智能测试系统-第3章GPIB总线测试系统分析解析
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基于GPIB的自动测试系统的研究与实现
． １ 系统 的功能与要求 该测试 系统主要是对各种信息进行 自动接 收 的设 备， 因此该 自动测试系统主要就是利用 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ总线将 多 台测量仪 器与控制 计算 机进 行 连接 ， 然后 通过 计算 机 控 制系统实现与各 个 系统 的连 接 ， 组 建一个 完 整 的 自 动测试系统 。 目前 自动测试 系统 的功能 主要包 括 ： 一 是计算机通过 网络 向各个 接 收机发送 工 作指令 ， 实 现 对测试设备 的控制 ； 二是计 算机 通过 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ接 口， 实现 信号源 、 示波器 以及 网络分 析器 等仪 表 的 自动 控制 与 测试 ； 三是具有 计算 与补 充功 能 ， 系统 可 以根 据 幅度 ， 计算 出相应 的幅度 因子 ， 进而存入 到数据库 中。 测试系统 的测试 参数 要求 ： 控制 信号 输 出的频 率 范 围、 测量输 出信号 的幅度 以及 相位 、 能 够实时显 示各 种测量 的数值 ， 并且能够及 时存人数据库 中。 １ ． ２ 系统 总线 选 择
中。
２ Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ自动测试 系统 的设计结构
２ ． １ 自动 测 试 系统 软 件 设 计
本系统 的测试 操作 比较复 杂 ， 因此 我们 应该 选择 具有多任务处理能力 的操作 系统 。并且 利用 ｖＩ Ｓ ＵＡＬ Ｃ ＋＋开发 软件 ， 以此 实现 源码级 的多个 级别 的重 用 。 自动测试系统软 件是 整个 系统 的核 心 ， 因此软 件 的设
接 口实现一致 ， 避免设备的单独设计 连接 ， 这 样设计 的 最终 目的就是实 现 了系统 设计 的简 化程度 ， 提 高 了系 统 的稳定性 ， 促 进 系统 的扩 充与 升级 。传 统 的电子 设 备都是建立在 独立 的平 台 中， 这 种设 计所 使用 的端 口 为Ｒ ｓ ＿ － ２ ３ ２ ， 这种设 计是不适合 现代测试 技术发 展的 ， 尤其是 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ总线 的出现使得测 试总线 技术得 到发展 ， Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ是一种字节 串行 的位平 行总线 ， 其 主要采取 三线
中。
２ Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ自动测试 系统 的设计结构
２ ． １ 自动 测 试 系统 软 件 设 计
本系统 的测试 操作 比较复 杂 ， 因此 我们 应该 选择 具有多任务处理能力 的操作 系统 。并且 利用 ｖＩ Ｓ ＵＡＬ Ｃ ＋＋开发 软件 ， 以此 实现 源码级 的多个 级别 的重 用 。 自动测试系统软 件是 整个 系统 的核 心 ， 因此软 件 的设
接 口实现一致 ， 避免设备的单独设计 连接 ， 这 样设计 的 最终 目的就是实 现 了系统 设计 的简 化程度 ， 提 高 了系 统 的稳定性 ， 促 进 系统 的扩 充与 升级 。传 统 的电子 设 备都是建立在 独立 的平 台 中， 这 种设 计所 使用 的端 口 为Ｒ ｓ ＿ － ２ ３ ２ ， 这种设 计是不适合 现代测试 技术发 展的 ， 尤其是 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ总线 的出现使得测 试总线 技术得 到发展 ， Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ是一种字节 串行 的位平 行总线 ， 其 主要采取 三线
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作用：控制数据总线的时序，以保证数据总线能正确、有节奏地传 输信息，这种传输技术称为三线挂钩技术。
（3）5条接口管理控制线（ATN，IFC，REN，EOI和SRQ）
作用：控制GP－IB总线接口的状态
GPIB母线结构
分 信号线 类 代号
DIO1
数 DIO2 据 DIO3 输 入 DIO4 输 出 DIO5 母 DIO6 线
控者、讲者、听者被称为系统功能的三要素，对于系统中 的某一台装置可以具有三要素中的一个、两个或全部。GPIB系统中的计算机一般同时兼有讲者、听者与控者的功能。
4.2.2 GPIB的基本特性
GP-IB标准接口系统的基本特性如下：
（1） 可连接的仪器数量。可以用一条总线互相连接若干台装置，以 组成一个自动测试系统。 系统中装置的数目最多不超过15台，互连总 线的长度不超过20m。
（5） 一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。
4.2.3 GPIB标准接口的机械结构
总线上传递的各种信息通称为消息。带标准接口的智能仪器按功能可分为 仪器功能和接口功能两部分，所以消息也有仪器消息和接口消息之分。
所谓接口消息是指用于管理接口部分完成各种接口功能的信息，它由控者 发出而只被接口部分所接收和使用。
讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置（ 如测量仪器、数据采集器、 计算机等），在一个GP-IB系统中，可以设置多个讲者， 但在某一时刻， 只能有一个讲者在起作用。
