scpi int

INSTYTUT AUTOMATYKI

Politechniki lskiej w Gliwicach

ZAKAD SYSTEM�W POMIAROWYCH

LABORATORIUM INTERFEJS�W

W SYSTEMACH POMIAROWYCH

wiczenie nr 2

STANDARD INTERFEJSU IEEE 488.2

oraz S.C.P.I.

( Standard Commands

for Programmable Instruments )

Opracowa:

dr in. Janusz ELEZIK

Gliwice 1994, 2004

1 Cel wiczenia

Celem wiczenia jest zapoznanie si z rozszerzeniem standardu interfejsu pomiarowego IEC-625 (IEEE 488), znanego pod nazw IEEE 488.2 oraz uniwersalnym jzykiem SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments), kt�ry stosuje si w programowanych przyrzdach pomiarowych. Oba standardy dotycz obszaru software'u. Implementacj IEEE 488.2 dla komputera personalnego typu PC jest oprogramowanie podstawowe NI-488.2 firmy National Instruments, kt�re studenci poznaj i wykorzystuj w czasie wiczenia przy tworzeniu program�w obsugi programowanych przyrzd�w pomiarowych. Na przykadzie inteligentnego multimetru HP34401A wiczcy ucz si wykorzystania r�norodnych funkcji pomiarowych tego przyrzdu z zastosowaniem do komunikacji rozkaz�w SCPI.

2 Wprowadzenie

Standard interfejsu IEC-625, znany r�wnie jako IEEE 488, HP-IB, GPIB sta si ze wzgldu na swoje zalety najpowszechniej stosowanym systemem interfejsu pomiarowego. Wprowadzona w latach siedemdziesitych pierwsza wersja tego standardu umoliwia proste czenie r�norodnych urzdze cyfrowych, m.in przyrzd�w pomiarowych i ich sprzgnicie z komputerem w celu uzyskania system�w pomiarowych do obsugi zoonych eksperyment�w. Normalizacja obejmowaa g�wnie dziedzin hardware, m.in. wymagania mechaniczne i elektryczne. Zostaa zdefiniowana struktura r�wnolegej magistrali interfejsu i rodzaje przesyanej informacji (komunikaty jedno i wieloliniowe). Okrelono, w jaki spos�b pojedyncze komunikaty s przesyane po magistrali (protok� handshake) i jak powinny zachowywa si urzdzenia przy nadawaniu i odbieraniu komunikat�w (funkcje interfejsowe).

Najwikszym niedostatkiem byo brak ustale w dziedzinie software. W szczeg�lnoci nie byy ustalone protokoy komunikacyjne, potrzebne przy wymianie informacji, formaty przesyanych danych, uniwersalny spos�b raportowania statusu urzdze, czy wreszcie rozkazy programujce urzdzenia. Rezultatem tego bya r�norodno i dowolno rozwiza u r�nych producent�w. W efekcie tego skonfigurowanie kadego systemu byo zadaniem trudnym, wymagao indywidualnego podejcia szczeg�lnie do oprogramowania, a dalej wizao si ze strat czasu i kosztem.

W zwizku z tym po wielu latach dowiadcze ucilono i rozszerzono podstawowy standard, jak to pokazano na rys. 1. Pierwotne ustalenia w dziedzinie hardware nazwano IEEE 488.1, natomiast wprowadzono dodatkowo standard IEEE 488.2 i zalecenia SCPI. Stosowanie tych standard�w usuwa poprzednie problemy niekompatybilnoci, upraszcza tworzenie nowych i zmian konfiguracji istniejcych aplikacji.

0x01 graphic

Rys. 1.Ewolucja standardu IEEE 488 (IEC).

2.1 IEEE 488.2

Standard IEEE 488.2 (wprowadzony w 1987r) ustala dodatkowy, wyszy poziom zgodnoci interfejsu IEEE-488, a jednoczenie usuwa trudnoci, kt�re wystpoway przy stosowaniu IEEE-488.1. Ustala protokoy wymiany informacji midzy urzdzeniami, a kontrolerem; definiuje formaty danych i spos�b raportowania statusu - jednolity dla r�nych urzdze.

