ch测试系统平台

1、现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院第七章第七章 测试系统平台测试系统平台1.1.接口技术接口技术2.2.智能仪器智能仪器 3.3.自动测试系统自动测试系统 4.4.虚拟仪器虚拟仪器现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院7.1 7.1 接口技术接口技术 接口技术是计算机辅助测试技术中极为重要的内容之一。接口技术是计算机辅助测试技术中极为重要的内容之一。测量系统内部各单元（芯片、模块、插件板、仪器和系统）测量系统内部各单元（芯片、模块、插件板、仪器和系统）之间，都要用通信线路联系。这种连接上述各单元实现数据之间，都要用

2、通信线路联系。这种连接上述各单元实现数据传递和信息联络的通信线路称为总线，而各单元与总线相连传递和信息联络的通信线路称为总线，而各单元与总线相连的硬件部分，是与总线技术规范适配的接口电路，简称为接的硬件部分，是与总线技术规范适配的接口电路，简称为接口。广义而言，接口总线就是两个互相连接的系统之间的共口。广义而言，接口总线就是两个互相连接的系统之间的共同边界。同边界。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院（一）接口总线的分类与特点（一）接口总线的分类与特点 按微机系统结构的层次区分，接口总线可以分为以下三种：按微机系统结

3、构的层次区分，接口总线可以分为以下三种：（1）芯片总线芯片总线：是最低一级的总线，用于实现芯片之间的连：是最低一级的总线，用于实现芯片之间的连接，也常称之为元件级总线。接，也常称之为元件级总线。（2）内总线内总线：比芯片总线高一层次，用来连接各种插件板，：比芯片总线高一层次，用来连接各种插件板，以组成完整的微机化一起或系统，常称为板级总线。如多总线以组成完整的微机化一起或系统，常称为板级总线。如多总线（Multibus）、）、STD总线，总线，Apple I总线和总线和IBMPC总线等。总线等。（3）外总线外总线：比内总线高一层次，用以实现仪器或系统之间：比内总线高一层次，用以实现仪器或系统之

4、间的通信，以组成一种较大的系统，因此又称为通信总线。如的通信，以组成一种较大的系统，因此又称为通信总线。如RS232、GPIB和和Centronic总线等。总线等。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 从信息位传送方式划分，总线又可分为并行总线和串行从信息位传送方式划分，总线又可分为并行总线和串行总线两类。并行总线用每位各自的导线同时并行地传递信息总线两类。并行总线用每位各自的导线同时并行地传递信息的所有位，速度快，但成本高，不宜远距离通信，如的所有位，速度快，但成本高，不宜远距离通信，如GPIB和和Centron

5、ic总线等；串行总线把全部信息放在一条或两条总线等；串行总线把全部信息放在一条或两条导线上，一位接一位地分时串行传递，如导线上，一位接一位地分时串行传递，如RS232、RS422、RS423等，其速度慢，但成本低，特别适合远距离通信。等，其速度慢，但成本低，特别适合远距离通信。 并行总线和串行总线的发展并行总线和串行总线的发展第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院（二）接口总线的标准化（二）接口总线的标准化 接口总线标准化后，具有很强的兼容性。各种插件板测量仪接口总线标准化后，具有很强的兼容性。各种插件板测量仪器或可程

6、控仪器的接口部分，可按标准化的接口总线的规范设器或可程控仪器的接口部分，可按标准化的接口总线的规范设计，软件也可以模块化，有利用测量系统的开发、扩充和灵活计，软件也可以模块化，有利用测量系统的开发、扩充和灵活组建，便于推广应用。接口总线的标准化，还促进接口电路芯组建，便于推广应用。接口总线的标准化，还促进接口电路芯片的集成化，既简化了接口的硬件设计，又提高了可靠性。片的集成化，既简化了接口的硬件设计，又提高了可靠性。 目前，除芯片总线外，各种内总线和外总线已建立了多项目前，除芯片总线外，各种内总线和外总线已建立了多项国际公认的总线标准。国际公认的总线标准。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台

7、现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院（二）接口总线的标准化（二）接口总线的标准化 接口总线的标准化，按不同等级兼容水平可分为以下三种：接口总线的标准化，按不同等级兼容水平可分为以下三种：（1）对接口的输入、输出信号建立统一规范，包括输入输出）对接口的输入、输出信号建立统一规范，包括输入输出信号线数量、各信号的定义、传递方式和传递速度、信号逻辑信号线数量、各信号的定义、传递方式和传递速度、信号逻辑电平和波形、信号线的输入阻抗和驱动能力等，这是电平和波形、信号线的输入阻抗和驱动能力等，这是信号级兼信号级兼容水平的标准化容水平的标准化。（2）除了对接口的输入输

8、出信号建立统一规范外，还对接口）除了对接口的输入输出信号建立统一规范外，还对接口的命令系统也建立统一规范，包括命令的定义和功能、命令的的命令系统也建立统一规范，包括命令的定义和功能、命令的编码格式等，这种标准化称为编码格式等，这种标准化称为命令级兼容命令级兼容。（3）不仅命令系统兼容，而且对输入、输出数据的定义和编）不仅命令系统兼容，而且对输入、输出数据的定义和编码格式也建立统一的规范，就是码格式也建立统一的规范，就是程序级兼容程序级兼容。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 当然，不论实现何种等级的兼容，接口的机械

