū)別類似結(jié)構(gòu)的多種應(yīng)用場(chǎng)合。第二十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2）命令標(biāo)記主要給出SCPI要求的和可供選擇的命令。SCPI命令分為儀器公用命令（IEEE488.2命令）和SCPI主干命令兩部分。第二十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五3）數(shù)據(jù)交換格式SCPI的交換格式方法與IEEE488.2語法是兼容的，分為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)格式和數(shù)據(jù)交換格式兩部分。第二十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（5）常用SCPI命令簡(jiǎn)介1）常用儀器公用命令*IDN？功能：用于查詢儀器種類的查詢命令，儀器用一條帶有四個(gè)字段的信息進(jìn)行回答，這四個(gè)字段分別為：生產(chǎn)廠家、儀器型號(hào)、系列號(hào)和固件級(jí)別。使用方法：如連接了一個(gè)泰克公司的函數(shù)發(fā)生器VX5520，則執(zhí)行該命令后，返回代碼如下：Tektronix、VX5520、BO356、V1．1第二十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五*CLS？功能：清除命令。中斷正在執(zhí)行的命令，消除在命令緩沖區(qū)等待的命令。第二十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五*RST功能：復(fù)位儀器到初始上電狀態(tài)。在儀器工作過程中，程序出錯(cuò)或者其他死機(jī)情況經(jīng)常需要復(fù)位儀器。用法：一般情況下，要先用*CLS？清除儀器中的命令，在進(jìn)行復(fù)位。第二十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五*TST？功能：自檢命令用法：該命令復(fù)位儀器，完成自檢。返回“0”表示儀器正常；否則儀器存在故障需要維修。第三十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五*ERR？功能：錯(cuò)誤信息查詢命令。當(dāng)儀器操作過程中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，錯(cuò)誤代碼和信息存儲(chǔ)在儀器的錯(cuò)誤隊(duì)列中。用法：用該命令可讀入錯(cuò)誤隊(duì)列

SYST：ERR？第三十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2）SCPI主干命令MEASure？功能：測(cè)量命令。該命令配置儀器，并用指定量程和儀器進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)儀器觸發(fā)后，該指令完成測(cè)試并返回讀數(shù)到輸出緩沖區(qū)。用法：MEASure：VOLTage：AC？[<range>[,<resolution>]][,<channel-list>]參數(shù)range指定待測(cè)信號(hào)最大可能電壓值，然后儀器自動(dòng)選擇最接近的量程。第三十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五CONFigure：功能：配置命令。該命令用指定參數(shù)設(shè)置儀器。用法：可以使用初始化命令I(lǐng)NITiate命令置儀器在等待觸發(fā)狀態(tài)；或者使用Read命令完成測(cè)量并將讀數(shù)送入輸出緩沖區(qū)。執(zhí)行該命令后，測(cè)量不會(huì)立即開始，因此可以允許用戶在實(shí)際測(cè)量前改變儀器的配置。第三十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五Read？功能：該命令通常與CONFigure命令配合使用，它完成兩個(gè)功能：置儀器在等待觸發(fā)狀態(tài)（執(zhí)行INITiate命令）；當(dāng)觸發(fā)后，直接將讀數(shù)送入輸出緩沖區(qū)。第三十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五Fetch？功能：取命令。該命令取出由最近的INITiate命令放在內(nèi)存中的讀數(shù)值，并將這些讀數(shù)送到輸出緩沖區(qū)。在送該命令前，必須先執(zhí)行INITiate命令，否則將產(chǎn)生錯(cuò)誤。第三十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五CALIbration功能：校準(zhǔn)命令。該命令選擇儀器的參考工作頻率，指定打開或者關(guān)閉自動(dòng)調(diào)零方式。第三十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五FORMat：功能：格式化命令。該命令確定通過MEASure？、READ和FETch？命令得到的測(cè)量數(shù)據(jù)格式。第三十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五SAMPle：功能：采樣命令。該命令控制觸發(fā)信號(hào)類型與參數(shù)。第三十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五/*以下是聲明區(qū)*/Intmain(void){CharrdResponse[RESPONSE_LENGTH]:/*響應(yīng)返回值*/Intstatus；/*返回狀態(tài)值*/Shortid；/*器件軟件句柄*//*以下是開啟區(qū)*/Id=ibfind(”devl”);/*開啟GPIB器件*/Status=ibPad(5):/*器件主地址為5*//*以下是器件I/O區(qū)*/status=ibwrt(id，”*IDN?”，5):/*/*以下是關(guān)閉區(qū)*//*以下是關(guān)閉語句空*/Return；}例1.用非VISA的I/0接口軟件庫實(shí)現(xiàn)對(duì)GPIB儀器的讀/寫操作第三十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五例2.用非VISA的I/O接口軟件庫實(shí)現(xiàn)對(duì)VXI消息基儀器的讀/寫操作

Intmain(void)CharrdResponse[PESPONSE_LENGTH]；/*響應(yīng)返回值*/Int16status;/*返回狀態(tài)值*/Unit32retCount;/*傳送字節(jié)數(shù)*/Int16logicalAddr，mode;/*器件邏輯地址和傳送模式*/Status==initVXILibrary():logicalAddr=5:/*以下是器件I/O區(qū)*/Status=WSwri(logiealAddr，”*IDN”?，5，mode，&retCount);/*發(fā)送查詢標(biāo)識(shí)符命令*/Status=WSrd(logiealAddr，rdResPonse，RESPONSE_LENGTH，mode，&retCount):/讀回響應(yīng)值*/……以下是關(guān)閉區(qū)CloseVXIUbrary();Returno;}第四十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五例3.用VISA的I/O接口軟件庫實(shí)現(xiàn)對(duì)GPIB儀器與VXI消息基儀器的讀/寫操作Intmain(void){VicharrdResponse[PESPONSE_LENGTH];/*響應(yīng)返回值*/Viintl6status;l*返回狀態(tài)值*lViuint32retCount;/*傳送字節(jié)數(shù)*/VISessionvi;/*儀器軟件句柄*//*以下是開啟區(qū)*lStatus=viOPen(viDefaultRM，”GPIBO::5”，0，0，&vi);/*若對(duì)VXI消息基儀器進(jìn)行操作.將GPIB換成即可*//*以下是器件I/O區(qū)*/Status=viwrite(vi，”*IDN?”，5，&retCount);/*發(fā)送查詢標(biāo)識(shí)符命令*/Status=viRead(vi，rdResponse，RESPONSE_LENGTH，&retCount):/*讀回響應(yīng)值*/Status=viClose(vi):Returno;}第四十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五總結(jié)在聲明區(qū)。聲明所用的函數(shù)類型均為VISA數(shù)據(jù)類型，它是與編程語言無關(guān)的。VISA數(shù)據(jù)類型與編程語言數(shù)據(jù)類型的對(duì)應(yīng)什么包含在特定的頭文件中。在開啟區(qū)。調(diào)用的是ViOpenDefaultRM（ViSessionsesn），打開與默認(rèn)資源管理器的會(huì)話，與之建立聯(lián)系。然后調(diào)用vIOpen（