Poniewa nowe wymagania zastay okrelony stan aktualny to ustalono, e powinna by r�wnie moliwo wsp�pracy z urzdzeniami wykonanymi w.g. pierwotnej wersji standardu IEEE 488.1. Wszystkie zalety i korzyci uzyskuje si jednak dopiero wtedy, kiedy zar�wno kontroler jak i urzdzenia s zgodne i kompatybilne z IEEE 488.2.

2.1.1 Wymagania IEEE.2 dla kontrolera

Norma definiuje okrelone wymagania dla kontrolera, kt�re nie byy obligatoryjne w IEEE 488.1. W szczeg�lnoci kontroler powinien mie moliwo:

-sterowania liniami Iterface Clear IFC oraz Remote Enable REN,

-ustawiania i detekcji stanu linii End Or Identify EOI;

-reagowania na zmian stanu linii Service Request SRQ;

-wykrywania przekroczenia limit�w czasowych przy operacjach I/O (timeout),

-monitorowania linii magistrali.

Innymi wanymi ustaleniami s tzw. "Sekwencje sterujce" i "Protokoy".

2.1.1.1 Sekwencje steruj�ce

Standard IEEE 488.1 definiuje tylko zbi�r elementarnych komunikat�w, kt�re mog by przesyane po magistrali. Wiadomo, e przy komunikowaniu si sterownika z�urzdzeniami i wykonywaniu okrelonych operacji musz by wykonywane pewne sekwencje tych komunikat�w. Tak np. w celu przesania pewnych danych midzy urzdzeniami sterownik musi ustali sygna ATN=1, zaadresowa nadajnik i odbiorniki, umoliwi przesanie danych przy ATN=0, za po wykryciu koca bloku danych (np. EOI=1) ponownie przej sterowanie magistral. Dodatkowo naley w odpowiednim czasie rozadresowa urzdzenia - na pocztku i/lub na kocu operacji.

IEEE 488.2 definiuje wanie pewien zbi�r potrzebnych sekwencji sterujcych, kt�re umoliwiaj realizacj najczciej wykonywanych operacji interfejsowych. Sekwencja sterujca jest cigiem kilku komunikat�w, przy czym okrelona jest dokadnie ich kolejno, jak i stan interfejsu przed, w trakcie operacji i po jej wykonaniu.

W tablicy 1 podano zbi�r 15 wymaganych i 4 opcjonalnych sekwencji sterujcych IEEE 488.2, opis kadej z nich m�wi jednoznacznie o przeznaczeniu. Obejmuj one takie proste operacje jak przesyanie danych, komunikat�w interfejsowych, sterowanie urzdzeniami (np. zerowanie i wyzwalanie), jak i zarzdzanie magistral.

Dziki sekwencjom programowanie systemu jest o wiele prostsze. Zamiast szczeg�owego podawania cigu elementarnych komunikat�w interfejsowych wystarczy wykonywa cae sekwencje, realizujce w spos�b kompletny wymagane operacje uytkowe. Z kolei jednoznaczne, zdefiniowane zachowanie si urzdze w trakcie operacji usuwa problemy niekompatybilnoci, jakie wystpoway w IEEE 488.1. System jest bardziej niezawodny i przewanie szybszy.