听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置（如打印机、信号源等）， 在一个GP-IB系统中，可以设置多个听者，并且允许多个听者同时工作。
控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如对其他设备进行寻址 或允许“讲者”使用总线等。控者通常由计算机担任，GP IB系统不允许 有两个或两个以上的控者同时起作用。
（3）5条接口管理控制线（ATN，IFC，REN，EOI和SRQ）
作用：控制GP－IB总线接口的状态
GPIB母线结构
分 信号线 类 代号
DIO1
数 DIO2 据 DIO3 输 入 DIO4 输 出 DIO5 母 DIO6 线
控者、讲者、听者被称为系统功能的三要素，对于系统中 的某一台装置可以具有三要素中的一个、两个或全部。GPIB系统中的计算机一般同时兼有讲者、听者与控者的功能。
4.2.2 GPIB的基本特性
GP-IB标准接口系统的基本特性如下：
（1） 可连接的仪器数量。可以用一条总线互相连接若干台装置，以 组成一个自动测试系统。 系统中装置的数目最多不超过15台，互连总 线的长度不超过20m。
（5） 一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。
4.2.3 GPIB标准接口的机械结构
总线上传递的各种信息通称为消息。带标准接口的智能仪器按功能可分为 仪器功能和接口功能两部分，所以消息也有仪器消息和接口消息之分。
所谓接口消息是指用于管理接口部分完成各种接口功能的信息，它由控者 发出而只被接口部分所接收和使用。
讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置（ 如测量仪器、数据采集器、 计算机等），在一个GP-IB系统中，可以设置多个讲者， 但在某一时刻， 只能有一个讲者在起作用。
听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置（如打印机、信号源等）， 在一个GP-IB系统中，可以设置多个听者，并且允许多个听者同时工作。
控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如对其他设备进行寻址 或允许“讲者”使用总线等。控者通常由计算机担任，GP IB系统不允许 有两个或两个以上的控者同时起作用。
基于GPIB总线的GSM基站自动测试系统
２ ５ Ｈｚ ．Ｇ 。系统 的硬件组成框图如 图 ２所示 。 计算 机及测 试软件是整个测试 系统的核 心 ，通过 Ｇ Ｉ ／ Ｂ转接器控制连接在 Ｇ Ｉ Ｐ Ｂ ＵＳ Ｐ Ｂ总线上的 Ｅ ４ ０ ４４Ａ
动测试系统将能够很好地解决上述设备检测 中存在的问
题 ，极大的提高设备测试的效率 、准确性和客观性 。
本文 中的 Ｇ Ｍ 基站 自动测试 系统通过 Ｇ Ｉ Ｓ Ｐ Ｂ总线
与测试仪表进行通信 ，并通过 Ｇ Ｉ ／ Ｂ转接设备与 Ｐ Ｂ ＵＳ
ＧＩ Ｐ Ｂ地址 ，Ｇ Ｉ ＰＢ地址格式是 固定的 ，如下 ： ＧＰ Ｂ ｂ ａ ｄ ： ｐ ｉ ｒ ｄ ｒｓ［ ：ｅ ｏ ｄ ｒ Ｉ ［ ｏ ｒ 】 ： ｒｍａｙ ａ ｄ ｅ ｓ：ｓｃ ｎ ａ ｙ
ＧＩ Ｐ Ｂ总线 的ＧＳ Ｍ基站 自动 测试 系统 的设 计和 实现 方案 。系统方案最大限度地实现 了测试的 自动化 ，并且
具有一定的代表性 ，适用于一般 自动测试系统的开发 。 关键 词 自动测试系统 基站 Ｇ Ｉ Ｖ Ｓ ＰＢ ＩＡ
随着移动通信技术的高速发展 ， 移动通信设备的测 试方法和过程也变得越来越复杂 。 传统的人工手动测试 方法存在 周期长 、工作量大 、 数据记录繁琐 、测试结果 的准确度和可靠性难以得到保证等一 系列弊端 。 建 自 构
Ｇ Ｉ Ｐ Ｂ总线 （ ＩＥ ４ ８ 即 Ｅ Ｅ ８ 总线）是一种数字式 ２ 脚 ４ 并行总线 ，数据传输 采取 位并行 ， 字节 串行 ， 向联络 双 和双 向异步的方式进行 。 总线分三类 ：６ １ 根为 Ｔ Ｌ电平 Ｔ 信号传输线 ， 条屏蔽 线 ， 条地 线。信号线又分 ３ ： 一 ７ 组
最多可以连 接 １ 个设备 。 ５ 总线上 的仪器以下列 ３ 种身份 之一 存在 ，（ ）听者 ：仅接受数据 ；（）讲者 ：仅发送 １ ２ 数据 ；（ ）控者 ：控制总线上的所有仪器的数据交换 ， ３
动测试系统将能够很好地解决上述设备检测 中存在的问
题 ，极大的提高设备测试的效率 、准确性和客观性 。
本文 中的 Ｇ Ｍ 基站 自动测试 系统通过 Ｇ Ｉ Ｓ Ｐ Ｂ总线
与测试仪表进行通信 ，并通过 Ｇ Ｉ ／ Ｂ转接设备与 Ｐ Ｂ ＵＳ
ＧＩ Ｐ Ｂ地址 ，Ｇ Ｉ ＰＢ地址格式是 固定的 ，如下 ： ＧＰ Ｂ ｂ ａ ｄ ： ｐ ｉ ｒ ｄ ｒｓ［ ：ｅ ｏ ｄ ｒ Ｉ ［ ｏ ｒ 】 ： ｒｍａｙ ａ ｄ ｅ ｓ：ｓｃ ｎ ａ ｙ
ＧＩ Ｐ Ｂ总线 的ＧＳ Ｍ基站 自动 测试 系统 的设 计和 实现 方案 。系统方案最大限度地实现 了测试的 自动化 ，并且
具有一定的代表性 ，适用于一般 自动测试系统的开发 。 关键 词 自动测试系统 基站 Ｇ Ｉ Ｖ Ｓ ＰＢ ＩＡ
随着移动通信技术的高速发展 ， 移动通信设备的测 试方法和过程也变得越来越复杂 。 传统的人工手动测试 方法存在 周期长 、工作量大 、 数据记录繁琐 、测试结果 的准确度和可靠性难以得到保证等一 系列弊端 。 建 自 构
Ｇ Ｉ Ｐ Ｂ总线 （ ＩＥ ４ ８ 即 Ｅ Ｅ ８ 总线）是一种数字式 ２ 脚 ４ 并行总线 ，数据传输 采取 位并行 ， 字节 串行 ， 向联络 双 和双 向异步的方式进行 。 总线分三类 ：６ １ 根为 Ｔ Ｌ电平 Ｔ 信号传输线 ， 条屏蔽 线 ， 条地 线。信号线又分 ３ ： 一 ７ 组
