测试系统控制器

第六章测试系统控制器本章内容什么是测试系统控制器？在自动测试系中，能够通过数字接口总线向系统中的其他设备发送程控消息，并接收其他设备发回的响应消息的设备称为测试系统控制器测试控制器的作用：测试系统控制器是测试系统的核心，在测试系统中起执行测试程序、控制测试系统操作的作用。测试系统控制器通常由特定功能的计算机担任

本章首先介绍测试控制器的基本功能和要求，然后对GPIB、VXI等几种典型的总线测试控制器进行详细分析，最后重点介绍测试控制器的标准驱动软件VISA第一节测试控制器的基本要求测试控制器的功能要求：对测试系统的通信数字接口和系统总线资源进行管理的能力向被测设备或仪器发送程控命令，使它们处于预定的工作状态接收来自仪器或被测设备的响应消息（状态或测量数据）响应来自被测设备或仪器的正常或异常事件中断具有测试数据分析和处理能力，并能实现人机交互功能第一节测试控制器的基本要求测试控制器的硬、软件要求：任何一台计算机都可用作测试控制器,唯一必要条件是该计算机应具备符合工业标准的测试仪器数字接口，并具有操作该接口的驱动软件硬件方面要求：在接口功能配置上，测试控制机除了具备普通的程控设备发送和接收数据的能力外，还必须具有对数字接口总线的控制和管理能力，即通常具有发起、组织和终止接口总线操作的能力软件方面要求：测试控制器首先应提供操作其相应数字接口的驱动软件测试控制器还应提供用于编写测试程序的编程语言或开发环境，或者支持第三方的测试编程语言或开发环境第一节测试控制器的基本要求测试控制器的分类：根据所适应的数字接口总线：分为GPIB控制器、VXI控制器、MXI控制器、PXI控制器等根据用途：可分为专用控制器、通用控制器根据测试控制器的计算能力：可分为工作台和微型机根据结构形式：测试控制器可分为台式、笔记本式或嵌入式等第二节GPIB总线测试控制器控者模型IEEE488.1busIEEE488.1driverprogrammingenvironmentapplicationprogramcontrollerdatabyteENDaddressIEEE488.1stateconditionscontrolsequencesdatamessageserrorsIEEE488.1bussignals第二节GPIB总线测试控制器GPIB总线测试控制器的主要特点具有GPIB接口至少提供五种GPIB标准接口功能：即控者(C)功能听者(L)功能讲者(T)功能源方挂钩(SH)功能受方挂钩(AH)功能第二节GPIB总线测试控制器GPIB主控机的主要形式：“通用计算机＋GPIB接口转换器＋驱动软件/测试编程语言或开发工具”接口转换器及配套软件是这种控制器的关键根据所采用的计算机总线，接口转换器有PCI-GPIB、USB-GPIB、ENET-GPIB等多种类型，这些接口转换器基本上都支持IEEE488.2和SCPI协议，并提供配套的I/O驱动软件表6-1给出了几种典型的GPIB接口转换器及性能第二节GPIB总线测试控制器表6-1几种典型的GPIB接口转换器及性能产品型号总线类型操作系统I/O驱动编程语言GPIB最高传输速率Agilent82350BPCIWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISAVEE,C/C++,VisualBAS1C900kB/sAgilent82357AUSBWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISA2.2VEE,LabVIEWVC,VB750kB/sAgilentE5810ALANWin98/NT/2000/Me/XPSICLVISA2.2VEE,LabVIEWVC,VB-NIPCI-GPIBNIPCI-8232NIPXI-GPIBNIPXI-8232PCI/PXIWin98/NT/2000/Me/XPMacOS,SolarsNI488.2NIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio488.1：5MB/sHS488：7.7MB/sNIGPIB-ENTE/100LANWin2000/NT/XP/Me/9xDigitalUnix,Solaris,HP-UX,MacOSNIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio800kB/sNIGPIB-USB-BUSBWin2000/NT/XP/Me/9xDigitalUnix,Solaris,HP-UX,MacOSNIVISALabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio880kB/s第二节GPIB总线测试控制器GPIB接口的硬件设计设计方案：采用功能完备的GPIB接口电路芯片辅以必要的外围电路实现特点：功能完备，规模较大采用FPGA电路独立实现GPIB接口特点：可根据需要裁减电路，可移植性强第二节GPIB总线测试控制器TMS9914GPIA（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）、地线第二节GPIB总线测试控制器TMS9914面向微处理器的信号线：8条双向数据线D0～D7，与计算机的数据总线相连3条寄存器选择线RS0～RS2，配合读/写操作线用来选择内部13个寄存器之一片选线CE，低电平有效写入线WE，低电平有效读出线DBIN，高电平有效中断请求线INT，低电平有效DMA请求和允许线ACCRQ，ACCFR复位线RESET时钟线CLOCK，输入时钟频率500KHz~5MHz第二节GPIB总线测试控制器TMS9914面向GPIB总线的信号线：16条信号线分别对应GPIB系统的总线信号一条讲允许线TE，用作总线收发器的方向控制，表示数据总线上数据传递方向一条控者线CONT，表示是否是作用控者，从而控制SRQ和ATN的方向一条触发线TR第二节GPIB总线测试控制器TMS9914内部寄存器：13个地址RS2RS1RS0寄存器名称各位定义D0D1D2D3D4D5D6D7000中断状态0INT0INT1B1B0ENDSPASRLCMAC001中断状态1GETERRUNCAPTDCASMASRQIFC010寻址状态REMLLOATNLPASTPASLADSTADSulpa011总线状态ATNDAVNDACNRFDEOISRQIFCREN100╳