TABLICA 1 Sekwencje sterujce IEEE 488.2

Lp	Nazwa sekwencji	Opis
1	SEND COMMAND	Nadanie komunikat�w interfejsowych
2	SEND SETUP	Zaadresowanie wybr. urzdze do odbioru
3	SEND DATA BYTES	Przesanie danych do zaadresowan. urzdze
4	SEND	Przesanie danych do okrel. urzdzenia
5	RECEIVE SETUP	Zaadresow. wybr. urzdzenia do nadawania
6	RECEIVE RESPONSE MESSAGE	Przyjcie danych od urzdzenia zaadresowanego do nadawania.
7	RECEIVE	Przyjcie danych od okrel. urzdzenia
8	SEND IFC	Nadanie komunikatu jednoliniowego IFC
9	DEVICE CLEAR	Zerowanie wybranych urzdze (SDC)
10	ENABLE LOCAL CONTROLS	Ustaw wybrane urzdz. na ster. lokalne
11	ENABLE REMOTE	Ustaw wybrane urzdz. na sterow. zdalne
12	SET RWLS	Ustaw sterow. zdalne z blokad lokalnego
13	SEND LLO	Ustaw blokad ster. lokaln. wszystk. urz.
14	READ STATUS BYTE	Odpytyw. szeregowe pojedyn. urzdzenia
15	TRIGGER	Wyzwolenie pojedynczego urzdzenia
16	PASS CONTROL	Przeka sterowanie do innego kontrolera	opc
17	PERFORM PARALLEL POLL	Wykonaj odpytywanie r�wnolege	opc
18	PARALLEL POLL CONFIG.	Konfig. urzdzenia do odpyt. r�wnoleg.	opc
19	PARALLEL POLL UNCONFIGURE	Likwidacja kontroli r�wnolegej w wybranych urzdzeniach	opc

opc - oznacza sekwencj opcjonaln.

2.1.1.2 Protoko�y

Protokoy IEEE 488.2 s procedurami wyszego poziomu ni sekwencje sterujce i obejmuj przewanie kilka sekwencji. Og�lnie su do wykonania og�lnych, systemowych operacji testujcych. W tablicy 2 podano wykaz protoko�w, zawiera ona dwa protokoy wymagane i sze opcjonalnych.

TABLICA 2 Protokoy kontrolera IEEE 488.2

Lp	Nazwa	Opis
1	RESET	Zainicjowanie systemu
2	FINDRQS	Odszukaj urzdzenie dajce obsugi (RQS)	opc.
3	ALLSPOLL	Odpytanie szeregowe wszystkich urzdze w systemie
4	PASSCTL	Przekazanie sterowania magistral do innego kontrolera	opc.
5	REQUESTCTL	Przejcie sterowania magistral	opc.
6	FINDLSTN	Odszukanie wszystkich odbiornik�w	opc.
7	SETADD	Ustawienie adresu	opc.
8	TESTSYS	R�wnoczesne wykonanie wewntrznych test�w urzdze	opc.

Protok� RESET inicjalizuje cay system i ustawia wszystkie urzdzenia w znany stan pocztkowy. Drugi z obowizujcych protoko�w wykonuje kontrol szeregow wszystkich urzdze i zwraca bajty statusu. PASSCTL i REQUESTCTL umoliwiaj przekazywanie sterowania magistral midzy r�nymi urzdzeniami.

Dwa wane protokoy FINDLSTN i FINDRQS wykorzystuj waciwo kontrolera IEEE 488.2 do monitorowania linii magistrali. Umieszczenie pierwszego z nich na pocztku programu aplikacyjnego umoliwia okrelenie aktualnej konfiguracji systemu. Lista wykrytych odbiornik�w jest wykorzystywana dalej w innych protokoach np. TESTSYS, kt�ry wykonuje i zbiera raporty z test�w wewntrznych wszystkich urzdze.

Protok� FINDRQS jest wygodnym narzdziem odpytywania szeregowego i szybkiego wykrycia urzdze, kt�re zgaszaj danie obsugi.

2.1.2 Wymagania IEEE 488.2 od urzdze

Standard IEEE 488.2 definiuje r�wnie zbi�r wymaga, kt�rym powinny odpowiada wszystkie urzdzenia. I tak, kade z urzdze musi mie moliwo:

-odbioru i nadawania danych zgodnie z ustalonym protokoem;

-zgaszania dania obsugi SRQ i odpowiedzi na odpytywanie szeregowe;

-wykonywania rozkazu zerowania urzdzenia.