最多可以连 接 １ 个设备 。 ５ 总线上 的仪器以下列 ３ 种身份 之一 存在 ，（ ）听者 ：仅接受数据 ；（）讲者 ：仅发送 １ ２ 数据 ；（ ）控者 ：控制总线上的所有仪器的数据交换 ， ３
GPIB接口性能和总线结构
GPIB器件模型
器件X
器件功能 接口功能 本地接口消息
母线结构 远地接口消息
器件消息
器件Y
接口功能 器件功能 本地接口消息
GPIB总线
数据母线：DIO1~DIO8 传送接口消息与器件消息，并行传送8比特数据。用ATN线来标志 传 送的是哪类消息。
挂钩控制母线：DAV（data valid）、NRFD(not ready for data)、NDAC(not data accepted) 执行三线连锁挂钩协议，实现对DIO线的多线消息 传递的挂钩控制
器件
控者器件：系统的指挥者，能够发布各种命令，对接 口系统进行管理，一般采用计算机
讲者器件：当控者退出控制后，能够发布测量数据、 报告内部状态或者发布仪器程控命令的器 件统称为讲者器件
听者器件：凡是能够接收控者发出给指定器件命令或 者接收讲者器件发出的数据、程控命令的 器件统称为听者器件
数据母线
分
信号线
类
代号
信号线名称
使用该线的 接口功能
传递的消息
接口消息
器件消息
数据有效
DAV
SH
DATA VALID
挂
未准备好接收数据
钩 母
NRFD
NOT READY FOR
AH
线
DATA
未收到数据
NDAC
AH
NOT DATA ACCEPTED
DAV RFD DAC
ATN
注意 ATTENTION
C
ATN
接
EOI
接口功能接收，并据之改变的消 息是“接口消息”。经过GPIB 总线传递的接口消息称“远地接 口消息”，在器件内部，器件功 能传给接口功能的接口消息成为 “本地接口消息”。
GPIBV IP I L I仪器自动测试系统的应用与发展
GPIB、VXI、PXI、LXI仪器自动测试系统的应用与发展一、自动测试系统和测试总线的基本概念自动测试系统(Automatic Test System，ATS)指的是以计算机为核心，在程序控制下，自动完成特定测试任务的仪器系统。
与传统测试仪器不同，自动测试系统强调在计算机的控制下，由若干可程控的通用设备共同完成测试任务。
AST首先要解决的关键问题是程控设互相协议的问题，也就是接口总线问题。
测试总线是指可以应用在测试、测量和控制系统中的总线。
在专用测试设备中的总线包括GPIB（General Purpose Interface Bus）、VXI（VMEbus eXtensions for Instrumentation）、PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）、LXI(LAN eXtensions for Instrumentation）等总线。
二、基于GPIB总线技术的自动测试系统1、GPIB发展历程最初的GPIB是在1960年代后半期由惠普（当时称为HP-IB）开发的，用于连接和控制惠普制造的可编程仪器。
在引进了数字控制器和可编程测试设备之后，对来自多个厂商的仪器和控制器之间进行标准高速通信接口的需求也应运而生。
在1975年，美国电气与电子工程师学会（IEEE）发布了ANSI/IEEE标准488-1975，即用于可编程仪器控制的IEEE标准数字接口，它包含了接口系统的电气、机械和功能规范。
最初的IEEE 488-1975在1978年经过修改，主要是出版声明和附录方面。
现在这个总线已经在全世界范围内被使用，它有三个名字：•通用接口总线（GPIB）•惠普接口总线（HP-IB）•IEEE 488总线由于最初的IEEE 488文档并没有包含关于使用的语法和格式规范的叙述。
这部分工作最终形成了一个附加标准IEEE 488.2，用于IEEE 488（被更名为IEEE 488.1）的代码、格式、协议和通用指令。
第3章GPIB总线测试系统[60页]
![第3章GPIB总线测试系统[60页]](https://img.taocdn.com/s3/m/53dd70ada8114431b80dd88c.png)
听者是能够通过接口接收数据的仪器设备。
3.2.2 GPIB总线的描述
1. 数据线
数据线由DIO1~DIO8组成，并行传送8位数据，DIO1 为最低位，DIO8为最高位。数据线用于传递接口消息和器 件信息，包括数据、地址和命令，它是可以输入也可以输 出的双向总线。
2. 挂钩联络线
挂钩联络线一共有3根，分别是DAV，NRFD和NDAC。 DAV（Data Available）数据有效线 NRFD（Not Ready for Data）未准备好接收数据线 NDAC（Not Data Accept）未收到数据线
3. 接口管理控制线
接口管理控制线一共有5条，分别是ATN，IFC， SRQ，REN和EOI，用来控制系统的有关状态。 ATN（Attention）注意线 IFC（Interface Clear）接口清除线 REN（Remote Enable）远程允许线 SRQ（Service Request）服务请求线 EOI（End or Identify）结束或识别线
仪器功能进行工作； ⑩器件清除功能(DC)：产生一个内部清除信号，使某仪器功
能回到初始状态。
3.4 GPIB消息分类与性质
消息：在GPIB接口系统中，在总线上传送的所有 信息统称为消息；
按消息的用途，消息可分为接口消息和器件消息； 按消息传送路径的不同，消息可分为远地消息和本
地消息。
3.4.1 接口消息
四类
它们都是系统中作为控者的设备发布的，用作对其 他仪器设备的管理信息。
1.通令（Universal Command）
采用GPIB总线互连的仪器、设备是多种多样的，它 们有的很复杂，像计算机、网络分析仪等，有的很 简单，如开关器、衰减器等。但从测试系统组建的 角度出发，它们都是系统中的一个逻辑单元，仅是 测试功能不同而已；
3.2.2 GPIB总线的描述
1. 数据线