9、结构都应建立当然，不论实现何种等级的兼容，接口的机械结构都应建立统一规范，包括：接插件的结构和几何尺寸、各引脚的定义和统一规范，包括：接插件的结构和几何尺寸、各引脚的定义和数量、插件板的结构和几何尺寸等。数量、插件板的结构和几何尺寸等。（三）接口总线的应答通信方式（三）接口总线的应答通信方式 为了准确可靠地传递数据和系统之间能协调工作，接口总线为了准确可靠地传递数据和系统之间能协调工作，接口总线的通信必须采用应答方式。应答通信的原理是通信双方在传递的通信必须采用应答方式。应答通信的原理是通信双方在传递每一个数据的过程中，通过接口的应答线彼此确认，在实践和每一个数据的过程中，通过接口的应答线彼此

10、确认，在实践和控制方法上相互协调。控制方法上相互协调。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院（三）接口总线的应答通信方式（三）接口总线的应答通信方式 以下图的仪器与微机的通信为例，讨论应答通信原理。以下图的仪器与微机的通信为例，讨论应答通信原理。 （1）首先，仪器用数据线把测）首先，仪器用数据线把测量数据送入接口，同时用请求线量数据送入接口，同时用请求线送出送出“数据准备好数据准备好”信号。信号。 （2）微机用）微机用“读输入读输入”信号线信号线查查询对方是否给接口送出询对方是否给接口送出“数据准数据准备好备好”信号

11、。若有则立刻通过数据线读取数据。信号。若有则立刻通过数据线读取数据。（3）微机读取数据后，用回答线把）微机读取数据后，用回答线把“输入响应输入响应”信号送入接信号送入接口表示数据已经读取，通知仪器可以再送入下一个数据。口表示数据已经读取，通知仪器可以再送入下一个数据。 若仪器已准备好下一个数据则又重复上述过程。若仪器已准备好下一个数据则又重复上述过程。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 RS232接口总线（接口总线（RS-Recommeded Standard）是美国）是美国电子工业协会电子工业协会EIA（Elec

12、tronics Industries Association）1969年公布的用二进制数据串行传送的一种标准接口。现年公布的用二进制数据串行传送的一种标准接口。现在大多数微机都配置有在大多数微机都配置有RS232接口，用来与显示终端、打接口，用来与显示终端、打印机等外围设备通信。智能仪器和数据采集系统常用印机等外围设备通信。智能仪器和数据采集系统常用RS232接口与微机、显示器或打印机通信。接口与微机、显示器或打印机通信。RS232标准接口总线标准接口总线 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 RS232接口总线是一

13、种信号级兼容的外总线，其主要标接口总线是一种信号级兼容的外总线，其主要标准如下所述：准如下所述： 1.接口的联接器件接口的联接器件 DB-25型、型、DB-9标准连接器。标准连接器。 2.信号电平和逻辑信号电平和逻辑 由于长距离传输必然引入干扰，而且通信双方由不同电由于长距离传输必然引入干扰，而且通信双方由不同电源供电，可能造成地电平差异。因此源供电，可能造成地电平差异。因此RS232接口标准对信接口标准对信号电平制定了特殊规范。号电平制定了特殊规范。（一）（一）RS232接口标准接口标准第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化

14、工程学院如图如图8-8所示，定义用所示，定义用12V标称脉冲电平实标称脉冲电平实现信息传送，采用负现信息传送，采用负逻辑。逻辑。-5-15V为逻辑为逻辑“1”，+5+15V为逻为逻辑辑“0”。-3+3V为过为过渡区，接口传送出错。渡区，接口传送出错。噪声余量为噪声余量为2V。接。接口中采用了电平转换口中采用了电平转换器以便与器以便与TTL电平兼电平兼容。容。（一）（一）RS232接口标准接口标准第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 3.串行通信字符格式串行通信字符格式 为简化接口硬件和可靠通信，为简化接口硬件和可靠通

15、信，RS232严格规定了通信的严格规定了通信的字符格式，如图字符格式，如图8-9所示，在异步通信中，使用起始位和停所示，在异步通信中，使用起始位和停止位作为异步传送方式的起止标识。每个字符必须由起始止位作为异步传送方式的起止标识。每个字符必须由起始位（位（1位低电平），用停止位（位低电平），用停止位（1位、位、1位半或位半或2位高电平）位高电平）结束，称为一帧。结束，称为一帧。（一）（一）RS232接口标准接口标准第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 在起始位和停止位之间是在起始位和停止位之间是7位数据（串行通信用位

