一种实用的SCPI语法分析设计方法

第25卷 第2期2006年2月国 外 电 子 测 量 技 术Foreign Electronic Measurement Technolog yVo l.25,N o.2F eb.,2006作者简介:井 涛(1970-),女,1994年毕业于电子科技大学计算机系,工程师。

主要从事智能测量仪器的软件研发。

研究与设计一种实用的SCPI 语法分析设计方法井 涛 郭永瑞(中国电子科技集团公司第41研究所266555)摘要:语法分析模块作为智能测量仪器程控功能的核心,起着将总线上接收到的信息进行分析、过滤和转换成仪器内部可识别代码的作用,在智能仪器软件设计中具有重要地位。

模块的性能直接影响测量仪器程控软件的稳定性、可靠性、可扩展性,以及程控执行效率。

针对SCPI 命令格式,介绍一种采用树结构构建数据结构并实现快速、高效语法分析的通用设计方法,以提高通用性、灵活性和可移植性。

利用该方法设计的模块已经在多种智能仪器上得到应用,验证了方法的可行性。

关键词:SCPI 命令语法分析模块命令树中图分类号:TP314Useful parsing design method of SCPIJing TaoGuo Yong rui(Th e 41st I nstitu te of CET C 266555)Abstract:Parsing mo dule has alw ays been the core of progr am ming control in intelligent instru -m ents.It collects the information on the buses then parsing ,filtering and tr ansform ing them to in -strum ent's internal codes.It plays a v er y important role in the intelligent instrum ent so ftw are de -sign.T he functionality of parsing module can directly affect the softw ar e's stability,reliability,ex -pandability and pro gramm ing execution efficiency.Concentrating on SCPI com mand form at,this ar ticle introduced a hig h speed and high efficiency parsing desig n method based on tree structur e to building up data.Keywords:SCPI co mmand,parsing,m odule,com mand tree.0 引言随着自动测试技术和测量仪器的发展,智能测量仪器必须提供相应的对外接口才能满足复杂的测试任务。

在由测量仪器组成的测试系统中,测量仪器必然要响应外控机发送来的程控命令,对这些命令进行分析,判断这些命令是否符合该测量仪器的规范,对错误命令给出错误提示,对正确命令进行处理,并转换成系统所能识别的代码,以完成外控机所要求的操作,这一过程就是语法分析。

因此,在测量仪器中,语法分析是外控机和测量仪器连接的中枢。

SCPI(The Standard Comm ands for Prog ram -m able Instruments)作为测量仪器程控命令的业界标准,虽然有相应的规范,但对于一种特定的测量仪器而言,其在具体命令、参数等方面仍然存在很大的差异。

针对这种情况,本文介绍了一种较为实用的语法分析设计,利用此方法设计的模块通过提供简单的接口,针对不同的仪器使用不同的命令集,就可实现不同仪器的语法分析的全部功能,从而有效缩短其他仪器的研发时间,节省软件设计资源。

1 SC PI 语法介绍1.1 SCPI 简介SCPI 是架构在IEEE488.2上的可程控仪器标准指令集。

整个SCPI 命令可分为两个部分,一是IEEE488.2公用命令,另一部分是SCPI 仪器特定控制命令。

公用命令是IEEE488.2规定的仪器必须执行的命令,其句法与语义均遵循IEEE488.2规2006年第2期井 涛等:一种实用的SCPI语法分析设计方法43定。

这部分命令与测量无关,用来控制重设、自我测试和状态操作;SCPI中的仪器特定控制命令是与仪器相关的,针对不同的仪器命令也不同。

本方案主要针对仪器特定控制命令而设计。

1.2 SCPI命令格式SCPI命令格式为树状层次结构,可分为多个子系统,每个子系统由一个根命令和一个或数个层次命令构成。

命令格式为:关键字<参数>:关键字<参数>: <参数>,<参数>例如:CA LCulate<cnum>:CORRection: EDELay:TIM E<num>命令其中:CALCulate、CORRectin、EDELay、T IME 是关键字<cnum>:关键字所带参数,此处指通道号<num>:命令所带参数,此处指电延迟时间 含义:对仪器的指定通道<cnum>,设置电延迟时间,其值为<num>。

