原创 基于GPIB总线的RIGOL示波器通信测试系统设计

基于GPIB总线的RIGOL示波器通信测试系统设计

实际测试系统中，用数据采集卡来采集数据，有时会出现采集速率太慢，不满足测试要求的情况。而RIGOL示波器具有采集频带宽、灵敏度高、抗干扰性强等优点。所以，可利用带有GPIB接口的RIGOL示波器进行数据采集，然后通过程序设计，实现VISA（Virtual Instrument Software Architecture，虚拟仪器软件体系结构)的I/O控制功能，使采集到的数据通过GPIB电缆传输到PC中去进行进一步的分析。

GPIB总线接口系统

        典型的GPIB（General Purpose Interface Bus）测量系统由PC、GPIB接口卡和若干台（最多14台）GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接而成。其中，GPIB接口卡完成GPIB总线和PCI总线的连接；GPIB接口仪器是一个独立的仪器，既可以构成一个GPIB总线虚拟测试系统，也可以作为独立的仪器使用。

        GPIB总线是一个数字化24线（扁型接口插座）并行总线。其中，16线为TTL电平信号传输线，包括8根双向数据线、5根接口管理线、3根数据传输控制线；另8根为地线和屏蔽线。GPIB使用8位并行、字节串行、异步通信方式，所有字节通过总线顺序传送。

        VISA是在LabVIEW工作平台上控制VXI，GPIB，RS232以及其他仪器的单接口程序库，采用VISA标准，可以不用考虑时间及仪器I/O。

RIGOL示波器通信测试系统的程序设计

        目前，虚拟仪器系统应用软件开发环境主要包括两种：一种是文本语言式的平台，主要有NI公司的LabWindows、VC++、Delphi等；另一种是基于图形化工程环境的平台，如HP公司的HPVEE、NI公司的LabVIEW等。

        文中的系统是在LabVIEW环境下运用G语言写成的，包括两部分：仪器控制前面板（Panel）和功能模块流程图（Diagram或称后面板）。

1测量数据的传输

● 测量数据传输系统的控制前面板设计

RIGOL示波器具有开放式的命令集和接口驱动程序,在程序中调用数据读取模块,按照命令集格式发送读取命令,就可获得相应数据,如周期、峰峰值等。控制前面板的主要控制对象包括：
① Stop—用来控制程序运行的开始和结束；
② Source—用来选择示波器的通道；
③ Resource Name—通过设置地址来控制指定的GPIB仪器；
④ Parity—用来控制奇偶校验；
⑤ Baud Rate—包括各种波特率。默认值是9 600b/s；
⑥ Measurement Type用来控制读取数据的类型。这里有5种类型：0—频率，1—周期，2—平均值，3—峰峰值，4—均方根值。

主要显示对象包括：
① Measurement—实时显示测得数据的数值；
② Unit—实时显示测得数据的单位；
③ Error out—显示出错信息。

● 测量数据传输系统的图形模块流程图的设计

        LabVIEW提供了丰富的功能模块。每个功能模块实现一个简单功能，类似于C语言中的子程序，主程序通过调用、组合及开发子程序（连接图标）来实现特定功能。本系统结构如图1所示。

主要功能模块包含有：
① Initialize VI—对程序进行初始化；
② Measurement Setting VI—对程序待测量的参数进行设置；
③ Read Measurement VI—读取示波器中测得的数据；
④ Close VI—程序测量结束，关闭通信，释放系统资源。

2测量波形的传输

● 波形传输系统的控制前面板设计

本系统通过特定的功能模块设计程序，能够在PC中实时读取到指定的示波器测得的信号波形。主要控制对象包括：
① Stop—用来控制程序运行的开始和结束；
② Resource Name—通过设置地址来控制指定的GPIB仪器；
③ Parity—用来控制奇偶校验；
④ Baud Rate—包括各种波特率。默认值是9 600b/s；
⑤ Source—用来选择RIGOL示波器。默认值为通道1；
⑥ Start Point—用来选择波形采集的起始点；
⑦ Stop Point—用来选择读取点的数量。

主要显示对象包括：
① Number of Rd Points—显示波形读取点的数量；
② Waveform Points—显示波形的各个点；
③ Waveform Points 2—显示波形的各个点；
④ Error out—显示出错信息。

● 测量波形传输系统的功能模块流程图的设计

        本系统的关键是运用了一个能直接读取波形的功能模块“Read Waveform to Array”。利用此模块，可以直接以曲线图和数组形式同时实时显示出示波器中的波形。

应用

        目前，我们正在进行的多相流层析成像实验中，对于其检测信号的数据处理部分，就利用了上述2个数据通信程序，把RIGOL示波器采集到的信号或者是测得的数据值直接传输到计算机中，再进行下一步的分析。