測試系統(tǒng)控制器課件

自動測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)控制器自動測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)控制器本章內(nèi)容簡介什么式測試系統(tǒng)控制器：在自動測試系中，能夠通過數(shù)字接口總線向系統(tǒng)中的其他設(shè)備發(fā)送程控消息，并接收其他設(shè)備發(fā)回的響應(yīng)消息的設(shè)備稱為測試系統(tǒng)控制器。測試控制器的作用：測試系統(tǒng)控制器是測試系統(tǒng)的核心，在測試系統(tǒng)中起執(zhí)行測試程序、控制測試系統(tǒng)操作的作用。測試系統(tǒng)控制器通常由特定功能的計算機擔(dān)任，也稱為測試控制機（或主控機）、測量控制機、測試控制器等。本章首先介紹測試控制器的基本功能和要求，然后對GPIB、VXI等幾種典型的總線測試控制器進行詳細分析，最后重點介紹測試控制器的標準驅(qū)動軟件（VISA）。本章內(nèi)容簡介什么式測試系統(tǒng)控制器：第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的功能要求：對測試系統(tǒng)的通信數(shù)字接口和系統(tǒng)總線資源進行管理的能力。向被測設(shè)備或儀器發(fā)送程控命令，使它們處于預(yù)定的工作狀態(tài)。接收來自儀器或被測設(shè)備的響應(yīng)消息（狀態(tài)或測量數(shù)據(jù)）。響應(yīng)來自被測設(shè)備或儀器的正常或異常事件中斷。具有測試數(shù)據(jù)分析和處理能力，并能實現(xiàn)人機交互功能。第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的功能要求：第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的硬、軟件要求：任何一臺計算機都可用作測試控制器,唯一必要條件是該計算機應(yīng)具備符合工業(yè)標準的測試儀器數(shù)字接口，并具有操作該接口的驅(qū)動軟件。硬件方面要求：在接口功能配置上，測試控制機除了具備普通的程控設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力外，還必須具有對數(shù)字接口總線的控制和管理能力，即通常具有發(fā)起、組織和終止接口總線操作的能力。軟件方面要求：測試控制器首先應(yīng)提供操作其相應(yīng)數(shù)字接口的驅(qū)動軟件。測試控制器還應(yīng)提供用于編寫測試程序的編程語言或開發(fā)環(huán)境，或者支持第三方的測試編程語言或開發(fā)環(huán)境。第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的硬、軟件要求：第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的分類：根據(jù)所適應(yīng)的數(shù)字接口總線：分為GPIB控制器、VXI控制器、MXI控制器、PXI控制器等。根據(jù)用途：可分為專用控制器、通用控制器。根據(jù)測試控制器的計算能力：可分為工作臺和微型機。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式：測試控制器可分為臺式、筆記本式或嵌入式等。接口轉(zhuǎn)換設(shè)備：第一節(jié)測試控制器的基本要求測試控制器的分類：第二節(jié)GPIB總線測試控制器本節(jié)要求（1）掌握GPIB總線控制器的主要特點；（2）掌握GPIB接口的一種設(shè)計方法。第二節(jié)GPIB總線測試控制器本節(jié)要求第二節(jié)GPIB總線測試控制器控者模型IEEE488.1busIEEE488.1driverprogrammingenvironmentapplicationprogramcontrollerdatabyteENDaddressIEEE488.1stateconditionscontrolsequencesdatamessageserrorsIEEE488.1bussignals第二節(jié)GPIB總線測試控制器控者模型IEEE488.1b第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB總線測試控制器的主要特點具有GPIB接口至少提供五種GPIB標準接口功能：即控者(C)功能、聽者(L)功能、講者(T)功能、源方掛鉤(SH)功能、受方掛鉤(AH)功能。第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB總線測試控制器的主要特第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB主控機的主要形式：“通用計算機＋GPIB接口轉(zhuǎn)換器＋驅(qū)動軟件/測試編程語言或開發(fā)工具”接口轉(zhuǎn)換器及配套軟件是這種控制器的關(guān)鍵；根據(jù)所采用的計算機總線，接口轉(zhuǎn)換器有：PCI-GPIB、USB-GPIB、ENET-GPIB等多種類型，這些接口轉(zhuǎn)換器基本上都支持IEEE488.2和SCPI協(xié)議，并提供配套的I/O驅(qū)動軟件。表6-1給出了幾種典型的GPIB接口轉(zhuǎn)換器及性能。第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB主控機的主要形式：第二節(jié)GPIB總線測試控制器表6-1幾種典型的GPIB接口轉(zhuǎn)換器及性能產(chǎn)品型號總線類型操作系統(tǒng)I/O驅(qū)動編程語言GPIB最高傳輸速率Agilent82350BPCIWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISAVEE,C/C++,VisualBAS1C900KByte/SAgilent82357AUSBWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISA2.2VEE,LabVIEWVC,VB750KByte/SAgilentE5810ALANWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISA2.2VEE,LabVIEWVC,VB-NIPCI-GPIBNIPCI-8232NIPXI-GPIBNIPXI-8232PCI/PXIWin98/NT/2000/Me/XPMacOS,SolarsNI488.2NIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio488.1：5Mbyte/sHS488：7.7Mbyte/sNIGPIB-ENTE/100LANWin2000/NT/XP/Me/9xDigitalUnix,Solaris,HP-UX,MacOSNIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio800kbytes/sNIGPIB-USB-BUSBWin2000/NT/XP/Me/9xDigitalUnix,Solaris,HP-UX,MacOSNIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio880kbytes/s第二節(jié)GPIB總線測試控制器表6-1幾種典型的GPIB接第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB接口的硬件設(shè)計設(shè)計方案：采用功能完備的GPIB接口電路芯片輔以必要的外圍電路實現(xiàn)；特點：功能完備，規(guī)模較大；采用FPGA電路獨立實現(xiàn)GPIB接口。特點：可更具需要裁減電路，可移植性強。第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB接口的硬件設(shè)計第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914GPIA（通用接口適配器）內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914GPIA（通用第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914的信號線：面向微處理器，共20條信號線，全部采用正邏輯；面向GPIB總線，共18條，全部采用負邏輯，與GPIB總線信號邏輯關(guān)系一致；電源線（+5V）、地線第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914的信號線：第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914面向微處理器的信號線：8條雙向數(shù)據(jù)線D0~D7，與計算機的數(shù)據(jù)總線相連；3條寄存器選擇線RS0~RS2，配合讀/寫操作線用來選擇內(nèi)部13個寄存器之一；片選線CE，低電平有效；寫入線WE，低電平有效；讀出線DBIN，高電平有效；中斷請求線INT，低電平有效；DMA請求和允許線ACCRQ，ACCFR；復(fù)位線RESET；時鐘線CLOCK，輸入時鐘頻率500KHz~5MHz。一條觸發(fā)線TR。第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914面向微處理器的信第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914面向GPIB總線的信號線：16條信號線分別對應(yīng)GPIB系統(tǒng)的總線信號；一條講允許線TE，用作總線收發(fā)器的方向控制，表示數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)傳遞方向；一條控者線CONT，表示是否是作用控者，從而控制SRQ和ATN的方向；第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914面向GPIB總線第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914內(nèi)部寄存器：13個地址RS2RS1RS0寄存器名稱各位定義D0D1D2D3D4D5D6D7