16、数据（串行通信用ASCII字符传送）和字符传送）和1位奇偶校验位。奇偶校验位用来检测发送端位奇偶校验位。奇偶校验位用来检测发送端向接收端长距离传输中字符有否出错。有时在停止位后，向接收端长距离传输中字符有否出错。有时在停止位后，不会立刻紧跟下一个起始位，一直维持逻辑不会立刻紧跟下一个起始位，一直维持逻辑“1”，这些位，这些位称为空闲位。称为空闲位。 4.数据传送速率数据传送速率 用波特率来描述数据传送的速率。其定义为每秒时间内用波特率来描述数据传送的速率。其定义为每秒时间内传送串行字符的总位数，如每秒钟传送传送串行字符的总位数，如每秒钟传送30个字符，每个字个字符，每个字符由符由10位组成，则

17、数据传送速率为位组成，则数据传送速率为300位位/s，而波特率或位，而波特率或位速率为速率为300。RS232接口标准规定，波特率在接口标准规定，波特率在50-19.2K之间之间共分为共分为11个等级，由用户按数据通信设备的快慢选用。个等级，由用户按数据通信设备的快慢选用。（一）（一）RS232接口标准接口标准第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 RS232C的典型应用如图的典型应用如图8-10所示。所示。TXD（发送数据）（发送数据）线和线和RXD（接收数据）是一对数据传输线。应答联络线（接收数据）是一对数据传输线

18、。应答联络线包括：包括：RTS(请求发送请求发送)线、线、CTS（清除发送）线、（清除发送）线、DSR（数据设备准备好）线和（数据设备准备好）线和DRT（数据终端准备好）线。（数据终端准备好）线。串行数据通信分为半双工和全双工两种通信方式。发送串行数据通信分为半双工和全双工两种通信方式。发送和接收分时进行称为半双工通信方式；发送和接收同时和接收分时进行称为半双工通信方式；发送和接收同时进行称为全双工通信方式。全双工通信时，发送和接收进行称为全双工通信方式。全双工通信时，发送和接收同时进行，无需使用同时进行，无需使用RTS和和CTS两根线。有时通信双方两根线。有时通信双方随时准备数据交换，无需应

19、答联络，可采用下页图随时准备数据交换，无需应答联络，可采用下页图8-11所所示的最小系统示的最小系统。（二）（二）RS232的通信方式的通信方式第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 RS232C接口标准规定，两台设备直接相连的最长距离接口标准规定，两台设备直接相连的最长距离为为15m。如果长距离通信，数字信号的传送速率将受到线。如果长距离通信，数字信号的传送速率将受到线路分布参数影响。由于电话线专门传输

20、音频信号，适合长路分布参数影响。由于电话线专门传输音频信号，适合长线通信。线通信。RS232C接口允许配用调制解调器用电话线实现长接口允许配用调制解调器用电话线实现长距离通信。调制解调器用来把离散的数字信号变换成连续距离通信。调制解调器用来把离散的数字信号变换成连续的音频信号；而解调器则用来把音频信号复原为数字信号。的音频信号；而解调器则用来把音频信号复原为数字信号。调制器和解调器及其控制器一般放在一个单元里，常称为调制器和解调器及其控制器一般放在一个单元里，常称为数传机，称为数传机，称为MODEM。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科

21、技大学自动化工程学院 为了能更快传送数据，有时采用双位传输技术。双位为了能更快传送数据，有时采用双位传输技术。双位传输不是每位数据串行发送，而是每两位数据串行发送。传输不是每位数据串行发送，而是每两位数据串行发送。二进制数字信号双位的组合可以有二进制数字信号双位的组合可以有“00”，“01”，“10”和和“11”，分别用四种初相不同的音频信号定义，即：，分别用四种初相不同的音频信号定义，即：“00”对应的音频信号初相为对应的音频信号初相为 ；“01”初相为初相为 ； “10”为为 ；“11”为为 。这样，采用相移键控调制。这样，采用相移键控调制（PSK）法，）法，RS232C接口就可以实现快速

22、通信。接口就可以实现快速通信。 在高速远距离通信中，电话用声级线噪声太大，应采在高速远距离通信中，电话用声级线噪声太大，应采用价格较高的数据级传输线。下页图为用价格较高的数据级传输线。下页图为RS232C接口总线接口总线远距离通信示意图。远距离通信示意图。0009001800270第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 由于由于RS232C已成为国际上广泛应用的通用接口总线，已成为国际上广泛应用的通用接口总线，接口的主要电路已实现集成化，如通用异步接收器接口的主要电路已实现集成化，如通用异步接收器/发送器发送器UAR/

23、T(Universal Asynchrounous Receiver/Transmitter)Intel8251、Z80SIO、MC6850（ACIA）等。）等。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 GPIB标准接口总线是标准接口总线是命令级兼容的外总线命令级兼容的外总线，主要用来，主要用来连接各种仪器，组建由微机控制的中小规模的自动测试系连接各种仪器，组建由微机控制的中小规模的自动测试系统。各种仪器只要配备了这种接口，就可以像搭积木一样，统。各种仪器只要配备了这种接口，就可以像搭积木一样，按照要求灵活组建自动测量系

