POLITECHNIKA WARSZAWSKA

INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

LABORATORIUM SYSTEMÓW

POMIAROWYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 8

DEMONSTRACJE SYSTEMÓW

POMIAROWYCH W ŚRODOWISKU

SPRZĘTOWYM MAGISTRALI VXI

I ZBIORU KOMEND SCPI

Do użytku wewnętrznego opracował dr Antoni Leśniewski

adiunkt w ISE PW, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa

e-mail: [e-mail]

Warszawa, styczeń 2005

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest pokazanie przydatności graficznego języka VEE

1

[AGILENT] w pro-

jektowaniu cyfrowego analizatora widma sygnałów kwazistacjonarnych. Przyjmuje się przy tym
założenie, że analizator powinien pracować w czasie na bieżąco, a bank analizujących widmo
filtrów pasmowych będzie emulowany za pomocą algorytmu FFT. Głównym celem metrologicz-
nym ćwiczenia jest pokazanie, jak należy korzystać ze sterowników przyrządów w rzeczywistych
warunkach pomiarowych [WINIECKI ’01], [MIELCZAREK ’99], [HELSEL ’95].

Ćwiczenie jest kontynuacją Ćwiczenia Nr 5 [ĆWICZENIE NR 5].

2. Opis ćwiczenia

W ćwiczeniu wykorzystywane są dwa przyrządy umieszczone w kasecie standardu VXI

[IEEE 1155], sterowane poprzez interfejs USB/GPIB z komputera PC. Są to:
HP1440 generator sygnału sinusoidalnego, trójkątnego bądź prostokątnego w zakresie często-

tliwości do 21 MHz, o programowanej amplitudzie do 10 V, składowej stałej w zakresie ±5 V
oraz fazie początkowej w przedziale ±720

◦

.

HP1410 woltomierz cyfrowy napięcia stałego i zmiennego, omomierz i częstościomierz.

Środowisko VEE posiada zbiór obiektów służących do komunikacji z urządzeniami. Znajdują

się one w menu I/O.

2.1. Programowe sterowniki przyrządów

Do sterowania przyrządami pomiarowymi służą obiekty czterech typów:

— sterownik typu Direct I/O (rysunek 1) umożliwiający bezpośrednią komunikację z urządze-

niem za pośrednictwem zestawu komend, najczęściej zgodnych ze standardem SCPI (Stan-
dard Commands for Programmable Instruments

) [SCPI ’94],

— sterownik typu Plug&play Driver bazujący na zbiorze funkcji zawartych w bibliotece

dostarczanej przez producenta urządzenia (zgodnej ze standardową biblioteką VISA (Virtual
Instrument Software Architecture

)),

— sterownik typu Panel Driver, dostarczany wraz z VEE, zapewniający sterowanie wszyst-

kimi parametrami przyrządu poprzez panel graficzny,

— sterownik typu Component Driver umożliwiający projektantowi dostęp do wybranych

funkcji (komponentów) przyrządu.

WRITE TEXT "*IDN?" EOL

READ TEXT x STR

< Double-Click to Add Transaction >

x

gen (hp1440 @ 70911)

HEWLETT-PACKARD,E1440A,0,REV 3.15

AlphaNumeric

Rysunek 1. Sterownik Direct I/O

W przypadku obiektu Direct I/O nie jest potrzebny sterownik programowy przyrządu, na-

tomiast korzystanie z tego obiektu wymaga znajomości komend i sposobu komunikacji z urza-
dzeniem. Jest to najszybszy, ale też wymagający dużego zasobu wiedzy, sposób programowania
przyrządu. Umożliwia dostęp do dowolnych programowalnych parametrów.

1

Visual Engineering Environment

1

Obiekt Plug&play Driver jest sterownikiem programowym zawierającym bibliotekę funkcji

służących do sterowania konkretnym przyrządem. Sterownik ten jest dostarczany przez pro-
ducenta przyrządu. Użycie tego obiektu polega na wywoływaniu odpowiednich standardowych
funkcji bibliotecznych. Umożliwia użycie przyrządów dowolnego producenta, szybkość działa-
nia jest porównywalna z szybkością obiektu Direct I/O, natomiast jest bardziej uniwersalny,
niezależny od platformy sprzętowo-programowej.

