Diseño de hardware de osciloscopio digital
El hardware del sistema de calibración automática de osciloscopio digital basado en GPIB consta del controlador GPIB, FLUKE5500A, el osciloscopio digital a calibrar y equipos periféricos como PC e impresora. GPIB es un práctico sistema de interfaz de instrumentos desarrollado por Hewlett-Packard a finales de los años 1960 y principios de los 1970. Debido a que es conveniente para controlar los instrumentos de prueba y tiene una alta velocidad de transmisión (1 Mbps), GPIB se estableció como estándar IEEE488 en 1975 y se revisó a IEEE488.1-1987 en 1987. El bus GPIB es un bus paralelo digital de 24 pines. 8 cables son cables de tierra y cables blindados. Los otros 16 cables son líneas de transmisión de señal de nivel TTL, incluidos 8 cables de datos, 5 cables de gestión de interfaz y 3 cables de control de transmisión de datos. GPIB utiliza métodos de comunicación asíncrono, serial de bytes y paralelo de 8 bits, y todos los bytes se transmiten secuencialmente a través del bus.
El equipo del sistema GPIB tiene tres atributos: controlador, altavoz y oyente. Los dispositivos reales tienen uno, dos o tres de estos. Como controlador, puede especificar dispositivos conectados al bus con atributos de altavoz para que se conviertan en altavoces y dispositivos con atributos de oyente como oyentes mediante el direccionamiento, incluida la especificación propia. Los parlantes pueden enviar datos a otros dispositivos a través del bus. El oyente puede recibir datos enviados por el altavoz desde el autobús. En términos generales, la computadora es el controlador del sistema GPIB y tiene tres atributos: hablar, escuchar y controlar. Para evitar conflictos de bus, IEEE488 estipula que sólo puede haber un hablante a la vez, pero puede haber varios oyentes al mismo tiempo. Dado que las velocidades de funcionamiento de varios dispositivos en el sistema GPIB pueden variar mucho, para garantizar que los mensajes multilínea se puedan transmitir de forma bidireccional, asincrónica y confiable, se configuran tres líneas de protocolo de enlace en el bus GPIB, a saber, la línea de datos válidos, la línea no lista para recibir y la línea no recibida en la línea de datos.
El controlador GPIB utilizado en este sistema es el controlador de interfaz USB-GPIB BC-1401-2 desarrollado por Beka Technology Company. Tiene una interfaz USB y convierte el bus USB en un bus GPIB. . Sus características son: totalmente compatible con los estándares internacionales IEEE488.1 e IEEE488.2, compatible con los estándares industriales PCI, USB y Ethernet, la velocidad de transmisión de datos es de 900 kbps, adecuada para la transmisión de datos de alta velocidad entre PC e instrumentos; E/S La biblioteca de funciones de operación GPIB tiene las mismas funciones que el controlador de interfaz de la serie ES1400 del bus ISA. Proporciona un conjunto de biblioteca de funciones VISA (Virtual Instrument Software Architecture) que cumple con la especificación VPP y realiza todas las aplicaciones desarrolladas con VISA; funciones, al reemplazar diferentes modelos de controladores de interfaz GPIB de diferentes fabricantes, no es necesario modificar el programa de aplicación el controlador de interfaz se puede utilizar con C/C, VC, VB, LabView, LabWindows/CVI, HP-VEE, Delphi, etc. Compile programas de prueba en varios idiomas, lo cual es conveniente y flexible. VISA es un estándar de software de interfaz de E/S desarrollado por VXI Plug & Play Alliance. El propósito de formular VISA es garantizar que los instrumentos de diferentes fabricantes y diferentes estándares de interfaz sean compatibles entre sí, puedan comunicarse e intercambiar datos. Sus características más destacadas son: VISA se implementa utilizando ideas avanzadas de programación orientada a objetos; es una función súper integrada de todos los tipos de interfaz de instrumentos actuales y es muy simple, con solo más de 90 funciones, como función estándar; Está estrechamente relacionado con las funciones del instrumento. El tipo de interfaz de E/S es irrelevante, lo que facilita el trasplante de programas. Para los desarrolladores de controladores y aplicaciones, las funciones de la biblioteca VISA son un conjunto de funciones que se pueden llamar fácilmente y pueden controlar varios dispositivos como GPIB, VXI, PXI, etc.