24、统。按照要求灵活组建自动测量系统。GPIB标准接口总线标准接口总线 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 上图是具有上图是具有GPIB标准接口总线的微机、数字化波形存标准接口总线的微机、数字化波形存储器、打印机和绘图仪，用储器、打印机和绘图仪，用GPIB标准接口总线连接组成的标准接口总线连接组成的切削力合刀具振动测试系统。实际上，切削力合刀具振动测试系统。实际上，GPIB标准接口总线标准接口总线是设置在仪器内部成为仪器的一个组成部分。是设置在仪器内部成为仪器的一个组成部分。（一）、基于（一）、基于GPIB标准接口总线

25、的测试系统标准接口总线的测试系统第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 为了叙述方便，把测试系统内的微机或各种仪器设备统称为了叙述方便，把测试系统内的微机或各种仪器设备统称为为器件器件。GPIB接口总线按照功能可分为接口总线按照功能可分为器件功能和接口功能器件功能和接口功能两部分。器件功能是在程序控制（远控）下，使器件实现其自两部分。器件功能是在程序控制（远控）下，使器件实现其自身基本任务的能力，是与器件用途密切相关，并因不同器件而身基本任务的能力，是与器件用途密切相关，并因不同器件而异的，因此不可能统一。器件功能常称

26、为次级接口。异的，因此不可能统一。器件功能常称为次级接口。接口功能接口功能是是GPIB接口的核心接口的核心，是为在系统中完成各器件之间通信联络，是为在系统中完成各器件之间通信联络的关键部分。这部分与器件功能无关，因此可以实现标准化。的关键部分。这部分与器件功能无关，因此可以实现标准化。GPIB接口标准是对接口功能作出了规定。接口功能常称为初接口标准是对接口功能作出了规定。接口功能常称为初级接口。级接口。（一）、基于（一）、基于GPIB标准接口总线的测试系统标准接口总线的测试系统第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 虽

27、然在虽然在GPIB接口总线上组建的测试系统，按不同的测试任接口总线上组建的测试系统，按不同的测试任务，可选用的测试仪器是名目繁多。但是按它们的作用来区务，可选用的测试仪器是名目繁多。但是按它们的作用来区分，大致有以下三种：分，大致有以下三种：（1）讲者（讲者（Talker）指发送数据到其他器件的器件，主要指指发送数据到其他器件的器件，主要指测试仪器，如数字电压表，数字多用表等。测试仪器，如数字电压表，数字多用表等。（2）听者（听者（Listener）只接收讲者发送的数据的器件，主要只接收讲者发送的数据的器件，主要指记录仪器，如数字化记录仪、打印机等。指记录仪器，如数字化记录仪、打印机等。（3）

28、控者（控者（Contoller）是指挥接口总线上各仪器进行数据交是指挥接口总线上各仪器进行数据交换的器件，主要是指微机。换的器件，主要是指微机。（一）、基于（一）、基于GPIB标准接口总线的测试系统标准接口总线的测试系统第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 在测试系统中，典型的控制步骤一般是控者先以在测试系统中，典型的控制步骤一般是控者先以“初始初始化化”指令宣布一次测量的开始，然后发布一系列命令和地址，指令宣布一次测量的开始，然后发布一系列命令和地址，任命某一仪器为讲者，某些仪器为听者，接着用程控命令或任命某一仪器

29、为讲者，某些仪器为听者，接着用程控命令或程控数据规定各仪器的工作模式。程控数据规定各仪器的工作模式。 必须指出，从工作流程来看，任何一台仪器在总线上的必须指出，从工作流程来看，任何一台仪器在总线上的地位是经常变换的，仪器在接口总线上究竟是讲者、听者还地位是经常变换的，仪器在接口总线上究竟是讲者、听者还是控者，取决于它们某一特定时刻所处地位，但是通常可以是控者，取决于它们某一特定时刻所处地位，但是通常可以根据一台仪器在测量系统中经常或主要扮演的角色来命名。根据一台仪器在测量系统中经常或主要扮演的角色来命名。（一）、基于（一）、基于GPIB标准接口总线的测试系统标准接口总线的测试系统第七章第七章

30、测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院1. 信息传输方式信息传输方式 为了与微机兼容，八根数据线采取位并行和字节串行的双为了与微机兼容，八根数据线采取位并行和字节串行的双向异步传输方式。向异步传输方式。2.可连接的仪器数量可连接的仪器数量 最多最多15台，接口总线上的发送器和接收器的负载能力都是台，接口总线上的发送器和接收器的负载能力都是据此而设计的。据此而设计的。3.总线的长度总线的长度 GPIB接口总线主要是电气干扰弱的实验室和工业测控环境接口总线主要是电气干扰弱的实验室和工业测控环境设计的，总线的总长限定为设计的，总线的总长限

31、定为20m。连接多台仪器时，可按。连接多台仪器时，可按2m乘乘以仪器数确定总长。常用接口电缆有以仪器数确定总长。常用接口电缆有0.5m、1m、2m、4m.（二）、（二）、GPIB接口的基本特性接口的基本特性第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院4. 数据传送速度数据传送速度 数据传送速率与所用总线长度和接口的发送器有关。通常数据传送速率与所用总线长度和接口的发送器有关。通常为为10000250000字节字节/s，最高达，最高达1兆字节兆字节/s。5.接口逻辑电平接口逻辑电平 接口总线上规定采用正电平负逻辑，即：逻辑接口

