方許丹

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

隨著儀器技術(shù)的發(fā)展，示波器的功能也越來越強(qiáng)大，實(shí)際應(yīng)用中需要使用到的功能也越來越多。但是由于儀器自身的局限性，示波器的數(shù)據(jù)必須傳送到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)軟件才能進(jìn)行詳細(xì)的分析。羅德與施瓦茨（ROHDE&SCHWARZ，以下簡稱羅德）示波器可以通過TCP/IP或USB方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，可以遠(yuǎn)程控制的方式響應(yīng)計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，并將采集、處理后的波形數(shù)據(jù)以指定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送到計(jì)算機(jī)，或以csv格式導(dǎo)出發(fā)送到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)采用VISA技術(shù)與示波器建立通信，向端口發(fā)送SCPI語言指令，實(shí)現(xiàn)控制、查詢、讀取等各項(xiàng)功能，并將讀取到的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試點(diǎn)的采集、傳輸和分析一體自動(dòng)化。本文介紹的軟件采用LabVIEW編程語言和VISA技術(shù)，示波器與計(jì)算機(jī)采用TCP/IP傳輸方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

1 系統(tǒng)搭建

整套系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、示波器和測(cè)試點(diǎn)組成。計(jì)算機(jī)和示波器之間需要進(jìn)行物理連接，使用通用的網(wǎng)線分別連接示波器后面板的LAN接口和計(jì)算機(jī)的LAN接口，待示波器的網(wǎng)絡(luò)連接符號(hào)由黃色轉(zhuǎn)為綠色后，表明物理通信已建立，可以進(jìn)行軟件連接。

系統(tǒng)搭建框圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)搭建框圖

2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)功能包括建立通信、設(shè)置參數(shù)、采集波形、數(shù)據(jù)上傳和分析等模塊，見圖2。

圖2 系統(tǒng)功能框圖

建立通信：計(jì)算機(jī)與示波器網(wǎng)絡(luò)連接建立之后，點(diǎn)擊示波器的網(wǎng)絡(luò)符號(hào)，讀取IP地址（以xx.xx.xx.xx表示），發(fā)送字符串指令”TCPIP::xx.xx.xx.xx::INSTR”作為VISA的串口資源，打開串口，建立通信。

設(shè)置參數(shù)：需要設(shè)置參數(shù)包括通道選擇、垂直通道設(shè)置（如電壓幅度、帶寬、耦合方式等）、水平通道設(shè)置（單次采樣時(shí)間、觸發(fā)位置等）、觸發(fā)條件及其他必要性參數(shù)。

采集波形、數(shù)據(jù)上傳和分析：采用單次觸發(fā)采集、立即上傳并分析，分析結(jié)果無異常則進(jìn)行下一次采集，有異常則停止，保存當(dāng)前數(shù)據(jù)用于分析，并確保軟件界面顯示波形與示波器波形同步。

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 前面板設(shè)計(jì)

前面板包括用戶設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)、錯(cuò)誤提示等模塊。TCP/IP方式需要先訪問儀器IP，必須由用戶手動(dòng)輸入IP地址，才能建立連接。波形圖如果設(shè)置為自動(dòng)調(diào)整Y軸標(biāo)尺，多次采樣時(shí)，可能導(dǎo)致Y軸標(biāo)尺多次變化，采樣波形缺乏可比性。以Homebus波形測(cè)試為例，用戶輸入示波器IP地址后，設(shè)定好波特率和連續(xù)測(cè)試時(shí)間，點(diǎn)擊運(yùn)行即可，如圖3。

圖3 前面板設(shè)計(jì)

3.2 程序框圖設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)需要采用羅德廠家提供的VISA_Extended驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫。

向示波器寫入指令時(shí)可使用函數(shù)”VISAext_write.vi”。也可以使用LabVIEW自帶的函數(shù)”VISA Write.Vi”，二者功能相同。