数据线由DIO1~DIO8组成，并行传送8位数据，DIO1 为最低位，DIO8为最高位。数据线用于传递接口消息和器 件信息，包括数据、地址和命令，它是可以输入也可以输 出的双向总线。
2. 挂钩联络线
挂钩联络线一共有3根，分别是DAV，NRFD和NDAC。 DAV（Data Available）数据有效线 NRFD（Not Ready for Data）未准备好接收数据线 NDAC（Not Data Accept）未收到数据线
3. 接口管理控制线
接口管理控制线一共有5条，分别是ATN，IFC， SRQ，REN和EOI，用来控制系统的有关状态。 ATN（Attention）注意线 IFC（Interface Clear）接口清除线 REN（Remote Enable）远程允许线 SRQ（Service Request）服务请求线 EOI（End or Identify）结束或识别线
仪器功能进行工作； ⑩器件清除功能(DC)：产生一个内部清除信号，使某仪器功
能回到初始状态。
3.4 GPIB消息分类与性质
消息：在GPIB接口系统中，在总线上传送的所有 信息统称为消息；
按消息的用途，消息可分为接口消息和器件消息； 按消息传送路径的不同，消息可分为远地消息和本
地消息。
3.4.1 接口消息
四类
它们都是系统中作为控者的设备发布的，用作对其 他仪器设备的管理信息。
1.通令（Universal Command）
采用GPIB总线互连的仪器、设备是多种多样的，它 们有的很复杂，像计算机、网络分析仪等，有的很 简单，如开关器、衰减器等。但从测试系统组建的 角度出发，它们都是系统中的一个逻辑单元，仅是 测试功能不同而已；
基于GPIB的自动测试系统的研究与实现
基于GPIB的自动测试系统的研究与实现GPIB自动测试系统是当前广泛采用的一种测试方式，它能够将虚拟技术、计算机技术与测试设备进行整合，具有测试速度快、准确性高以及功能强大的特点，从对自动测试系统需求的角度出发，对GPIB自动测试系统进行了系统的研究与分析，以此设计出系统完善的自动测试系统。
标签：GPIB测试系统；虚拟仪器自动测量系统就是指采用计算机对各个仪器进行控制，并且实现测试过程自动化的系统。
而计算机控制测试系统的自动化必须依靠仪器总线而实现，而GPIB 则是目前广泛采用的一种测试仪器总线。
其主要功能就是利用GPIB接口卡将若干个GPIB仪器连接起来，以此增强测试仪器设备的功能，进而实现高效灵活完成各种测量任务的要求。
1 测试系统的需求分析与总体设计1.1 系统的功能与要求该测试系统主要是对各种信息进行自动接收的设备，因此该自动测试系统主要就是利用GPIB总线将多台测量仪器与控制计算机进行连接，然后通过计算机控制系统实现与各个系统的连接，组建一个完整的自动测试系统。
目前自动测试系统的功能主要包括：一是计算机通过网络向各个接收机发送工作指令，实现对测试设备的控制；二是计算机通过GPIB接口，实现信号源、示波器以及网络分析器等仪表的自动控制与测试；三是具有计算与补充功能，系统可以根据幅度，计算出相应的幅度因子，进而存入到数据库中。
测试系统的测试参数要求：控制信号输出的频率范围、测量输出信号的幅度以及相位、能够实时显示各种测量的数值，并且能够及时存入数据库中。
1.2 系统总线选择测试总线的目的就是要求系统设计者要根据总线的使用规则去设计，将各个测试设备的接口与总线的接口实现一致，避免设备的单独设计连接，这样设计的最终目的就是实现了系统设计的简化程度，提高了系统的稳定性，促进系统的扩充与升级。
传统的电子设备都是建立在独立的平台中，这种设计所使用的端口为RS—232，这种设计是不适合现代测试技术发展的，尤其是GPIB总线的出现使得测试总线技术得到发展，GPIB是一种字节串行的位平行总线，其主要采取三线控制信号握手协议，能够将多台设备进行连接。
现代测试系统
第四类：VXI总线方式虚拟仪器
VXI总线(VME busextension for instrumentation)。 该总线是VME计算机总线在仪器领域中的扩展, 其中 VME总线是一种工业微机的总线标准, 主要用于微机 和数字系统领域。
优点：ＶＸＩ系统具有小型便携、高速数据传输、模块式结构、 系统组建灵活等特点。1998年修订的ＶＸＩ2 0版本规范提供 了64位扩展能力,使数据传输率最高进一步提高到80ＭＢy/ｓ。
1． 虚拟仪器的内部功能
测量仪器的内部功能可划分为：输入信号的测量、转换、数 据分析处理及测量结果的显示四个部分。虚拟仪器也不例外， 但是实现上述功能的方式不同，下面按三个部分来叙述。
（1）信号采集与控制功能
虚拟仪器是由计算机和仪器硬件组成的硬件平台，实现对信 号的采集、测量/转换与控制的。硬件平台由两部分组成：
VI构成方式
VI系统有多种构成方式：
• PC—DAQ测量系统：是以数据采集卡、信号调理 电路及计算机为仪器硬件平台组成的测试系统。
• GPIB系统：是以GPIB标准总线仪器与计算机为硬 件平台组成的测试系统。
• VXI系统：是以VXI标准总线仪器与计算机为硬件 平台组成的测试系统。
• 串口系统：是以Seial标准总线仪器与计算机为硬件 平台组成的测试系统。
第三类 GPIB总线方式虚拟仪器
GPIB总线(General Purpose Interface Bus), 即IEEE488通用接口 总线,是HP公司在70年代推出的台式仪器接口总线, 因此又叫 HPIB(HPInterfaceBus)。
该标准总线在仪器、仪表及测控领域得到了最为广泛的应 用。这种系统是在微机中插入一块GPIB接口卡,通过24或25线 电缆连接到仪器端的GPIB接口。 当微机的总线变化时, 例如 采用ISA或PCI等不同总线,接口卡也随之变更,其余部分可保 持不变, 从而使GPIB系统能适应微机总线的快速变化。由于 GPIB系统在PC出现的初期问世, 所以有一定的局限性。如其 数据线只有8根, 用位并行、字节串行的方式传输数据,传输 速度最高1ＭＢy/ｓ,传输距离20ｍ(加驱动器能达500ｍ) 。