Obiekt Panel Driver ma postać zbliżoną do płyty czołowej przyrządu pomiarowego. Obiekt

ten ukrywa przed użytkownikiem wszystkie szczegóły wymiany danych przez interfejs, wymaga
jednak specjalnego sterownika programowego. Sterownik ten zawiera opis graficznej reprezen-
tacji panelu przyrządu oraz definicje komponentów wykonujących operacje oferowane przez
urządzenie. Do komponentów możliwy jest dostęp interaktywny za pomocą przycisków i pól
wyświetlaczy danych. Dostęp z poziomu programu jest realizowany za pośrednictwem terminali
wejściowych i wyjściowych (rysunek 2). Jest to najbardziej naturalny i wygodny dla użytkow-
nika sposób sterowania przyrządem.

300

500

700

900

100

1000

500

Real64 Slider

Reset

Main

Func

Sine

Freq

500

Hz

Ampl

1

Vpp

Offs

0

V

Phase

<

0

> deg

Step

1

Asn 0

Mode

Fixed

Outp

Signal OFF

Error

FREQUENCY

gen (hp1440 @ 70911)

AlphaNumeric

Rysunek 2. Panel Driver

Obiekt Component Driver korzysta z tego samego sterownika przyrządu co Panel Driver,

jednak tylko w celu dostępu do komponentów (obiekt nie posiada panelu graficznego). Różnica
w działaniu tych obiektów polega na tym, że w przypadku obiektu Panel Driver wysyłane są
do przyrządu wszystkie rozkazy, które są niezbędne do ustawienia przyrządu w stan odpowia-
dający graficznemu panelowi sterującemu, natomiast w przypadku obiektu Component Driver
programowane są tylko te ustawienia, które odpowiadają terminalom wyjściowym obiektu oraz
odczytywane są tylko te komponenty, dla których istnieją terminale wejściowe. Dzięki temu ko-
munikacja za pomocą obiektu Component Driver przebiega szybciej niż poprzez Panel Driver.

Poza sterownikami Plug&play, programowe sterowniki przyrządów mogą występować w do-

wolnej kombinacji.

2.2. Konfiguracja

Przed rozpoczęciem pracy z urządzeniem należy dokonać konfiguracji programu VEE. Kon-

figuracja sterowników rozpoczyna się od wybrania listy przyrządów z głównego menu I/O ⇒
InstrumentManager.... Następnie trzeba wybrać z menu Instrument pozycję Add i wpisać
dane przyrządu:
Name: nazwę przyrządu, np. generator,

2

Interface: wybrać opcję GPIB,
Address: wpisać 70911 (pierwsza cyfra oznacza adres karty interfejsu swobodnego sterownika

systemowego (interface select code), dwie następne – adres przyrządu na szynie GPIB – w
tym przypadku kasety VXI, a dwie ostatnie określają adres wtórny przyrządu, tzn. adres
generatora w kasecie VXI),

Gateway: wpisać chopin0 (jest to nazwa sieciowa komputera, do którego jest dołączona kaseta

VXI).

Następnie przyciskiem Advanced trzeba wybrać okienko Advanced Instrument Properties, a w nim
zakładkę Panel Driver i w pozycji ID Filename: wybrać z listy plik sterownika hpe1440a.cid (jest
to plik typu compiled instrument driver). W pozycji Sub Address: należy wpisać wartość 11,
określającą adres wtórny przyrządu. W zakładce General wpisać w okienku Description: hp1440
i potwierdzić przyciskiem OK i ponownie OK w okienku Instrument Properties.

Powtórzyć powyższe czynności począwszy od pozycji Instrument Add, wpisując dane dru-

giego przyrządu:

Name:

woltomierz

,

Interface: GPIB,
Address:

70903

,

Gateway: chopin0.