000中斷狀態(tài)0

INT0INT1B1B0ENDSPASRLCMAC

001中斷狀態(tài)1

GETERRUNCAPTDCASMASRQIFC

010尋址狀態(tài)

REMLLOATNLPASTPASLADSTADSulpa

011總線狀態(tài)

ATNDAVNDACNRFDEOISRQIFCREN

100╳

101╳

110命令通過

DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1

111數(shù)據(jù)輸入

DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1地址RS2RS1RS0寄存器名稱各位定義D0D1D2D3D4D5D6D7

000中斷屏蔽0╳╳B1B0ENDSPASRLCMAC

001中斷屏蔽1

GETERRUNCAPTDCASMASRQIFC

010╳

011輔助命令

CS╳╳F4F3F2F1F0

100地址

EdpadaldatA5A4A3A2A1

101串行查詢

S8rsvlS6S5S4S3S2S1

110并行查詢

pp8pp7pp6pp5pp4pp3pp2pp1

111數(shù)據(jù)輸出

DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1可讀寄存器：可寫寄存器：第二節(jié)GPIB總線測試控制器TMS9914內(nèi)部寄存器：13第二節(jié)GPIB總線測試控制器輔助命令寄存器：用于控制片內(nèi)若干附加的能力，并提供把某些本地消息輸入到接口功能的一種手段。輔助命令共23條，操作方式：當BitC/S=1時，該能力起作用；若C/S=0則取消該能力；若C/S=NA，則該位應(yīng)發(fā)送0。第二節(jié)GPIB總線測試控制器輔助命令寄存器：第二節(jié)GPIB總線測試控制器輔助命令寄存器C/SF4f3f2f1f0助記符功能0/10/1na0/10/1na0/10/1na0/10/1nanana0/10/10/1nana0/1na0/10/10/10/1