-cile okrelonego raportowania statusu urzdzenia;

-wykonywania pewnego zbioru tzw. rozkaz�w wsp�lnych i udzielania odpowiedzi

na okrelone zapytania kontrolera.

W szczeg�lnoci dwa ostatnie wymienione ustalenia wymagaj od kadego z urzdze pewnej inteligencji.

2.1.2.1 Rozkazy i zapytania uniwersalne

Rozkazy i zapytania uniwersalne dla wszystkich urzdze IEEE 488.2 s niezalene od ich przeznaczenia. Mog by wysyane przez kontroler w postaci cztero- bd picioznakowego acucha danych i rozpoczynajcego si zawsze od znaku *. W tablicy 3 podano ich zestawienie wraz ze skr�conym opisem.

Rozkazy wymagaj wykonania przez urzdzenie okrelonych operacji, np. *RST powinno ustawi urzdzenie w znany stan pocztkowy, jak po wczeniu zasilania, *TRG powoduje wyzwolenie urzdzenia (podobnie jak komunikat interfejsowy GET).

acuchy zakoczone znakiem ? oznaczaj zapytania do urzdzenia. To ostatnie musi udzieli na nie odpowiedzi przez umieszczenie odpowiednio sformatowanego meldunku w buforze wyjciowym. Wystawiona odpowied moe by nastpnie przesana do kontrolera po wykonaniu przez niego odczytu (np. sekwencja RECEIVE). Tak np. *IDN? jest zapytaniem identyfikacyjnym, po jego otrzymaniu urzdzenie powinno poda: producenta, typ przyrzdu i wersj. *TST? powoduje wykonanie przez urzdzenie testu wewntrznego i podanie raportu (0 - oznacza poprawno testu, inna liczba - kod bdu).

TABLICA 3

Rozkazy i zapytania uniwersalne dla urzdze wg IEEE 488.2

Lp	Symbol	Nazwa angielska	Opis
1	*IDN?	IDeNtification query	Identyfikacja urzdzenia
2	*TST?	self TeST query	Wykonanie testu wewn. (0-odp.pozytywna)
3	*RST	ReSeT command	Ustawienie stanu, jak po wczeniu zasilania
4	*TRG	TRiGger	Wyzwolenie urzdzenia (jak GET)
5	*ESR?	Event Status Register q	Pyt. o zawarto rejestru zdarze i 0->ESR
6	*ESE {v}	Event Status Enable	Ustawienie maski rejestru zdarze
7	*ESE?	" query	Pytanie o mask rejestru zdarze
8	*STB?	read STatus Byte	Odczytanie bajtu statusu
9	*SRE {v}	Service Request Enable	Ustawienie maski do generacji SRQ
10	*SRE?	" query	Pytanie o mask do generacji SRQ
11	*PSC {b}	Power-on Status Clear	Maska kasowania statusu po zaczeniu
12	*PSC?	" query	Pytanie o mask PSC (j.w.)
13	*CLS	CLear Status	Kasowanie rejestru statusu i rej. zdarze
14	*OPC	OPeration Complete	Ustaw bit zakoczenia operacji w ESR
15	*OPC?	" query	Po zakoczeniu operacji 1 w buforze wy.
16	*WAI	WAIt to complete	Oczekiwanie na zakoczenie operacji

Objanienia:

v - liczba z przedziau 0-255, otrzymana po zsumowaniu wszystkich bit�w maski z�odpowiednimi wagami;

b - 0 - nie, 1 - tak :kasuj status po wczeniu zasilania.

2.1.2.2 Raportowanie statusu

Pewna liczba rozkaz�w i zapyta (tab. 3. poz.515) dotyczy sposobu raportowania statusu urzdzenia. W tym celu wymaga si, aby urzdzenie posiadao okrelone rejestry statusu. Map rejestr�w i model raportowania statusu pokazano na rys. 2.

0x01 graphic

Rys. 2.System raportowania statusu w.g. IEEE 488.2 i SCPI.

W IEEE 488.2 wymagane s dwie pary rejestr�w statusu nazwane:

-bajt statusu (Status Byte) i

-rejestr zdarze (Standard Event).