基于GPIB总线结构的视频指标自动测试系统
方 便 地 实 现 星 型 组 合 ．线 型 组 合 或 者二者的组合。 Ｇ Ｉ 串 口 控 制 提 高 了 传 输 速 ＰＢ比 率 和 同 时 支 持 的 设 备 总 数 ，是 一 种 工 程 控 制 用 的 协 议 。 一 般 被 用 来 使 用 任 何 编 程 语 言 如 Ｖ 、Ｖ 、ｃ Ｂ Ｃ ＋＋ 实 现 电 脑 对 仪 器 的 控 制 。 当 然 也 有 某 些 仪 器 制 造 商 自 己开 发 的语 言 支 持 Ｇ Ｉ。 如 ｋｉ ｔ Ｐ Ｂ ｅ ｈ ｙ公 司 使 用 的 ｔｅ
３ ）设 置 实 际测 试 中所 需 要 的 干扰 输 出等 。 ３ 设 置 Ｖ Ａ （ 频 分 析 仪 ）测 量 视 频 输 出 幅度 参 数 Ｓ 视 １ ）设 置 符 合我 国标 准 的 视频 标准 ： ２ ）设 置 视 频输 入 端 １ 、参考 端 口、 同步 端 １等 ． ２ ： ： ３
ｔｓ ｐ ｎ ｅ ｔ ｏｉｔ
，
Ｎ 公 司 的 ｌ ｖｅ 等 。 实 Ｉ ａ ｉ ｂ ｗ
现 这 种 控 制 首 先 要 被 控 仪 器 支 持
２ 自动 化检 测 系统实现 的可行 性
计 算 机 系 统 早 已成 为 自动 化 测 试 的技 术 依 托 工 具 ，通 过 计 算 机 控 制 仪 器 进 行 自动 化 操 作 应 用 于 各 个 领 域 ，技 术 非 常
参 数 视 频 输 出幅 度 时 依 据 Ｇ ／ １－２０ 有 线 数 字 电 视 Ｄ Ｊ ０ ７《 ２
员 的一些误操作可能 引入误 差甚至导致致命错误 。同时，自
动 化 测 试 也 是 解决 当前 人 力 资 源 不 足 的 一 个重 要 措 施 。 因此 ，
系 统 用户 接 收 解 码 器 （ 顶 盒 ）技 术要 求和 测 量 方 法 （ 行 ） 机 暂 》 的 要 求 ， 由数 字 电视 测试 信 号 发 生 器 、数 字 电视 测 试 发 射 机
３ ）设 置 实 际测 试 中所 需 要 的 干扰 输 出等 。 ３ 设 置 Ｖ Ａ （ 频 分 析 仪 ）测 量 视 频 输 出 幅度 参 数 Ｓ 视 １ ）设 置 符 合我 国标 准 的 视频 标准 ： ２ ）设 置 视 频输 入 端 １ 、参考 端 口、 同步 端 １等 ． ２ ： ： ３
ｔｓ ｐ ｎ ｅ ｔ ｏｉｔ
，
Ｎ 公 司 的 ｌ ｖｅ 等 。 实 Ｉ ａ ｉ ｂ ｗ
现 这 种 控 制 首 先 要 被 控 仪 器 支 持
２ 自动 化检 测 系统实现 的可行 性
计 算 机 系 统 早 已成 为 自动 化 测 试 的技 术 依 托 工 具 ，通 过 计 算 机 控 制 仪 器 进 行 自动 化 操 作 应 用 于 各 个 领 域 ，技 术 非 常
参 数 视 频 输 出幅 度 时 依 据 Ｇ ／ １－２０ 有 线 数 字 电 视 Ｄ Ｊ ０ ７《 ２
员 的一些误操作可能 引入误 差甚至导致致命错误 。同时，自
动 化 测 试 也 是 解决 当前 人 力 资 源 不 足 的 一 个重 要 措 施 。 因此 ，
系 统 用户 接 收 解 码 器 （ 顶 盒 ）技 术要 求和 测 量 方 法 （ 行 ） 机 暂 》 的 要 求 ， 由数 字 电视 测试 信 号 发 生 器 、数 字 电视 测 试 发 射 机
【优秀版】现代测试技术与系统PPT
CPU可选单片机、DSP或其他微处理器。
2）以个人计算机为核心的个人仪器测试 系统，如图1-5、1-6所示。
具有测量功能的模块或仪器卡直接与个人 计算机的系统总线相连。仪器的测试功能由在 个人计算机上开发的测试应用程序实现。
2013年10月22日星期二
17
2013年10月22日星期二
18
2013年10月22日星期二
智能仪器：采用专门的微处理器、存储器 和接口芯片，与仪器测量部分融合在一起。
自动测试系统：是用现成的PC配以一定 的硬件和仪器测量部分组合而成。
虚拟仪器：是将测试仪器软件化和模块 化，并与计算机结合构成的仪器系统。
1. 智能仪器
智能仪器是指包含微计算机或微处理器的 测量或检测仪器。具有对数据进行存储、运 算、逻辑判断及自动化操作等功能。它具有的 软件功能使仪器呈现某种智能作用。
2013年10月22日星期二
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10
智能仪器的特点： （1）操作自动化； （2）具有自测功能； （3）具有数据处理功能； （4）具有友好的人机对话能力； （5）具有可程控操作能力。
2. 自动测试系统 自动测试系统是以PC为核心，在程序控 制下自动完成测试任务的仪器系统。 其发展分为3个阶段：第1代专用型，第 2代积木型，第3代模块化集成型。
2）测量精度高，性能好； （1）第1代自动测试系统 常见的自动测试系统一般由测试控制器、可程控测试仪器、标准数字接口总线、测试软件等组成。
系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 年10月22日星期二 系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 （2）第2代自动测试系统 虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统 。
2）以个人计算机为核心的个人仪器测试 系统，如图1-5、1-6所示。
具有测量功能的模块或仪器卡直接与个人 计算机的系统总线相连。仪器的测试功能由在 个人计算机上开发的测试应用程序实现。
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智能仪器：采用专门的微处理器、存储器 和接口芯片，与仪器测量部分融合在一起。