IVI (Instrumento virtual intercambiable) es un controlador de instrumentos lanzado por la Fundación IVI para mejorar aún más el rendimiento ejecutable de los controladores de instrumentos, lograr un verdadero intercambio de instrumentos y hacer que las aplicaciones sean completamente independientes de la interfaz de programación del hardware.
El sistema IVI consta de cinco partes: controlador de clase IVI, controlador específico, motor IVI, utilidad de configuración IVI y archivo de información de configuración IVI. El controlador de clase implementa la encapsulación de las funciones unificadas de la capa superior y se enfrenta al operador, mientras que el controlador específico completa la comunicación con el instrumento específico. El programa de prueba llama al controlador de clase y utiliza el controlador de clase para llamar al controlador específico para lograr la independencia entre el programa de prueba y el hardware. El motor IVI completa el almacenamiento en caché de estado, el seguimiento de atributos de instrumentos y las funciones de mapeo desde conductores clasificados hasta conductores específicos. La utilidad de configuración de IVI utiliza el software MAX para crear y configurar el nombre lógico de IVI. En el programa de prueba, la operación se asigna a instrumentos y controladores de instrumentos específicos transmitiendo el nombre lógico a una función de inicialización del controlador de clasificación. El archivo de información de configuración de IVI registra todos los nombres lógicos y la información de mapeo de los controladores de clase a los controladores de instrumentos específicos. Su estructura se muestra en la Figura 2. Módulo de software de prueba:
El software de prueba se divide en tres partes: módulo de gestión de datos de prueba, módulo de gestión de parámetros de prueba y módulo de programa de prueba. El módulo de gestión de datos de prueba gestiona la fecha de calibración del instrumento, el personal de calibración, los elementos calibrados de instrumentos específicos, los datos de calibración, etc. La gestión de parámetros de prueba consiste en gestionar cada elemento de calibración de un instrumento específico, el valor estándar del elemento de calibración, etc. en la base de datos. El módulo del programa de prueba llama al instrumento de prueba correspondiente para realizar pruebas según los parámetros de prueba seleccionados por el usuario en el panel suave y compara los datos de la prueba con los estándares en la base de datos para determinar si está calificado.
Proceso estructurado del software de prueba:
Después de iniciar la autoprueba del sistema, el operador de calibración selecciona/ingresa el modelo del instrumento que necesita ser calibrado en la interfaz del software. según el modelo del instrumento en la base de datos, acceda a los elementos de calibración correspondientes, los valores estándar de los elementos inspeccionados y el diagrama de conexión entre el instrumento inspeccionado y el controlador FLUKE5500A y GPIB. El inspector conecta el instrumento de acuerdo con el diagrama de conexión (animación FLASH). Después de confirmar que la conexión es correcta, verifique si hay un controlador IVI. Después de instalar el controlador, ejecute la herramienta de configuración MAX. Después de completar la configuración, puede ejecutar. el programa de prueba correspondiente y guarde los resultados de la prueba en la base de datos e imprima el informe de aprobación/rechazo correspondiente. El diagrama de flujo se muestra en la Figura 3.
Desarrolle el controlador IVI:
Para los instrumentos IVI, los fabricantes proporcionarán controladores IVI que solo requieren escribir una pequeña cantidad de código para lograr la calibración del instrumento. El programa principal es simple y fácil de administrar. . El objetivo de la Fundación IVI es apoyar 95 instrumentos. La calibración de instrumentos digitales basados en tecnología IVI será el camino inevitable para la calibración de instrumentos.
Pero no todos los instrumentos son compatibles con IVI. Para instrumentos que no son IVI, utilice el asistente de desarrollo del controlador IVI en LabWindows/CVI para encapsular todos los comandos subyacentes en el árbol de comandos de control del programa del instrumento en una serie de funciones de alto nivel con paneles de imágenes para completar el desarrollo del controlador IVI y hacer Es un instrumento IVI. Su característica es que la carga de trabajo de desarrollar el controlador IVI en la etapa inicial es grande, pero la carga de trabajo de desarrollar y mantener el programa de prueba en la etapa posterior es pequeña. La gestión de bases de datos incluye principalmente 6 módulos: gestión de usuarios, gestión de modelos de instrumentos, gestión de proyectos de calibración, gestión de informes de calibración, gestión de indicadores de proyectos de calibración y consulta de datos.