Rys. 2 pokazuje system raportowania statusu dla multimetru HP34401A, zgodnego r�wnie z dalej omawianymi zaleceniami SCPI, a wtedy potrzebna jest trzecia para rejestr�w statusu tj.: Questionable Data. Dla zwartoci om�wiono je cznie.

Kada para rejestr�w skada si z waciwego rejestru, kt�rego bity odzwierciedlaj okrelony stan urzdzenia oraz odpowiadajcego rejestru masek. Sumaryczny bit stanu z kadej pary rejestr�w jest wypracowywany jako suma logiczna tych bit�w rejestru waciwego, dla kt�rych odpowiadajce maski maj warto 1.

Znaczenie poszczeg�lnych bit�w rejestr�w statusu podano na rysunku 2. Ich stan mona odczyta z przyrzdu wykorzystujc odpowiednie zapytania (wg.tab.3): *ESR?, *STB?, ESE?, SRE?; urzdzenie zwraca liczb dziesitn {v} odpowiadajc waonej sumie wszystkich bit�w rejestru. Tylko do rejestr�w masek moliwy jest zapis. Realizuje si to za pomoc rozkaz�w wsp�lnych *ESE {v}, *SRE {v}, gdzie parametr {v} ma to samo znaczenie, jak przy odczycie.

Rozkaz *CLS zeruje wszystkie rejestry statusu, natomiast nie zmienia rejestr�w masek. Z kolei rozkaz *RST (reset) nie powoduje zmiany w adnym z rejestr�w.

Event Register (ESR) jest rejestrem zatrzaskowym; tzn. po wystpieniu okrelonego zdarzenia i ustawieniu przez urzdzenie "1" na odpowiadajcym bicie kolejne zmiany stanu s ignorowane, a do odczytania tego rejestru *ESR? , bd otrzymania rozkazu *CLS. Te dwa rozkazy zeruj rejestr ESR.

Na uwag zasuguje pierwszy bit rejestru ESR - "operacja zakoczona". Bit ten jest ustawiany rozkazem wsp�lnym *OPC. Umieszczenie tego rozkazu na kocu pewnej sekwencji powoduje, e zostanie zasygnalizowane zakoczenie wszystkich operacji ustawieniem "1" na zerowym bicie rejestru zdarze ESR. Uwaga: podobny rozkaz zapytania *OPC? dziaa nieco inaczej; po zakoczeniu operacji wpisywana jest "1" do bufora wyjciowego urzdzenia.

Rejestr Questionabla Data (SCPI) zawiera m.in. dane o jakoci wykonanych pomiar�w. Bity 0, 1 i 9 informuj o wystpieniu nadmiaru w pomiarze. Z kolei bity 11 i 12 s ustawiane podczas wykorzystania funkcji multimetru "LIMIT TEST" - testowania wynik�w pomiaru na zadane ograniczenia; sygnalizowane jest odpowiednio przekroczenie ograniczenia g�rnego, bd dolnego.

Najwaniejszym rejestrem statusu jest Status Byte (bajt statusu), wykorzystywany m.in. przy odpytywaniu szeregowym i wprowadzony ju w IEEE 488.1. S w nim raportowane sumaryczne bity statusu pozostaych rejestr�w (rys. 2). Bit 4 (MAV - Message Available) jest ustawiany ("1"), jeeli w buforze wyjciowym urzdzenia znajduj si jakiekolwiek dane (meldunek) gotowe do wysania (np. wynik pomiaru, odpowied na zapytanie).

Maska SRE bajtu statusu decyduje na podstawie kt�rych bit�w ma by wypracowane danie obsugi SRQ (Service Request). Jednoczenie z tym jest ustawiany 6 bit bajtu statusu (komunikat RQS - Request Service), kt�ry pozwala zidentyfikowa urzdzenie zgaszajce obsug podczas kontroli szeregowej.