32、总线上规定采用正电平负逻辑，即：逻辑“1”小于等小于等于于+0.8V（逻辑（逻辑“真真”）；逻辑）；逻辑“0”大于等于大于等于+2.0V（逻辑（逻辑“假假”）。）。6.接口的标准电缆连接器接口的标准电缆连接器 为了便于连接并利于缩短电缆，电缆连接器设为双面结构，为了便于连接并利于缩短电缆，电缆连接器设为双面结构，一面是插头一面是插座，便于星形或串联方式组成测量系统。一面是插头一面是插座，便于星形或串联方式组成测量系统。如如25芯针形（芯针形（IEC标准）和标准）和24针芯片（针芯片（IEEE标准）结构。标准）结构。（二）、（二）、GPIB接口的基本特性接口的基本特性第七章第七章 测试系统平台测

33、试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院7. 地址容量地址容量 接口允许设定的单字节有效地址为听者地址和讲者地址各接口允许设定的单字节有效地址为听者地址和讲者地址各31个。必要时可采用双字节地址码扩展地址数量。因此，连接个。必要时可采用双字节地址码扩展地址数量。因此，连接在接口总线上的每台仪器，可拥有两个以上地址码，总线控制在接口总线上的每台仪器，可拥有两个以上地址码，总线控制器可按同一仪器的两个不同地址寻址，以指定完成对应功能。器可按同一仪器的两个不同地址寻址，以指定完成对应功能。但同一时刻只允许有一个讲者，听者最多可达但同一时刻只允许有一个讲者

34、，听者最多可达14个。个。（二）、（二）、GPIB接口的基本特性接口的基本特性（三）、（三）、GPIB接口的总线结构接口的总线结构 GPIB接口总线有接口总线有24根线，其中根线，其中16根为信号线，其余均为地根为信号线，其余均为地线并分别与有关信号线绞合。线并分别与有关信号线绞合。16根信号线分为数据总线（根信号线分为数据总线（8根）、数据字节传输控制总线（根）、数据字节传输控制总线（3根）和接口管理总线（根）和接口管理总线（5根）根）三组，接下来分别讨论之。三组，接下来分别讨论之。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程

35、学院1.数据总线数据总线 8根数据输入根数据输入/输出线（输出线（DIO1DIO8）用来传递数据模式或）用来传递数据模式或命令模式两种不同信息。数据模式的信息包括数据字节、状态命令模式两种不同信息。数据模式的信息包括数据字节、状态字节和程控指令（程控数据及程控命令）等。数据字节指从一字节和程控指令（程控数据及程控命令）等。数据字节指从一个讲者发送给另一个或多个听者的测量数据或显示数据。状态个讲者发送给另一个或多个听者的测量数据或显示数据。状态字节是一台仪器向控者报告自己工作状态的信息。程控指令是字节是一台仪器向控者报告自己工作状态的信息。程控指令是控者向程控设备发出的控制信息。控者向程控设备发

36、出的控制信息。 命令模式的信息指控制接口功能的专用总线命令、讲地址命令模式的信息指控制接口功能的专用总线命令、讲地址和听地址等。和听地址等。（三）、（三）、GPIB接口的总线结构接口的总线结构第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院2.数据传递控制总线（数据传递控制总线（Handshake line） 三条应答信号线用来保证数据字节的可靠传送。分别为：三条应答信号线用来保证数据字节的可靠传送。分别为： DAV线（线（Data Valid）数据有效线。当讲者对数据有效线。当讲者对DAV线置线置逻辑逻辑“真真”时（低电平），

37、向听者表示目前在数据线上的数据时（低电平），向听者表示目前在数据线上的数据时有效的。反之，即使数据线上有数据也是无效的。时有效的。反之，即使数据线上有数据也是无效的。（三）、（三）、GPIB接口的总线结构接口的总线结构 数据模式和命令模式两种信息是多位二进制数，需要多条信数据模式和命令模式两种信息是多位二进制数，需要多条信号线传输，常称为多线信息。据号线传输，常称为多线信息。据IEC625接口标准推荐，采用接口标准推荐，采用ASCII码传送，即我国的码传送，即我国的SI-939-75信息处理交换用信息处理交换用7位字符码位字符码组组，数据总线的第八条线允许做奇偶校验或处于任意状态。，数据总线的

38、第八条线允许做奇偶校验或处于任意状态。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 NRFD线（线（Not Ready For Data）未准备好接收数据。未准备好接收数据。接口总线上所有听者已做好接收数据的准备时，对接口总线上所有听者已做好接收数据的准备时，对NRFD线置线置逻辑逻辑“假假”（高电平），对讲者示意可以宣布总线上的数据有（高电平），对讲者示意可以宣布总线上的数据有效。效。当当NRFD线低电平（逻辑线低电平（逻辑“真真”）时，表示接口总线上至）时，表示接口总线上至少有一个听者未准备好接收数据，少有一个听者未准备