101╳

110命令通过DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1111数据输入DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1地址RS2RS1RS0寄存器名称各位定义D0D1D2D3D4D5D6D7000中断屏蔽0╳╳B1B0ENDSPASRLCMAC001中断屏蔽1GETERRUNCAPTDCASMASRQIFC010╳

011辅助命令CS╳╳F4F3F2F1F0100地址EdpadaldatA5A4A3A2A1101串行查询S8rsvlS6S5S4S3S2S1110并行查询pp8pp7pp6pp5pp4pp3pp2pp1111数据输出DIO8DIO7DIO6DIO5DIO4DIO3DIO2DIO1可读寄存器：可写寄存器：第二节GPIB总线测试控制器辅助命令寄存器：用于控制片内若干附加的能力，并提供把某些本地消息输入到接口功能的一种手段辅助命令共23条操作方式：当BitC/S=1时，该能力起作用若C/S=0则取消该能力若C/S=NA，则该位应发送0第二节GPIB总线测试控制器

辅助命令寄存器C/SF4f3f2f1f0助记符功能0/10/1na0/10/1na0/10/1na0/10/1nanana0/10/10/1nana0/1na0/10/10/10/100000000010001000011001000010100110001110100001001010100101101100011010111001111100001000110010100111010010101101101011111000swrstdacrrhdfhdfahdfenbaffgetrtlfeoilontongtstcatcsrppsicsrerqcrlcdaiptsstdlshdwvstd1rsv2片复位释放ACDS抑制释放RFD抑制抑制所有数据仅在EOI时抑制置新拜特可资用（nba）为假强制执行群执行触发返回本地与下一拜特同时发送EOI只听只讲进入准备态异步取控同步取控请求并行查询发送接口清除（IFC）发送远控可能（REN）请求控制释放控制禁止一切中断通过下一个命令置T1延时影子挂钩（shadowhandhake）延时T1通过bit2请求服务(rsv2)第二节GPIB总线测试控制器GPIB接口的硬件实现第二节GPIB总线测试控制器GPIB测试控制器的软件ES-BASICC的GPIB库Windows下的GPIB动态链接库可视化自动测试环境第三节VXI内嵌式测试控制器

VXI总线系统测试控制器可以置于VXI主机箱之外，也可以置于VXI主机箱之内置于VXI主机箱之内的测试控制器电气上必须具有VXI接口，结构上必须符合VXI模块结构要求，这种控制器称为VXI内嵌式测试控制器第三节VXI内嵌式测试控制器