W przeciwiestwie do ESR rejestr Status Byte nie jest zatrzaskowym, tzn. raportowane s zawsze stany biece. Odczyt stanu bajtu statusu za pomoc zapytania *STB? nie zeruje rejestru!. Jak wiadomo, inn moliwoci odczytania statusu jest wykonanie odpytywania szeregowego, lecz ta operacja nie jest r�wnowana *STB?. Po kontroli szeregowej jest zerowany bit RQS w bajcie statusu oraz likwidowane danie obsugi SRQ.

Z raportowaniem statusu zwizane s jeszcze 2 rozkazy uniwersalne. I tak, wykonanie PSC 0 (Power-on Status Clear) spowoduje, e wyczenie zasilania nie zmieni stanu rejestr�w: bajtu statusu (STB) i maski rejestru zdarze (ESE). Rozkaz PSC 1 daje efekt odwrotny. Z kolei zapytanie *PSC? suy do odczytania aktualnego ustawienia w.w. stanu kasowania statusu przy wyczaniu urzdzenia.

2.2 Zalecenia SCPI

Chocia standard IEEE 488.2 porzdkuje dziedzin oprogramowania interfejsu m.in. przez zdefiniowanie wsp�lnych rozkaz�w, okrelenie protoko�w wymiany informacji, sposobu raportowania statusu, to jednak pozostawia spraw otwart sam spos�b (rozkazy) programowania funkcji uytkowych przyrzd�w. M�wic obrazowo standard IEEE 488.2 precyzuje jak urzdzenia maj nadawa i odbiera, ale dalej dopuszcza, aby r�ne przyrzdy "rozmawiay" r�nymi jzykami. Pewn namiastk wsp�lnego jzyka s jedynie w.w. rozkazy i zapytania uniwersalne.

Efektem braku standardu w tej dziedzinie bya wielka r�norodno rozwiza wr�d producent�w aparatury. Przykadowo funkcja pomiaru napicia staego w multimetrze bya programowana w jednym typie przyrzdu jako "X3", podobny przyrzd innego producenta wymaga rozkazu "F1" itd. Tak wic, gdy zachodzia potrzeba wymiany przyrzdu w systemie naleao zmienia i oprogramowanie. Ponadto naleao uczy si programowania nowego przyrzdu.

Aby zaradzi tym kopotom konsorcjum 31 firm, producent�w aparatury pomiarowej zaproponowao w 1990 roku standard w tej dziedzinie nazwany skr�towo SCPI (od Standard Commands for Programmable Instruments). Jest to zwarte rodowisko programowe i jzyk dla przyrzd�w programowanych. Definiuje struktur, skadni i zbi�r rozkaz�w do komunikacji midzy kontrolerem i przyrzdami w automatycznych systemach pomiarowych.

2.2.1 Cechy standardu SCPI

SCPI jest rozwiniciem IEEE 488.2, std obowizuj ustalenia tam przyjte. Poniewa jednak jzyk programowania przyrzd�w dotyczy g�wnie ich funkcji uytkowych niezalenie od rodzaju interfejsu, std zaleca si stosowanie SCPI r�wnie w�innych interfejsach pomiarowych np. RS 232. SCPI jest r�wnie obowizujcym standardem w nowoczesnym systemie interfejsu VXI.

Przyjto zaoenie, e ma to by jzyk uniwersalny, tzn. niezaleny od rodzaju i typu przyrzdu. Tak np. jeli ma by realizowana funkcja pomiaru napicia staego, to niezalenie czy to bdzie prosty woltomierz, czy zoony multimetr, powinien by programowany VOLTAGE:DC. Jeeli ma by ustawiony zakres przyrzdu, to zar�wno dla woltomierza, omomierza, czstociomierza, oscyloskopu czy kalibratora naley przesa rozkaz RANGE itp.

SCPI jest jzykiem samokomentujcym si. Rozkazy s po prostu angielskimi nazwami (lub powszechnie znanymi skr�tami) odpowiednich wielkoci, funkcji, parametr�w itp., np. FRQUENCY, CALCULATE, AVERAGE. Ich zapamitanie i skojarzenie nie nastrcza trudnoci. Napisane programy nie wymagaj w zasadzie dodatkowych komentarzy.

