基于LabVIEW平台和GPIB接口的测试系统开发及应用

2006-05-07 15:49:42来源: 电子技术应用

接口的实用测试系统的组成、仪器控制方式及系统特点。


    (1)GPIB接口编程方便,减轻了软件设计负担,可使用高级语言编程;

    (2)提高了仪器设备的性能指标。利用计算机对带有GPIB接口的仪器实现操作和控制,可实现各种自动标准、多次测量平均等要求,从而提高了测量精度;

    (3)便于将多台带有GPIB接口的仪器组合起来,形成较大的自动测试系统,高效灵活地完成各种不同的测试任务,而且组建和拆散灵活,使用方便;

    (4)便于扩展传统仪器的功能。由于仪器与计算机相联,因此可在计算机的控制下对测试数据进行更加灵活、方便的传输、处理、综合、利用和显示,使原来仪器采用硬件逻辑很难解决或无法解决的问题迎刃而解。

    基于上述研究,利用GPIB接口卡和带有GPIB接口的存储示波器组成了测试系统,如图2所示。

2 系统组态及功能

2.1 GPIB接口性能

    GPIB是一个数字化24脚(扁型接口插座)并行总线,其中16根线为TTL电平信号线,包括8根双向数据线、5根控制线、3根握手线,另8根为地线和屏蔽线。GPIB使用8位并行、字节串行、异步通迅方式,所有字节通过总线顺序传送。

2.2系统连接方式

    图3所示为GPIB总线与两个独立设备之间的连接图。系统采用NI AT-GPIB/INT接口卡,它是NI公司配备的符合VISA(Virtual Instrument Software Architecture)标准的GPIB接口,在LabVIEW平台上,利用NI提供的GPIB接口驱动程序和TDS420存储示波器的驱动程序即可对系统进行组态与编程控制。系统中每个设备(包括接口卡),须有一个0到30之间的GPIB地址。GPIB接口卡设置为地址0,仪器的GPIB地址从1 到30。GPIB由一个控者(PC机)控制总线,在总线上传送仪器命令和数据,控者寻址一个讲者,一个或多个听者,数据串在总线上从讲者向听者传送。LabVIEW的GPIB软件包自动处理寻址和其他的总线管理功能。

2.3 系统应用软件结构

    测试系统应用软件分为三类:与GPIB设备通讯的子VI;信号采集与处理子VI;处理各层界面和实现多媒体技术的子VI。

    在LabVIEW平台上的GPIB编程有两种方式,即传统的GPIB方式和针对即插即用协议(VXI plug & play)的VISA方式。本系统采用VISA方式编程。VISA是虚拟仪器软件结构体系的简称,它是在LabVIEW工作平台上控制VXI、GPIB、RS-232以及其他种类仪器的单接口程序库。采用了VISA标准,就可以不考虑时间及仪器I/O选择项,驱动软件可以相互兼容使用。大多数VISA功能模块使用了VISA session参数,VISA session是每次程序操作过程的唯一逻辑标识符。它标识了与之通讯的设备名称以及进行I/0操作必需的配置信息。

    PC机通过AT-GPIB/INT接口卡与TDS420存储示波器通讯的框图程序如图4所示。PC机通过GPIB接口卡给TDS420以命令,而TDS420又通过它把控者(PC机)要求的数据反馈给控者。通讯子VI包括VISA Open(打开通讯过程)、VISA Write(把数据串写入指定设备)、VISA Read(从指定设备中读入数据)、VISA Close(关闭由VISA Session指定设备的通讯过程,释放系统资源)等功能模块,使用VISA功能模块向指定设备(泰克TDS420数字存储示波器GPIB接口)读写数据以实现通讯。

    信号采集与处理及各层界面设计均在LabVIEW平台上,利用其各种强有力的功能模块可以快速灵活地实现各种功能。

2.4 测试系统功能

    测试系统的具体功能如下:

    (1)系统可直接读取TDS420示波器的时域测量数据。TDS420示波器可进行十七项时域指标测量,主要包括信号周期、频率、峰—峰值、幅值、均值、有效值、时延、正负脉冲宽度等等;

    (2)实时数据采集。本系统可同时对两路随机噪声信号进行实时数据采集,并可根据信号频率设置采样频率和采样点数;

    (3)利用LabVIEW的Advanced Analysis软件库进行信号的动态分析与处理。本系统利用其互相关分析模块实现对两路随机信号的互相关分析, 从而找到时延τ,并确定固体表面速度:V=d/τ;

    (4)在软面板上输出显示信号的时域波形、互相关函数波形及信号的频谱,同时实时给出固体表面速度V的测试结果。

    测试系统运行界面如图5所示。图中通道1、2所示时域波形为经GPIB接口卡通讯的实测随机相关信号波形;经互相关处理后的互相关函数波形如图所示;图中渡越时间测试值为TDS420存储示波器实测两时域信号的延时值(单位:ms)并回送给控者(PC机);计算值则为在LabVIEW平台上经信号分析计算后所得的两时域信号间的延时值(单位:ms)。

    基于LabVIEW平台的测试系统有两个显著特点:(1)采用NIAT-GPIB/INT接口卡实现对TDS420示波器的控制,从而完成实时测试;(2)采用VISA标准编程。作为通用I/0标准,VISA具有与仪器硬件接口无关的特性,VISA资源管理层是应用与仪器之间的桥梁,所有对仪器的操作都需要它来管理,从而保证测试系统有条不紊地运作,控制器对仪器的访问都通过指针实现,这种面向对象的技术使独立的系统很容易扩展成分布式系统,以适应各种测试领域的要求。

关键字:接口  应用

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/zhzx/200605/2228.html
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