1．内嵌式测试控制器的功能要求具有通用计算机的能力。与VME计算机总线和高性能的VXI仪器总线相容支持VME总线周期操作和VXI总线字串行通信规程具有VXI系统资源管理能力通常插在0号槽，具有VME标准定义的系统控制板功能，并提供VXI总线系统的０号槽资源（MODID寄存器和CLK10资源）第三节VXI内嵌式测试控制器

2．内嵌式测试控制器的硬件组成488接口串/并口键盘接口VGA显示控制器VGA内存硬盘接口PGA1扩展槽软盘接口MIGAVXI寄存器组器件识别配置字中协议共享存储器指针MODIDROMBIOS带DMA的I/O总线接口80387时钟带校验的高速RAM80386VXI总线接口主从功能电路中断功能电路中断器系统控制器VME控制器TTL和ECL触发器零槽组态I/O总线硬盘软驱32位VXI总线可编程复位电路典型VXI内嵌式测试控制器的硬件图RGBIEEE488第三节VXI内嵌式测试控制器

3．内嵌式测试控制器的软件内嵌式控制器按结构包含基础软件和系统软件两个层次基础软件又有两种：面向VXI总线的接口软件面向GPIB仪器的IEEE-488.2驱动软件作业：P1921、2（第一问）、3第四节GPIB-VXI零槽资源管理器GPIB-VXI的主要功能将GPIB程控代码转换为VXI命令，并在VXI主机箱内实时执行提供VME标准定义的系统控制板的功能提供标准VXI零号槽消息型器件的功能具有VXIbus资源管理器的能力控制VXIbus系统的TTL和ECL触发线和相关协议第四节GPIB-VXI零槽资源管理器GPIB-VXI的硬件设计总体结构GPIBGPIB接口VME接口控制VME译码控制存储器VXI扩展电路CPU复位时钟RS232接口RS232

VXIBus

本地总线图6.5一种GPIB-VXI的硬件框图第四节GPIB-VXI零槽资源管理器GPIB-VXI转换器的软件设计监控软件VISAI/O驱动程序第四节GPIB-VXI零槽资源管理器1．监控软件的主要功能GPIB-VXI资源管理器的监控软件驻留在EPROM中，主要完成以下功能硬件初始化。包括VIC068A、VAC068A、TMS9914复位以及数据区的初始化VXI总线资源管理。执行默认的资源配置操作，并接受用户命令修改配置命令翻译。实现GPIB测试控制器的IEEE488.2命令与VXI总线命令的翻译第四节GPIB-VXI零槽资源管理器2.资源管理器资源管理器在上电或收到“*TST?”命令时执行，主要完成如下工作（1）系统自检（2）器件识别（3）地址分配（4）命令者/从者分层（5）分配IRQ线（6）向消息型器件发送启动正常操作命令第四节GPIB-VXI零槽资源管理器3.命令翻译（1）GPIB消息的接收与发送（2）GPIB消息的处理（3）VXI服务请求的处理第四节GPIB-VXI零槽资源管理器4.VISAI/O驱动软件SCPIVISA函数SICLGPIB接口卡GPIB-VXI第五节虚拟仪器软件体系结构

VISA（VirtualInstrumentationSoftwareArchiecture）简介VISA是VXIplug&play（VXI即插即用）系统联盟制定的I/O驱动软件标准及其相关规范的总称作为VPP规范的核心内容，VISA包括VPP4.x系列规范《VPP4.3：VISA库》《VPP4.3.2：文本语言的VISA实现规范》《VPP4.3.3：图形语言的VISA实现规范》 VISA是一种用来开发与VXIPlug&Play兼容的仪器驱动器和应用程序的标准化I/O库第五节虚拟仪器软件体系结构

测试应用软件测试编程环境（AgilentVEE,NILabVIEW,NILabWindows/CVI等）仪器驱动器（ID）I/O接口驱动软件（VISA）仪器软面板GPIBVXI其它图6-11虚拟仪器的软件体系结构图6-11虚拟仪器的软件体