SCPI jest standardem otwartym. Z g�ry przewidziano, e wraz z postpem techniki powstan nowe przyrzdy, o nowych waciwociach i funkcjach. W zwizku z przyszymi potrzebami zaoono, e corocznie standard bdzie rozszerzany w nowej wersji, przy czym reguy, skadnia i wczeniejsze ustalenia pozostan obowizujce.

Przyrzdy w kt�rych zaimplementowano SCPI musz posiada opr�cz czci funkcjonalnej i komunikacyjnej - interfejsowej dodatkowy blok funkcjonalny, kt�rym jest tzw. procesor SCPI, czyli zoony interpreter rozkaz�w. W zwizku z tym jest to zawsze przyrzd inteligentny, z reguy wyposaony w mikroprocesor.

2.2.2 Struktura rozkaz�w

Wszystkie rozkazy SCPI mona podzieli na kilka kategorii, zwizanych z�blokami funkcjonalnymi przyrzd�w. Uog�lniony model funkcjonalny przyrzdu programowanego pokazano na rys. 3. Dotyczy on wszystkich typ�w przyrzd�w, lecz nie kady przyrzd posiada wszystkie bloki. Urzdzenie moe zawiera cz pomiarow (np. woltomierz, oscyloskop) i/lub generacyjn (np. generator, kalibrator).

0x01 graphic

Rys. 3.Model przyrzdu programowanego (SCPI).

W przyrzdzie mona wyr�ni nastpujce bloki:

- ROUTe - zwizany z podczeniem sygnau do przyrzdu;

- MEASure - cz pomiarow;

- GENerate - cz generacyjn;

- MEMory - zapamitywanie danych wewntrz przyrzdu;

- FORMat - zamiana formatu danych zwizana z transmisj;

- TRIGger - blok synchronizacji i wyzwalania;

- DISPlay - blok wywietlania danych;

- INPut, OUTput - blok wejciowy i wyjciowy, kondycjonowanie sygnau;

- SENSe - konwersja sygnau na dane;

- SOURce - konwersja danych na sygna;

- CALCulate - przetwarzanie danych w przyrzdzie;

SCPI definiuje hierarchiczn struktur rozkaz�w; z kadym z zaznaczonych blok�w zwizany jest pewien zbi�r rozkaz�w programujcych jego funkcje. Dodatkowe grupy rozkaz�w s zwizane z caym przyrzdem, s to:

- SYSTem - operacje systemowe;

- CONFigure - uproszczone rozkazy konfiguracji o funkcjach podobnych do SENSe;

- STATus - rozkazy zwizane z raportowaniem statusu wg. SCPI.

- CALibration - okresowa kalibracja przyrzdu.

Rozkazy danej grupy mona uoy w hierarchiczn, drzewiast struktur, podobnie jak zbi�r katalog�w na dysku komputera. Najwyszy poziom zajmuje rozkaz o nazwie grupy. Na rys. 4 pokazano przykadowy fragment drzewa rozkaz�w. SENSe jest tu rozkazem g�wnym, caa grupa suy do konfiguracji pomiar�w. Zauwamy, e aby doj do rozkaz�w podrzdnych trzeba przej odpowiedni ga w d� drzewa. Cae polecenie musi specyfikowa pen ciek dojcia. Tak np. polecenie automatycznego wyboru zakresu przy pomiarze napicia staego ma posta:

:SENSe:VOLTage:DC:RANGe:AUTO ON

2.2.3 Skadnia rozkaz�w

Pene polecenie zawiera ciek rozkaz�w oddzielonych znakiem : dwukropka. Dwukropek na pocztku pokazuje, e pierwszy rozkaz rozpoczyna si od najwyszego poziomu. Polecenie moe zawiera parametry, umieszcza si je na kocu polecenia po spacji. Wiksz liczb parametr�w oddziela si znakiem , przecinka.