39、好接收数据，讲者将延缓宣布数据有效。讲者将延缓宣布数据有效。 NDAC线（线（Not Data Accepted）数据未收到线。当接口数据未收到线。当接口总线上的所有听者均已收到数据，就置总线上的所有听者均已收到数据，就置NDAC为逻辑为逻辑“假假”，表示均已完成数据接收。表示均已完成数据接收。只要联接在接口总线中的任意一个听只要联接在接口总线中的任意一个听者未完成数据接收，总线上的者未完成数据接收，总线上的NDAC线就处于低电平（逻辑线就处于低电平（逻辑“真真”）。）。（三）、（三）、GPIB接口的总线结构接口的总线结构第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大

40、学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院3.接口管理线接口管理线五根接口管理线都有特定的作用，用来管理接口的工作方式。五根接口管理线都有特定的作用，用来管理接口的工作方式。 ATN(Attention)线线注意线。用来规定数据线上信息的注意线。用来规定数据线上信息的类型是数据模式还是命令模式。当类型是数据模式还是命令模式。当ATN线被控制者置为逻辑线被控制者置为逻辑“真真”（低电平）时，说明控制者正在用数据总线向各仪器发（低电平）时，说明控制者正在用数据总线向各仪器发送命令模式的信息，如总线命令或地址信息等；当送命令模式的信息，如总线命令或地址信息等；当ATN线被当线被当前的讲者置为逻辑前的

41、讲者置为逻辑“假假”（高电平）时，说明讲者正在使用数（高电平）时，说明讲者正在使用数据总线向已寻址的听者发送数据模式的信息，如程控命令、数据总线向已寻址的听者发送数据模式的信息，如程控命令、数据字节和状态字节等。据字节和状态字节等。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 IFC线（线（Interface Clear）接口清除线。当控者短暂接口清除线。当控者短暂地置地置IFC线为逻辑线为逻辑“真真”时（脉冲形式）时，接口总线上所时（脉冲形式）时，接口总线上所有一起的接口功能将全部回到初始状态。有一起的接口功能将全部回到初

42、始状态。 REN线（线（Remote Enable）远地可能线。在可程控仪远地可能线。在可程控仪器中，远地状态就是仪器通过接口总线接受微机（控者）的器中，远地状态就是仪器通过接口总线接受微机（控者）的控制核操纵；本地状态就是仪器依靠面板由人员手动控制核控制核操纵；本地状态就是仪器依靠面板由人员手动控制核操纵。当控者置操纵。当控者置REN线为逻辑线为逻辑“真真”时（低电平），接口总时（低电平），接口总线上的所有仪器就会进入远地可能状态，控者再对具体的某线上的所有仪器就会进入远地可能状态，控者再对具体的某个仪器寻址，该仪器真正进入远地状态，并接受控者控制。个仪器寻址，该仪器真正进入远地状态，并接受

43、控者控制。反之，接口总线上的仪器将返回本地状态。反之，接口总线上的仪器将返回本地状态。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 SQR线（线（Service Request）服务请求线。供控者之外的服务请求线。供控者之外的仪器使用，接口总线上任何具有服务请求功能的仪器有异常情仪器使用，接口总线上任何具有服务请求功能的仪器有异常情况时，均可置况时，均可置SQR线为逻辑线为逻辑“真真”（低电平），向控者提出服（低电平），向控者提出服务请求。控者收到务请求。控者收到SQR信号后，将会自动中断正在进行的工作信号后，将会自动中断

44、正在进行的工作流程，转为处理各种异常事件。流程，转为处理各种异常事件。 EQI线（线（End or Identufy）结束或识别线。结束或识别线。EQI线与线与ATN线联用，有两种作用：线联用，有两种作用：（1）线为逻辑）线为逻辑“假假”时，讲者置时，讲者置EQI线为逻辑线为逻辑“真真”,表示自己表示自己已发完一组信息。已发完一组信息。（2）当控者正要进行一次并行点名的识别操作，就同时置）当控者正要进行一次并行点名的识别操作，就同时置EQI线和线和ATN线为逻辑线为逻辑“真真”。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院

45、科技的进步使测试对象日渐复杂，测试项目和测试范围与日科技的进步使测试对象日渐复杂，测试项目和测试范围与日俱增，测试的参数越来越多，对测试速度和测量精度的要求也俱增，测试的参数越来越多，对测试速度和测量精度的要求也不断提高，因而传统的单机单参数测试已经不适应，迫切要求不断提高，因而传统的单机单参数测试已经不适应，迫切要求测量技术不断改进与完善。如果说数字电子技术的发展使仪器测量技术不断改进与完善。如果说数字电子技术的发展使仪器形态进入了数字化仪器时代是测试仪器发展史上的第一次革命，形态进入了数字化仪器时代是测试仪器发展史上的第一次革命，微处理器的大量应用催生了智能仪器时代是第二次仪器革命，微处理