示波器每運(yùn)行一條或幾條指令后需要用函數(shù)”VISAext_query_OPC.vi”查詢指令是否已經(jīng)全部執(zhí)行完畢，之后用”VISAext_check_error.vi”檢測(cè)指令是否全部正確執(zhí)行。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，可首先檢查某條指令下發(fā)后示波器實(shí)際運(yùn)行時(shí)間是否超過默認(rèn)時(shí)間，若超過可以手動(dòng)設(shè)置超時(shí)時(shí)間，超時(shí)時(shí)間需大于示波器實(shí)際運(yùn)行時(shí)間。

以默認(rèn)采樣電壓值返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)需要使用函 數(shù) ”VISAext_query_ASCII_ListOf-Doubles.vi”，向該函數(shù)依次發(fā)送”FORM ASC”、”CHANn:DATA?”指令（n為通道），從該函數(shù)的輸出端獲取數(shù)據(jù)。以二進(jìn)制浮點(diǎn)型格式返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)使用函數(shù)”VISAext_query_Binary-FloatData.vi”，以雙精度浮點(diǎn)型格式返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)使用函數(shù)”VISAext_query_double.vi”。

程序主要部分代碼包含圖4建立通信、圖5通道與觸發(fā)設(shè)置、圖6采集與上傳數(shù)據(jù)。

圖4建立通信：根據(jù)用戶輸入的IP地址，向”VISA打開.vi”函數(shù)輸入完整的IP地址訪問指 令”TCPIP::XXX:XXX:XX:X::INSTR”， 并 調(diào)用”VISA設(shè)備清零.vi”清空I/O緩沖區(qū)，為訪問數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。之后發(fā)送”*IDN?”指令，返回設(shè)備ID，發(fā)送”*RST”和”*CLS”指令，對(duì)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位并清空輸出緩沖區(qū)。

圖4 建立通信

圖5通道與觸發(fā)設(shè)置：首先設(shè)置水平時(shí)基，”TIM:ACQT xx”設(shè)置單次采樣時(shí)間，”TIM:POS xx”設(shè)置觸發(fā)偏置；其次設(shè)置垂直通道，”CHANn:RANG xx”設(shè)置通道n垂直電壓范圍，”CHANn:COUP DCL xx”設(shè)置通道n信號(hào)耦合方式，”CHANn:STAT xx”設(shè)置通道信號(hào)打開或關(guān)閉；水平和垂直參數(shù)設(shè)置完畢后，還需設(shè)置觸發(fā)條件，”TRIG:A:TYPE xx”設(shè)置觸發(fā)類型，”TRIG:A:EDGE:SLOP xx”設(shè)置上升沿或下降沿觸發(fā)，”TRIG:A:SOUR CHn”設(shè)置觸發(fā)源，即觸發(fā)通道，”TRIG:A:LEV1 xx”設(shè)置觸發(fā)閾值。

圖5 通道與觸發(fā)設(shè)置

圖6采集與上傳數(shù)據(jù)：”SING”設(shè)置單次采集，每次采集后調(diào)用函數(shù)”VISAext_query_OPC.vi”和”VISAext_check_error.vi”確認(rèn)是否有錯(cuò)誤，如果出現(xiàn)超時(shí)錯(cuò)誤，需要設(shè)置超時(shí)時(shí)間。檢測(cè)無異常時(shí)，發(fā)送”FORM:ASC”和”CHANn:DATA?”指令，將通道n采集結(jié)果以電壓值的方式上傳到計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行波形復(fù)現(xiàn)，并可用來進(jìn)行分析。

圖6 采集與上傳數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一套基于LabVIEW的羅德示波器通信與應(yīng)用系統(tǒng)。在安裝了LabVIEW和羅德VISA_Extended驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫的計(jì)算機(jī)上，可以直接使用本文提供的源代碼進(jìn)行開發(fā)。示波器參數(shù)需要根據(jù)被測(cè)波形以及預(yù)期測(cè)試效果進(jìn)行設(shè)置，上傳到計(jì)算機(jī)的波形數(shù)據(jù)可以用于進(jìn)一步分析。