2 设计方法语法分析过程的实质是编译系统的执行过程,设计就基于编译系统的实现过程进行。

典型编译系统的实现过程可划分成5个阶段:词法分析、语法分析、中间代码生成、优化和目标代码生成。

事实上并非所有编译程序都要分成这5个阶段。

在某些情况下,为了加快编译速度,有些编译程序是在语法分析的同时产生指令代码的。

智能测量仪器为了缩短程控命令的响应时间,提高执行效率,也采用在语法分析的同时产生命令码,因此把整个编译过程称为语法分析。

根据SCPI命令的树状层次结构特点,综合考虑到通用性以及易实现、易升级、查询便利、内存资源利用等因素,本方案采用树型结构来保存命令信息。

其示意图如图1所示。

树中的每一个节点,不是直接保存关键字信息,而是采用编码的方式,加快遍历速度。

每一个节点有兄弟指针、父指针、孩子指针等等信息,利用这些信息可以方便地实现向下遍历和回溯。

由于命令的关键字和参数包含了不同的信息,所以数据结构也不同:关键字节点结构:struct{int CmdDefault:1;//命令可图1命令存放示意图缺省否?int LastCmd:1; //最后命令节点否? int par ent;//父指针}COMM ANDNODE;参数节点结构:struct{short Com mandCode:12;//命令编码 int Query:1;//是否查询命令?int Overlap:1;//命令允许交叠?}PARAM NODE;按照这种思路,将语法分析过程分为创建树过程和遍历树过程。

创建树过程就是把特定仪器的命令集,按照一定的结构创建成供查询使用的命令树;遍历树过程就是根据得到的命令,通过遍历命令树,得到命令的相关信息。

对于智能仪器来说主要使用的就是遍历树过程,它直接影响仪器的程控效率。

2.1命令树创建在这个阶段要求的输入就是包含仪器所需的所有SCPI命令的一个文本文件,输出就是一棵按规则创建的命令树。

创建过程分为词法分析和语法分析两个阶段: (1)词法分析阶段:从文件中读入文本,输出关键字段编码和分割符及参数信息。

关键字段是进行语法分析的基本符号。

(2)语法分析阶段:根据词法分析阶段输入的编码和参数等信息,输出一棵完整的命令树。

语法分析的步骤:(1)根据词法分析的结果填写节点结构信息。

(2)遍历树,将节点插入命令树中,同时填写节点信息结构的父指针、兄弟指针,将子指针清空。

(3)重复1)和2),直至文件读完。

创建树过程的软件流程如图2所示:44国 外 电 子 测 量 技 术第25卷图2创建树语法分析流程图2.2命令树遍历遍历树的过程,粗略的可分为自上而下和自下而上两种方法。

自下而上分析法:就是从命令树的末端开始,步步向上 归约 ,直到根。

自上而下分析法:其过程与自下而上过程恰好相反,从根出发,自上而下对输入串中的关键字进行匹配直至树的末端或者无匹配为止。

这种分析过程本质上是一种试探过程,是反复使用不同产生方式谋求匹配输入串的过程。

自下而上和自上而下的分析法,各有优点,此处因为系统的输入比较确定,所以采用自上而下的分析法。

其过程也分为词法分析和语法分析两个阶段:词法分析阶段根据输入的命令,得到每一个关键字的编码和参数等信息。

语法分析阶段,根据编码查找命令树当前层(或者根)与之匹配的信息,有匹配信息时,记录当前位置以备回溯到父级,继续下一节点的查询;无匹配信息时,需要查询其兄弟节点或回溯至父级继续查询,若符合条件的节点查询完毕都没有匹配的信息则出错,语法分析过程结束。

循环上述过程,直至到最后一个节点,得到一个仪器可以识别并能够执行的命令码和参数,语法分析过程结束。

同时提交命令码供系统执行相应的功能。

3 结束语对采用SCPI规范的可程控智能测量仪器,不同类型的仪器所采纳的实际命令参数、数量以及具体命令形式存在一定的差别,但均可以通过上述方法来设计语法分析模块,从而针对不同测量仪器自动生成相应的数据结构并实现高效、快速的语法分析、错误定位以及合法命令的编码过程,方便后续的命令执行和处理。

目前按照上述方法设计的语法分析模块已经在若干种智能测量仪器中得到了应用,实践证明模块具有高可靠性和较高的执行效率。

参考文献[1]Standard Commands fo r Pr og rammable InstrumentsM anual.1990.[2]袁俭.AN SI/IEEE488.2标准文本[M].成都:电子科技大学出版社,1993.[3]高仲仪,金茂忠.编译原理及编译程序构造[M].北京:北京航空航天大学出版社,1996.[4]严蔚敏,吴伟民.数据结构[M].北京:清华大学出版社,1996.********************************************** FSH新增WCDMA码域功率测量选件R&S为FSH新增了WCDMA基站码域功率测量选件FSH-K4,该选件大大增强了FSH在基站测试领域的功能。

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