46、器的大量应用催生了智能仪器时代是第二次仪器革命，那么通用计算机软、硬件技术的飞速发展使仪器进入虚拟仪器那么通用计算机软、硬件技术的飞速发展使仪器进入虚拟仪器时代，则被公认为是仪器领域正在进行的第三次革命。智能仪时代，则被公认为是仪器领域正在进行的第三次革命。智能仪器、自动测试系统和虚拟仪器分别是仪器发展三个阶段的成果器、自动测试系统和虚拟仪器分别是仪器发展三个阶段的成果标志，想比于传统电子仪器，具有自动化、智能化、可编程化标志，想比于传统电子仪器，具有自动化、智能化、可编程化等功能，是现代计算机测试系统的主流和趋势。等功能，是现代计算机测试系统的主流和趋势。7.2 7.2 智能仪器智能仪器 第

47、七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 智能仪器智能仪器(Intelligent Instrument)是通用仪器与微处理器是通用仪器与微处理器相结合的新型仪器，因为能完成人的一部分智力劳动而得名，相结合的新型仪器，因为能完成人的一部分智力劳动而得名，这类仪器仪表中通常含有微处理器、单片计算机或体积很小这类仪器仪表中通常含有微处理器、单片计算机或体积很小的微型机，有时亦称为内含微处理器的仪器或基于微型机的的微型机，有时亦称为内含微处理器的仪器或基于微型机的仪器，功能丰富又很小巧。仪器，功能丰富又很小巧。第七章第七章 测试

48、系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 智能仪器有如下的基本特征：智能仪器有如下的基本特征：（1）智能仪器可以借助于传感器和变送器，按设计要求采）智能仪器可以借助于传感器和变送器，按设计要求采集电量和非电能量信号，由微处理器控制仪器的整个测量集电量和非电能量信号，由微处理器控制仪器的整个测量过程，有很高的过程，有很高的自动化水平自动化水平。（2）微处理器的引入使智能仪器的功能较传统仪器有了极）微处理器的引入使智能仪器的功能较传统仪器有了极大的提高，许多原来用硬件电路难以解决或根本无法解决大的提高，许多原来用硬件电路难以解决或根本无法解决

49、的问题，可以的问题，可以利用软件利用软件获得解决。获得解决。（3）智能仪器可以进行自动校正、非线性补偿、数字滤波）智能仪器可以进行自动校正、非线性补偿、数字滤波等修正和克服由各种传感器、变换器、放大器等引进的误等修正和克服由各种传感器、变换器、放大器等引进的误差和干扰，差和干扰，提高仪器的精度和其它性能指标提高仪器的精度和其它性能指标。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院（ 4）智能仪器的各种接口如）智能仪器的各种接口如GPIB、RS232、LAN等能等能使智能仪器方便地与计算机和其他智能设备组成多功能使智能仪器方

50、便地与计算机和其他智能设备组成多功能自自动测试系统动测试系统。（）智能仪器通常具有自测试和诊断的功能，能自行测（）智能仪器通常具有自测试和诊断的功能，能自行测试整个仪器的各种功能是否正常，自行诊断仪器内部是否试整个仪器的各种功能是否正常，自行诊断仪器内部是否存在故障并显示故障部位，提高了存在故障并显示故障部位，提高了仪器的可靠性仪器的可靠性，简化和，简化和加快了仪器的维修工作。加快了仪器的维修工作。（）智能仪器由于采用了微处理器，不仅可以减小仪器（）智能仪器由于采用了微处理器，不仅可以减小仪器体积，还可以体积，还可以降低成本降低成本、提高仪器的可靠性。、提高仪器的可靠性。 第七章第七章 测试系

51、统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 智能仪器由硬件和软件两大部分组成，硬件部分包括微机系智能仪器由硬件和软件两大部分组成，硬件部分包括微机系统、输入通道、输出通道、人统、输入通道、输出通道、人机对话通道及通信接口，机对话通道及通信接口，其基本组成原理如图其基本组成原理如图7.1所示：所示： 图7.1 智能仪器基本组成 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院智能仪器硬件主要由以上各部分组成，各硬件部分模块功智能仪器硬件主要由以上各部分组成，各硬件部分模块功能如下

52、：能如下：（1） 微机系统：由单片机或微处理器配以必要的外部器微机系统：由单片机或微处理器配以必要的外部器件构成最小的微机系统，智能仪器越复杂，需要配接的存储件构成最小的微机系统，智能仪器越复杂，需要配接的存储器内存越大，同时需要较多的器内存越大，同时需要较多的I/O接口，通常单片机扩展能力接口，通常单片机扩展能力强，可以直接与外部存储器和强，可以直接与外部存储器和I/O接口电路相连，构成功能较接口电路相连，构成功能较强、规模较大的微机系统。强、规模较大的微机系统。（2） 输入通道：输入通道是微机系统与采集对象相连的输入通道：输入通道是微机系统与采集对象相连的部分。输入信号来自于传感器或变换装

53、置，采集的对象和传部分。输入信号来自于传感器或变换装置，采集的对象和传感器不同，信号表现形式也不一样，有开关量信号、频率量感器不同，信号表现形式也不一样，有开关量信号、频率量信号、模拟量信号等，如果不能满足微机系统输入的要求，信号、模拟量信号等，如果不能满足微机系统输入的要求，还需要形式多样的信号变换和调节电路，如放大器、滤波器、还需要形式多样的信号变换和调节电路，如放大器、滤波器、A/D转换等。转换等。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院（3）输出通道：根据输出控制的不同要求，输出通道电）输出通道：根据输出控制的