Następnie przyciskiem Advanced wybrać okienko Advanced Instrument Properties, a w nim

zakładkę Panel Driver i w pozycji ID Filename: wybrać z listy sterownik hpe1410a.cid. W
pozycji Sub Address: należy wpisać wartość 3 (adres woltomierza w kasecie VXI). W zakładce
General

wpisać w okienku Description: hp1410 i potwierdzić przyciskiem OK i ponownie OK w

okienku Instrument Properties.

Teraz trzeba zapisać konfigurację przyciskiem Save.

3. Zadania do wykonania

Każdy ze studentów powinien skonfigurować przyrządy wg danych z punktu 2.2. Następnie

trzeba sprawdzić poprawność konfiguracji poprzez próbę połączenia się przez sieć z kasetą VXI.

Pierwsze zadanie polega na przetestowaniu komunikacji z generatorem. W tym celu na-
leży utworzyć program pokazany na rysunku 3. Do komunikacji z generatorem użyto tutaj
sterownika typu Direct I/O z menu I/O ⇒ InstrumentManager.... W celu zablokowania
możliwości zmiany ustawień przyrządu przez innego użytkownika, zastosowano blokadę inter-
fejsu komendą EXECUTE LOCK INTERFACE wpisaną w sterowniku interfejsu dostępnym w menu
I/O ⇒ Advanced I/O ⇒ Interface Operations. Po zakończeniu programowania przyrządu
należy zwolnić interfejs komendą EXECUTE UNLOCK INTERFACE. Do sygnalizacji braku dostępu
wykorzystano tu blok z menu Flow ⇒ Raise Error.

Drugie zadanie polega na przetestowaniu w podobny sposób komunikacji z woltomierzem.

Po sprawdzeniu poprawności komunikacji można przystąpić do wykonania następnego za-

dania.

Trzecie zadanie polega na zaprogramowaniu obu przyrządów – generatora i woltomierza –
w celu zebrania rekordu zawierającego 128 próbek zebranych z co najmniej dwóch okresów
sygnału generatora. Do programowania wykorzystać tabele 1 i 2 zawierające zestaw komend
SCPI zastosowanych przyrządów.

3





































































































 





















!











"













#















$

%

&

'

(

(

)

*

+

)

,





%



&



-

.









/





/







0









1



















 





















!











"









2









&

3

!

4

5

6



7

+





%



&



*

+







/









0









1



















 





















!











"



















2









&

3

!

4

5

6



7

+





%



&



*

+



 &

%







8











 &

%







8















9



!

!



#



'

7











!





&







!













Rysunek 3. Test generatora (dotyczy zadań 1 i 2)

Proponowane ustawienia (patrz też rysunek 4):
dla generatora E1440A

FUNC SIN

VOLT 1

FREQ 120

OUTP ON

dla woltomierza E1410A

CONF:VOLT 3

CAL:ZERO:AUTO OFF

VOLT:APER 1E-5

SAMP:SOUR TIM

SAMP:TIM 0.001

SAMP:COUN 128

INIT

FETC?

4

Woltomierz (hpe1410a @ 70903)

WRITE TEXT "CONF:VOLT 3" EOL
WRITE TEXT "CAL:ZERO:AUTO OFF" EOL
WRITE TEXT "VOLT:APER 1E-5" EOL
WRITE TEXT "SAMP:SOUR TIM" EOL
WRITE TEXT "SAMP:TIM 0.001" EOL
WRITE TEXT "SAMP:COUN 128" EOL
WRITE TEXT "INIT" EOL
WRITE TEXT "FETC?" EOL
READ TEXT x REAL64 ARRAY:128

< Double-Click to Add Transaction >

x

generator (hp1440 @ 70911)

WRITE TEXT "FUNC SIN" EOL
WRITE TEXT "VOLT 1" EOL
WRITE TEXT "FREQ 120" EOL
WRITE TEXT "OUTP ON" EOL

< Double-Click to Add Transaction >

1

0

Rysunek 4. Ustawienia generatora i woltomierza (dotyczy zadania 3)

Końcowe zadanie polega na zapisaniu danych wyjściowych woltomierza w pliku. Należy przy
tym skorzystać ze schematu przedstawionego na rysunku 5 w instrukcji do Ćwiczenia Nr 5.