自动测试系统：是用现成的PC配以一定 的硬件和仪器测量部分组合而成。
虚拟仪器：是将测试仪器软件化和模块 化，并与计算机结合构成的仪器系统。
1. 智能仪器
智能仪器是指包含微计算机或微处理器的 测量或检测仪器。具有对数据进行存储、运 算、逻辑判断及自动化操作等功能。它具有的 软件功能使仪器呈现某种智能作用。
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10
智能仪器的特点： （1）操作自动化； （2）具有自测功能； （3）具有数据处理功能； （4）具有友好的人机对话能力； （5）具有可程控操作能力。
2. 自动测试系统 自动测试系统是以PC为核心，在程序控 制下自动完成测试任务的仪器系统。 其发展分为3个阶段：第1代专用型，第 2代积木型，第3代模块化集成型。
2）测量精度高，性能好； （1）第1代自动测试系统 常见的自动测试系统一般由测试控制器、可程控测试仪器、标准数字接口总线、测试软件等组成。
系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 年10月22日星期二 系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 （2）第2代自动测试系统 虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统 。
GPIB总线使用介绍
三、五种具有相应管理能力的接口功能。
服务请求功能（SR）： 当系统中某一装置在运行时遇到某些情况时（ 例 如测量已完毕、出现故障等），能向系统控者提出服务请求的能力。 并行点名功能（PP）： 系统控者为快速查询请求服务装置而设置的并行 点名能力。只有配备PP功能的装置才能对控者的并行点名做出响应。 远控本控功能（R／L）：选择远地和本地两个工作状态的能力。 装置触发功能（DT）： 使装置能从总线接收到触发信息，以便进行触发 操作。在一些要进行触发操作或同步操作装置的接口中，必须设置DT功 能。 装置清除功能（DC）： 能使仪器装置接收清除信息并返回到初始状态。 系统控者通过总线命令使那些配置有DC功能的装置同时或有选择地被清 除而回到初始状态。
数据有效 DATA VALID
未准备好接收数据 NOT READY FOR DATA 未收到数据 NOT DATA ACCEPTED 注意 ATTENTION 结束或识别 END OR IDENTIFY 服务请求 SERVICE REQUEST 接口清除 INTERFACE CLEAR 远控可能 REMOTE ENABLE
（5） 一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。
4.2.3 GPIB标准接口的机械结构
总线上传递的各种信息通称为消息。带标准接口的智能仪器按功能可分为 仪器功能和接口功能两部分，所以消息也有仪器消息和接口消息之分。 所谓接口消息是指用于管理接口部分完成各种接口功能的信息，它由控者 发出而只被接口部分所接收和使用。 仪器消息是与仪器自身工作密切相关的信息，它只被仪器部分所接收和使 用，虽然仪器消息通过接口功能进行传递，但它不改变接口功能的状态。 接口消息和仪器消息的传递范围如图所示。
测试系统控制器
D7 MAC IFC
CS ╳ ╳ F4 F3 F2 F1 F0 Edpa dal dat A5 A4 A3 A2 A1 S8 rsvl S6 S5 S4 S3 S2 S1 pp8 pp7 pp6 pp5 pp4 pp3 pp2 pp1 DIO8 DIO7 DIO6 DIO5 DIO4 DIO3 DIO2 DIO1
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第二节 GPIB总线测试控制器
助记符 swrst dacr rhdf hdfa hdfe nbaf fget
第二节 GPIB总线测试控制器
❖ TMS9914 GPIA（ 通用接口适配器） 内部 结构图
第二节 GPIB总线测试控制器
❖ TMS9914的信号线： 面向微处理器，共19条信号线，全部采用正逻辑 面向GPIB总线，共19条，全部采用负逻辑，与GPIB总线信号逻辑关系一致 电源线（+5V）、地线
《PXI总线分析》课件
即插即用
可靠性
PXI总线的规范严格定义了各模块之间的接 口，保证了不同厂商生产的模块之间的兼 容性和互操作性。
PXI总线采用PCI总线作为物理层，具有较 高的可靠性和稳定性。
PXI总线应用领域
航空航天
PXI总线广泛应用于航空航天领 域的测试和测量，如飞行器控 制系统的测试、导航设备的校 准等。
汽车电子
05 PXI总线应用案例分析
PXI总线在测试测量领域的应用案例
PXI总线在雷达信号测试中的应用
利用PXI总线的实时性和灵活性，实现了雷达信号的快速采集、处理和显示，提高了测 试效率。
PXI总线在电子元件测试中的应用
通过PXI总线连接测试仪器，实现了电子元件参数的自动化测试，降低了人工干预和误 差。
数据处理与分析
对采集到的数据进行处理、分析和可视化，方便用户进行实验结 果评估。
PXI总线仪器校准软件
软件功能
提供仪器校准工具，支持对PXI总线仪器的精度校准 和验证。
校准项目
支持电压、电流、频率、时间等参数的校准，确保仪 器测量准确可靠。
校准流程
提供详细的校准流程说明，指导用户进行仪器校准操 作。
PXI总线在环境监测中的应用
利用PXI总线的可靠性和稳定性，实现了环境数据的实时采集、处理和远程传 输，提高了环境监测的准确性和实时性。
PXI总线在能源监测中的应用
通过PXI总线连接各类传感器，实现了能源使用情况的实时监控和数据分析，帮 助企业实现节能减排。
06 PXI总线发展趋势与展望
PXI总线技术发展现状与趋势
03 PXI总线硬件分析
PXI总线硬件组成
01
PXI总线控制器