54、不同要求，输出通道电路是多种多样的，如路是多种多样的，如D/A转换电路、放大隔离电路等，输转换电路、放大隔离电路等，输出信号有模拟量信号、开关量信号和频率量信号等。出信号有模拟量信号、开关量信号和频率量信号等。（4）人）人机对话通道：智能仪器中的人机对话通道：智能仪器中的人机对话是用户机对话是用户为了对智能仪器进行控制并及时获得智能仪器运行状态等为了对智能仪器进行控制并及时获得智能仪器运行状态等信息所设置的通道，人机对话通道所配置的设备主要有信息所设置的通道，人机对话通道所配置的设备主要有键盘、鼠标、打印机等。键盘、鼠标、打印机等。（5）通信接口：用来实现智能仪器与外部系统的联系，）通信接口：

55、用来实现智能仪器与外部系统的联系，各种通信接口需符合通信总线规定的标准。各种通信接口需符合通信总线规定的标准。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院7.3 7.3 自动测试系统自动测试系统 自动测试系统自动测试系统(Automatic Testing System)简称简称ATS，有时也，有时也称为自动测试设备称为自动测试设备 (Automatic Testing Equipment) 简称简称ATE。最早用于军事工业，因为军事部门中的许多被测对像要求快速、最早用于军事工业，因为军事部门中的许多被测对像要求快速、准确

56、、实时、多路，需要海量测量及实时数据处理和控制。美准确、实时、多路，需要海量测量及实时数据处理和控制。美国早在上世纪国早在上世纪50年代就开始了自动测试系统的研究和开发工作，年代就开始了自动测试系统的研究和开发工作，花费巨大。随着计算机技术及数字电子技术的飞速发展，组建花费巨大。随着计算机技术及数字电子技术的飞速发展，组建自动测试系统的费用大幅下降，因而在民用工业和科研部门渐自动测试系统的费用大幅下降，因而在民用工业和科研部门渐渐得到广泛应用，与自动测试技术有关的理论研究工作得到更渐得到广泛应用，与自动测试技术有关的理论研究工作得到更深入的发展，成为测试领域中一个特别的分支，目前自动测试深入的

57、发展，成为测试领域中一个特别的分支，目前自动测试技术已是电测技术的一个重要发展方向。技术已是电测技术的一个重要发展方向。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 自动测试系统由硬件和软件两大部分组成，硬件包括计算自动测试系统由硬件和软件两大部分组成，硬件包括计算机或微处理器、可程控仪器和接口系统，其基本组成原理如图机或微处理器、可程控仪器和接口系统，其基本组成原理如图7.2所示所示 图图7.2 自动测试系统组成自动测试系统组成第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科

58、技大学自动化工程学院 微机微机(或微处理器或微处理器) 是整个系统的核心，控制整个自动测是整个系统的核心，控制整个自动测试系统正常运转，并对测量数据进行一定的处理，如数值计试系统正常运转，并对测量数据进行一定的处理，如数值计算、变换、数据处理、误差分析等，最后将测量结果通过打算、变换、数据处理、误差分析等，最后将测量结果通过打印机、显示器、磁盘磁卡或指示表、数码显示等方式输出。印机、显示器、磁盘磁卡或指示表、数码显示等方式输出。能组成自动测试系统的仪器必须满足两个条件：一是要求是能组成自动测试系统的仪器必须满足两个条件：一是要求是可程控的仪器，二是要带有一定的接口。可程控的仪器，二是要带有一定

59、的接口。 第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术现代检测技术电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院 可以从不同角度对自动测试系统进行分类，可以根据系可以从不同角度对自动测试系统进行分类，可以根据系统所用的总线和接口分类，如统所用的总线和接口分类，如GPIB系统，也可根据被测对系统，也可根据被测对象的性质分类，如温度自动测试系统、位移自动测试系统等。象的性质分类，如温度自动测试系统、位移自动测试系统等。 最早的自动测试系统为以任务命名的专用系统，通常是最早的自动测试系统为以任务命名的专用系统，通常是针对某项具体任务设计的，采用比较简单的定时器或扫描器针对某项具体任务设计

60、的，采用比较简单的定时器或扫描器作为控制器，系统接口也是专用的，通用性比较差。作为控制器，系统接口也是专用的，通用性比较差。 可程控测量仪器接口总线的标准化把自动测试系统从专可程控测量仪器接口总线的标准化把自动测试系统从专用推向通用，主要采用国际标准通用接口总线技术如用推向通用，主要采用国际标准通用接口总线技术如IEEE 488，利用可程序控制的仪器和测控计算机，利用可程序控制的仪器和测控计算机(控制器控制器)组成自组成自动测试系统，从而使得自动测试系统的设计、使用和组装都动测试系统，从而使得自动测试系统的设计、使用和组装都比较容易。比较容易。第七章第七章 测试系统平台测试系统平台现代检测技术