Poprawnie wykonane ćwiczenie powinno zakończyć się wyświetleniem widma zapamiętanego

przebiegu w postaci wykresów analogicznych do uzyskanych w Ćwiczeniu Nr 5.

5

Tabela 1. Komendy SCPI dla generatora E1440A

Komenda

Parametry

:ABORt
:OUTPut

[:STATe]

Boolean

[:SOURce]

:VOLTage|:POWer|:CURRent

[:LEVel]

[:IMMediate]

[:AMPLitude]

numeric

:OFFSet

numeric

:UNIT

V | DBM | VRMS

[:SOURce]

:FREQuency

[:CW|:FIXed]

numeric

[:SOURce]

:FUNCtion

[:SHAPe]

DC | SINusoidal | SQUare |

TRIangle | RUP | RDOWn | TTL

:SYSTem

:ERRor?
:VERSion?

6

Tabela 2. Komendy SCPI dla woltomierza E1410A

Komenda

Parametry

:ABORt
:CALibration

:ZERO:AUTO

OFF | 0 | ON | 1 | ONCE

:CONFigure

:VOLTage:AC

[numeric[,numeric]]

:VOLTage:ACDC

[numeric[,numeric]]

:VOLTage[:DC]

[numeric[,numeric]]

:FETCh?
:INITiate

[:IMMediate]

:INPut

:COUPling

AC | DC

:IMPedance:AUTO

Boolean

:STATe

Boolean

:MEASure

:VOLTage:AC?

[numeric[,numeric]]

:VOLTage:ACDC?

[numeric[,numeric]]

:VOLTage[:DC]?

[numeric[,numeric]]

:READ?
:SAMPle

:COUNt

1 − 16777215 | MIN | MAX

:SOURce

IMM | TIM

:TIMer

680µs − 2100s | MIN | MAX

[:SENSe:]

VOLTage:AC:RANGe

numeric

VOLTage:APERture

10µs | 0.1ms | 1ms

VOLTage[:DC]:RANGe

numeric

VOLTage:NPLC

numeric

VOLTage:RANGe:AUTO

Boolean

VOLTage:RANGe

numeric

VOLTage:RESolution

numeric

:SYSTem

:ERRor?

:TRIGger

:BUFFered

Boolean

:COUNt

1 − 16777215 | MIN | MAX

:DELay:AUTO

Boolean

:DELay

1µs − 2100s | MIN | MAX

[:IMMediate]
:SLOPe

POS | NEG

:SOURce

BUS | EXT | HOLD | IMM

| TTLT0 - TTLT7

7

Literatura

[WINIECKI ’01]

W. Winiecki, J. Nowak, S. Stanik: Graficzne zintegrowane środowiska
programowe. Rozdz. 5, Mikom, Warszawa 2001.

[MIELCZAREK ’99] W. Mielczarek: Urządzenia pomiarowe i systemy kompatybilne ze standardem

SCPI. Rozdz. 10, Helion, Gliwice 1999.

[HELSEL ’95]

R. Helsel: Graphical Programing – A Tutorial for HP VEE. Prentice Hall
PTR, 1995.

[AGILENT]

Agilent VEE 6.0 Manuals in PDF Format – CD version.

[ĆWICZENIE NR 5] Jerzy Jędrachowicz: Symulacja systemu pomiarowego w środowisku języka

graficznego VEE. Instrukcja do Ćwiczenia Nr 5, ISE PW, 2004.

[IEEE 1155]

IEEE Std 1155: IEEE Standard for VMEbus Extensions for Instrumentation:
VXIbus, 1992.

[SCPI ’94]

Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI), SCPI
Consortium, 1994.

8