00000000010001000011001000010100110001110100001001010100101101100011010111001111100001000110010100111010010101101101011111000swrstdacrrhdfhdfahdfenbaffgetrtlfeoilontongtstcatcsrppsicsrerqcrlcdaiptsstdlshdwvstd1rsv2片復(fù)位釋放ACDS抑制釋放RFD抑制抑制所有數(shù)據(jù)僅在EOI時抑制置新拜特可資用（nba）為假強制執(zhí)行群執(zhí)行觸發(fā)返回本地與下一拜特同時發(fā)送EOI只聽只講進入準備態(tài)異步取控同步取控請求并行查詢發(fā)送接口清除（IFC）發(fā)送遠控可能（REN）請求控制釋放控制禁止一切中斷通過下一個命令置T1延時影子掛鉤（shadowhandhake）延時T1通過bit2請求服務(wù)(rsv2)第二節(jié)GPIB總線測試控制器輔助命令寄存器C/SF4f3第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB接口的硬件實現(xiàn)第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB接口的硬件實現(xiàn)第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB測試控制器的軟件ES-BASICC的GPIB庫Windows下的GPIB動態(tài)鏈接庫可視化自動測試環(huán)境第二節(jié)GPIB總線測試控制器GPIB測試控制器的軟件第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器本節(jié)要求（1）掌握VXI內(nèi)嵌式控制器的主要功能；（2）了解VXI控制器的結(jié)構(gòu)。第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器本節(jié)要求第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器VXI總線系統(tǒng)測試控制器可以置于VXI主機箱之外，也可以置于VXI主機箱之內(nèi)。置于VXI主機箱之內(nèi)的測試控制器電氣上必須具有VXI接口，結(jié)構(gòu)上必須符合VXI模塊結(jié)構(gòu)要求，這種控制器稱為VXI內(nèi)嵌式測試控制器。第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器VXI總線系統(tǒng)測試控制器可以第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器1．內(nèi)嵌式測試控制器的功能要求具有通用計算機的能力。與VME計算機總線和高性能的VXI儀器總線相容。支持VME總線周期操作和VXI總線字串行通信規(guī)程。具有VXI系統(tǒng)資源管理能力。通常插在0號槽，具有VME標準定義的系統(tǒng)控制板功能，并提供VXI總線系統(tǒng)的０號槽資源（MODID寄存器和CLK10資源）。第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器1．內(nèi)嵌式測試控制器的功能要第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器2．內(nèi)嵌式測試控制器的硬件組成488接口串/并口鍵盤接口CGA顯示控制器VGA內(nèi)存硬盤接口PGA擴展槽軟盤接口MIGAVXI寄存器組器件識別配置字中協(xié)議共享存儲器指針MODIDROMBIOS帶DMA的I/O總線接口80387時鐘帶校驗的高速RAM80386VXI總線接口主從功能電路中斷功能電路中斷器系統(tǒng)控制器VME控制器TTL和ECL觸發(fā)器零槽組態(tài)I/O總線硬盤軟驅(qū)32位VXI總線可編程復(fù)位電路典型VXI內(nèi)嵌式測試控制器的硬件圖RGBIEEE488第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器2．內(nèi)嵌式測試控制器的硬件組第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器3．內(nèi)嵌式測試控制器的軟件內(nèi)嵌式控制器按結(jié)構(gòu)包含基礎(chǔ)軟件和系統(tǒng)軟件兩個層次?；A(chǔ)軟件又有兩種：面向VXI總線的接口軟件面向GPIB儀器的IEEE-488.2驅(qū)動軟件第三節(jié)VXI內(nèi)嵌式測試控制器3．內(nèi)嵌式測試控制器的軟件第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器本節(jié)要求（1）了解GPIB-VXI零槽資源管理器的主要功能；（2）了解GPIB-VXI控制器的硬件和軟件設(shè)計。第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器本節(jié)要求第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI的主要功能將GPIB程控代碼轉(zhuǎn)換為VXI命令，并在VXI主機箱內(nèi)實時執(zhí)行。提供VME標準定義的系統(tǒng)控制板的功能。提供標準VXI零號槽消息型器件的功能。具有VXIbus資源管理器的能力?？刂芕XIbus系統(tǒng)的TTL和ECL觸發(fā)線和相關(guān)協(xié)議。第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI的主要第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI的硬件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)