负责管理PXI总线上所有设备的通信 ，控制数据传输。
GPIB接口全解
干扰等因素所引起的误差，从而提高仪器的测量精度，电路 结构进一步简化，测量功能更加多样化。
（5）自动控制、自动调整能力增强 智能仪器运用微处理器进行控制，可以方便地协调控制 仪器的工作，实现测量仪器的自动控制，并具有一定的可编 程能力及自动调零、自检、自校等功能，操作简单、维修方 便。
16
第9章
智能测试仪器与系统
第9章
智能测试仪器与系统
（1）主机电路用来存储程序与数据，并进行一系列的运 算和处理，参与各种功能控制。通常由微处理器、程序存储 器、输入输出（I/O）接口电路等组成，或者本身就是一个单 片微型计算机。
（2）模拟量输入输出通道用来输入输出模拟量信号，实 现模拟量与数字量之间的变换。主要由A/D变换器、D/A变换 器和有关的模拟信号处理电路等组成。 （3）人机接口用来沟通操作者与仪器之间的联系，主要 由仪器面板上的键盘和显示器等组成。 （4）标准通信接口用来实现仪器与计算机的联系，使仪 器可以接受计算机的程控命令，一般情况下，智能仪器都配
智能仪器可通过键盘输入任何数据或文字信息，或者用 磁带、软盘等输入程序。能以数字、字符、图形显示等方式 输出。输入输出方式灵活多样。
15
第9章
智能测试仪器与系统
（4）电路结构简单，测量精确度高，测量功能多样化
微处理器具有强大的数据运算、数据处理和逻辑判断功 能，这使得智能仪器能够有效地消除由于漂移、增益变化和
仪器装置接口 仪器装置本身
用户编程
(a）
12 24 1 13
(b）
图9.2 GPIB标准接口总线系统及GPIB24线总线插座 9
第9章
智能测试仪器与系统
2. GPIB标准接口的总线结构
总线是一条24芯电缆，其中16条被用作信号线，其余则 被用作逻辑地线及屏蔽线。电缆两端是与图9.2(b)相似的双列
一种基于GPIB总线的自动测试系统
一种基于GPIB总线的自动测试系统摘要：实现了基于GPIB总线的多台数字化仪器与计算机的连接的自动测试系统并以带有GPIB接口的3台泰克公司的TDS210示波器与计算机连接为例，介绍了在虚拟仪器平台上如何设置GPIB地址，利用GPIB接口实现多台示波器的波形和数据采样的自动测试系统，实验证明本方法是成功的。
关键词：GPIB地址；LabVIEW；测试系统在工作中要同时使用多台不同型号的数字化测量仪器，如各种型号的波形数字化仪、时间间隔测量仪、函数发生器、频谱仪等，将多路数据、波形或图像等信息从采集设备送到计算机进行分析处理是我们经常遇到的问题.实现多台采集设备与计算机相连接的总线中GPIB总线是其中最常用的。
GPIB总线能够把一系列仪器设备和计算机连成整体的接口系统，作为桥梁，可把各种可编程仪器与计算机紧密地联系起来，使电子测量由独立的、传统的单台仪器向大规模测试系统的方向发展。
在当今许多的测量仪器都会配有GPIB 接口.本文将介绍如何利用这一接口建立多台采集设备与计算机的连接以及实现波形与数据采样的虚拟仪器技术，首先介绍一下GPIB总线和虚拟仪器平台。
GPIB接口和虚拟仪器开发平台LABVIEWGPIB接口是一种命令级兼容的外部总线接口，主要用来连接各种仪器，组建中小规模的自动测试系统.该接口由美国HP公司1972年提出，故又称HP-IB接口.作为一种并行接口，GPIB结构简单、性能可靠、操作方便、灵活、体积小和价格较低，被世界各国广泛采用。
GPIB接口有两个突出的优点:1)它便于将多台带有GPIB接口的仪器组合起来，每块GPIB卡可连接最多14台设备，每台计算机可装配32块GPIB板卡，所以可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.按这些仪器的作用又可分为讲者(T alker)，听者(Listener)和控者(Controller)3种.讲者发送数据，听者接收讲者发送的数据，控者指挥数据交换.在工作过程中，每台仪器(包括主控微机)的地位(讲者、听者和控者)均可变更。
智能测试系统-第3章GPIB总线测试系统分析解析
2
1
地址选择
ON OFF
其中用5只开关作为仪器地址的设置开关，它对应总线 的DIO5~DIO1。开关“ON”时为逻辑1，“OFF”时为逻 辑0。当GPIB ON处在ON位置时，仪器处于远控工作方式 。
3.3 GPIB接口功能
①听功能(L)： 接收信号、数据； ②讲功能(T)： 发送信号、数据； ③控功能(C)： 通过微处理器发布各种命令； ④源握手功能(SH)： 为讲功能和控功能服务； ⑤受握手功能(AH)： 为听功能服务； ⑥服务请求功能(SR)：量程溢出、震荡器停止等意外故障发
为了简单和统一起见，把这些复杂程度和功能能力 不同的、执行IEEE488.2协议的各种设备统称为 “GPIB器件”；
简单的说，凡配备了GPIB接口的独立装置统称为 器件。
器件职能
在GPIB系统中，不同的器件承担着不同的任务， 行使不同的职能，这些职能可归纳为控者、讲者 和听者职能。
①控者职能 控者是对系统进行控制的设备，具有控制整
10 : SRQ 11 : ATN 12 : 机壳地 13~16: DIO5~DIO8 17 : REN 18~24: 地
3. 三线挂钩原理
系统内部每传送一个字节信息都有一次三线联络的 过程，其时序如图。
DIO1~8 DAV
NRFD ① NDAC
第一字节
②
⑤
③ ④⑥
4. 总线电缆及电缆接头
总线为24芯电缆: 16条信号线 ，8根地址线 ， 24芯簧片插头座。
5. 程控仪器的地址
要实现程控，系统中每一台仪器都必须有一 个地址，控者可以通过寻址方法指令谁为讲 者，谁为听者；
一台程控仪器可以被分配一个或多个听地址， 当控者呼唤到该仪器的某个听地址时，仪器 就被受命为听者；
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3.2 GPIB总线结构
GPIB总线是一条 24芯的无源电缆线，其中 16条为 信号线，其余用作逻辑地或外屏蔽。