GPIBGPIB接口VME接口控制VME譯碼控制存儲器VXI擴展電路CPU復(fù)位時鐘RS232接口RS232

VXIBus本地總線圖6.5一種GPIB-VXI的硬件框圖第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI的硬件第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI轉(zhuǎn)換器的軟件設(shè)計監(jiān)控軟件VISAI/O驅(qū)動程序第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器GPIB-VXI轉(zhuǎn)換器第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器1．監(jiān)控軟件的主要功能GPIB-VXI資源管理器的監(jiān)控軟件駐留在EPROM中，主要完成以下個功能：硬件初始化。包括VIC068A、VAC068A、TMS9914復(fù)位以及數(shù)據(jù)區(qū)的初始化。VXI總線資源管理。執(zhí)行默認的資源配置操作，并接受用戶命令修改配置。命令翻譯。實現(xiàn)GPIB測試控制器的IEEE488.2命令與VXI總線命令的翻譯。第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器1．監(jiān)控軟件的主要功能第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器2.資源管理器資源管理器在上電或收到“*TST?”命令時執(zhí)行，主要完成如下工作：（1）系統(tǒng)自檢（2）器件識別（3）地址分配（4）命令者/從者分層（5）分配IRQ線（6）向消息型器件發(fā)送啟動正常操作命令第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器2.資源管理器第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器3.命令翻譯（1）GPIB消息的接收與發(fā)送（2）GPIB消息的處理（3）VXI服務(wù)請求的處理第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器3.命令翻譯第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器4.VISAI/O驅(qū)動軟件SCPIVISA函數(shù)SICLGPIB接口卡GPIB-VXI第四節(jié)GPIB-VXI零槽資源管理器4.VISAI/O驅(qū)第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）本節(jié)要求（1）了解虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)VISA；（2）了解VISA資源類操作；（3）了解VISA基本操作和編程方法。第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）本節(jié)要求第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）VISA（VirtualInstrumentationSoftwareArchiecture）簡介VISA是VXIplug&play（VXI即插即用）系統(tǒng)聯(lián)盟制定的I/O驅(qū)動軟件標準及其相關(guān)規(guī)范的總稱作為VPP規(guī)范的核心內(nèi)容，VISA包括VPP4.x系列規(guī)范?！禫PP4.3：VISA庫》《VPP4.3.2：文本語言的VISA實現(xiàn)規(guī)范》《VPP4.3.3：圖形語言的VISA實現(xiàn)規(guī)范》

VISA是一種用來開發(fā)與VXIPlug&Play兼容的儀器驅(qū)動器和應(yīng)用程序的標準化I/O庫。第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）VISA第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）圖6-11虛擬儀器的軟件體系結(jié)構(gòu)測試應(yīng)用軟件測試編程環(huán)境（AgilentVEE,NILabVIEW,NILabWindows/CVI等）儀器驅(qū)動器（ID）I/O接口驅(qū)動軟件（VISA）儀器軟面板GPIBVXI其它圖6-11虛擬儀器的軟件體系結(jié)構(gòu)第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）圖6-11第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）一個簡單的VISA程序#include<visa.h>#include<stdio.h>voidmain(){viSessiondefaultRM,vi;charbuf[256]={0};viOpenDefaultRM(&defaultRM);/*OpensessiontoGPIBdeviceataddress22*/viOpen(defaultRM,"GPIB0::22::INSTR",VI_NULL,VI_NULL,&vi);viPrintf(vi,"*RST\n"); /*Initializedevice*/viPrintf(vi,"*IDN?\n"); /*Sendan*IDN?stringtothedevice*/viScanf(vi,"%t",buf); /*Readresults*/printf("Instrumentidentificationstring:%s\n",buf);/*Printresults*/viClose(vi); /*Closesession*/viClose(defaultRM);}

第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)

（VISA）一個簡單的第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)(VISA)基本VISA函數(shù)介紹創(chuàng)建系統(tǒng)資源：viOpenDefaultRM()開啟通信通道：viOpen()格式化輸入輸出：viScanf(),viPrintf()關(guān)閉通信通道/關(guān)閉系統(tǒng)資源：viClose()兩個重要的數(shù)據(jù)類型：viSession：會話對象，系統(tǒng)通過會話對象與設(shè)備通信。viStatus：狀態(tài)數(shù)據(jù)，表示每次VISA操作是否成功。0：成功，非0：具體的錯誤代碼第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)(VISA)基本VISA函數(shù)介紹第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)(VISA)ViStatusviOpenDefaultRM(viSession*pvi)功能：為VISA會話對象vi建立包含VISA系統(tǒng)中所有設(shè)備信息的數(shù)據(jù)。在以后的操作中，程序可以使用vi中的信息，創(chuàng)建與系統(tǒng)中設(shè)備通信的通道。輸入?yún)?shù)：pvi指向一個會話對象的指針。函數(shù)的返回值：操作成功與否的狀態(tài)碼。舉例：viSessionvidefaultrmviOpenDefaultRM(&videfaultrm);第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)(VISA)ViStatusv第5節(jié)虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)(VISA)ViStatusviOpen(viSessionsesn,viRsrcname,viAccessModemode,viUInt32timeout,viSession*vi);功能：創(chuàng)建一個會話參數(shù)：viSessionsesn：指向系統(tǒng)資源的會話，該會話用viOpenDefaultRM()創(chuàng)建。viRsrcname：地址描述符字符串（參見下頁表格）。viAccessModemode：訪問模式。viUInt32timeout：訪問超時時間值。