1. GPIB器件
采用 GPIB 总线互连的仪器、设备是多种多样的， 它们有的很复杂，像计算机、网络分析仪等，有的 很简单，如开关器、衰减器等。但从测试系统组建 的角度出发，它们都是系统中的一个逻辑单元，仅 是测试功能不同而已； 为了简单和统一起见，把这些复杂程度和功能能力 不同的、执行 IEEE488.2 协议的各种设备统称为 “GPIB器件”； 简单的说，凡配备了 GPIB 接口的独立装置统称为 器件。
器件职能
在GPIB系统中，不同的器件承担着不同的任务， 行使不同的职能，这些职能可归纳为控者、讲者 和听者职能。 ①控者职能 控者是对系统进行控制的设备，具有控制整 个系统协调工作的能力； ②讲者职能 讲者是通过接口发送各种数据和信息的设备； ③听者职能 听者是能够通过接口接收数据的仪器设备。
2. GPIB总线描述
其中用5只开关作为仪器地址的设置开关，它对应总线 的DIO5~DIO1。开关“ON”时为逻辑1，“OFF”时为逻辑0 。当GPIB ON处在ON位置时，仪器处于远控工作方式。
GPIB ON
只 只 5 讲 听
4
3
2
1
地址选择
3.3 GPIB接口功能
①听功能(L)： 接收信号、数据； ②讲功能(T)： 发送信号、数据； ③控功能(C)： 通过微处理器发布各种命令； ④源握手功能(SH)： 为讲功能和控功能服务； ⑤受握手功能(AH)： 为听功能服务； ⑥服务请求功能(SR)：量程溢出、震荡器停止等意外故障发 生时，主动向控者提出请求，以进行相应处理； ⑦并行点名功能(PP)： 快速查询请求服务装置，速度快； ⑧远地/本地功能(RL)：选择远地或本地工作方式； ⑨器件触发功能(DT)：产生一个内部触发信号，以启动有关 仪器功能进行工作； ⑩器件清除功能(DC)：产生一个内部清除信号，使某仪器功 能回到初始状态。
引脚分布
16条信号线按功能分为： 8根双向8位数据线 3根数据挂钩联络线 5根接口管理控制线 引脚分配对应关系： 1~4：DIO1~DIO4 5 : EOI 6 : DAV 7 : NRFD 8 : NDAC 9 : IFC 10 : SRQ 11 : ATN 12 : 机壳地 13~16: DIO5~DIO8 17 : REN 18~24: 地
多线接口消息
多线接口消息有： 通令 指令 副令 地址
3.4 GPIB消息分类与性质
消息：在 GPIB 接口系统中，在总线上传送的所有 信息统称为消息； 按消息的用途，消息可分为接口消息和器件消息； 按消息传送路径的不同，消息可分为远地消息和本 地消息。
器件 功能 接口 功能 本地消息
总线
接口消息 器件消息
接口 功能
器件 功能
本地消息
1. 接口消息
接口消息是用于实现并管理各种接口功能的 控制、挂钩和命令等信息的总称。它只能被 接口本身所接收和使用； 单线消息：用专线传送的消息称为单线消息。 它们是： ATN ， IFC ， REN ， DAV ， NDAC ， NRFD，SRQ和EOI。 多线消息：用多条 DIO 线传送的消息称为多 线消息。
第3章
GPIB总线测试系统
第3章 GPIB总线测试系统
教学内容
GPIB特性 GPIB结构 GPIB接口功能 GPIB测试系统组建方法
GPIB
概述
（General Purpose Interface Bus） 是国际通用的仪器接口标准，是专门为仪器 控制应用而设计的。这套接口系统最初由美 国HP公司提出，后被美国电气与电子工程师 协会 (IEEE) 和国际电工委员会 (IEC) 接受为 程控仪器和自动测控系统的标准接口，因此， 也称 IEEE488 接口或 IEC625 接口，目前的 协议是488.2。
1987
1990
1992
1993
GPIB总线应用描述
主控机
GPIB
信号源
AFG310 DUT
示波器
示波器
3.1 GPIB的基本特性
①设备容量 设备容量是指GPIB接口系统中仪器和计算机的总容量，通常可连接 的仪器数目最多为15台； ②传输距离 互连电缆的传输路经总长不超过20m，或者装置数目与装置之间距 离的乘积不超过20m； ③数传速度 最高可达1Mbyte/s； ④地址容量 GPIB标准规定采用 5个比特位的编码来表示地址，地址容量为 31个； ⑤信息逻辑 总线上信息逻辑采用负逻辑，规定：低电平（≦ +0.8V ）为逻辑 “1” ，高电平（≥+2.0V）为逻辑“0” ； ⑥数传方式 数据传输方式可以为：字节串行、位并行，双向异步传输。
3. 三线挂钩原理
系统内部每传送一个字节信息都有一次三线联络的 过程，其时序如图。
DIO1~8 DA V NRFD NDAC ① ② ③ ④ ⑥ 第一字节 ⑤
4. 总线电缆及电缆接头
总线为24芯电缆: 16条信号线 ，8根地址线 ， 24芯簧片插头座。
5. 程控仪器的地址
要实现程控，系统中每一台仪器都必须有一 个地址，控者可以通过寻址方法指令谁为讲 者，谁为听者； 一台程控仪器可以被分配一个或多个听地址， 当控者呼唤到该仪器的某个听地址时，仪器 就被受命为听者； 仪器还可以分配一个或多个讲地址，当控者 寻址到该讲地址时，仪器就被受命为讲者。
GPIB发展
Standard Commands for Programmable Instruments HP-IB成为 IEEE488 HP 设计 HP-IB 1965 SCPI被引入IEEE488 IEEE488.1-1987 IEEE488.2 修订IEEE488.2 NI提出HS488
1975
地址码的规定
GPIB接口系统中寻址是用DIO7~DIO1进行的。
Байду номын сангаас
其中 DIO7，DIO6表示哪种类型地址，DIO5~DIO1则 可组成 31 个器件讲地址， 31 个听地址和 31 个副地址（ 11111除外）。副地址跟在讲地址和听地址后面构成扩 展地址，不能单独使用。
程控仪器的地址设置
ON OFF