W jednej linii mona poda kilka rozkaz�w oddzielonych ; rednikiem. Interpreter rozkaz�w pamita ostatni ciek; gdy kolejny rozkaz rozpoczyna si od tego samego poziomu nie trzeba ju specyfikowa caej cieki - dwukropek naley pomin; np.:

:SENSE:FRESistance:RANGe MAX; RESolution MIN

S tu dwa polecenia: 1) przy pomiarze rezystancji metod 4 przewodow (FRESistance) ustaw zakres maksymalny i 2) rozdzielczo minimaln.

Niekt�re pojedyncze rozkazy - sowa mog wystpowa w r�nych gaziach drzewa rozkaz�w i mie r�n interpretacj, std reguy podawania cieki musz by cise.

W SCPI obowizuj wszystkie rozkazy uniwersalne i zapytanie IEEE 488.2, powinny jak zwykle zaczyna si od znaku * gwiazdki.

Niekt�re rozkazy s domylne i mona je pomin; w dokumentacji objte s w nawiasy kwadratowe. Na rys. 4 takim rozkazem jest np. SENSe. Funkcj pomiaru prdu zmiennego mona wybra bezporednio jako:

:FUNCtion "CURRent:AC"

0x01 graphic
Wikszo rozkaz�w ma dwie i tylko dwie: formy pen i skr�con (w dokumentacji posta skr�cona zapisana duymi literami); interpreter nie rozr�nia duych i maych liter. Tak np. poprawne s formy rozkazu: CURRent, CURRENT, cUrReNt, CURR, curr, cuRR; ale bdne s: CURRen, CUR.

Parametry rozkaz�w_ mog by:

&numeryczne; naley je zapisa liczb dziesitn ewentualnie ze znakiem i kropk dziesitn. Mog by uyte przedrostki jednostek miar np. k, m, u. Jeeli tylko pewne wartoci s akceptowane wtedy interpreter zaokrgla wprowadzon liczb.

& specjalne np. MAXimum, MINimum, DEFault, HIGH, LOW .

& logiczne, np. ON, OFF, 0, 1.

& dyskretne jak BUS, IMMediate, EXTernal, INTernal.

& acuchowe - powinny by objte cudzysowem np. "CURRent", "NAPIS".

&polecenie moe nie zawiera parametr�w, np. rozkaz :DISPlay:TEXT:CLEar, :INITiate.

Kady rozkaz z parametrem ma sw�j odpowiednik w postaci zapytania. Wtedy zamiast parametrem koczy si znakiem ? zapytania (bez spacji), np.:

:VOLTage:DC:NPLCycles?

jest zapytaniem o aktualnie ustawiony czas cakowania przy pomiarze napicia staego, wyraony jako liczba okres�w napicia zasilania przyrzdu (Number Power Line Cycles). Regu jest, e na kade dopuszczalne zapytanie przyrzd powinien udzieli odpowiedzi, przez umieszczenie jej w buforze wyjciowym. Tak np. po rozkazie :SYSTem:ERRor? kontroler bdzie m�g odczyta z bufora komunikat o bdzie. Po rozkazie :READ? przyrzd wykona pomiar zgodnie z wczeniej ustawion konfiguracj i w buforze umieci wyniki pomiaru.

Format odpowiedzi przyrzdu, moliwych do odczytania z bufora wyjciowego jest nastpujcy:

& pojedyczy pomiar: ZC.CCCCCCCCEZCC<lf>

& wielokrotny pomiar: ZC.CCCCCCCCEZCC,...,...,<lf>

& inne odpowiedzi: <max 80 znak�w ASCII>

gdzie: Z - znak + -; C - cyfra; E - Exponenta; <lf> - zmiana wiersza.

Niekt�re polecenia daj si realizowa na kilka sposob�w, np. skonfigurowanie przyrzdu do pomiaru napicia staego o zakresie 10 V i rozdzielczoci 0.01 V mona zrealizowa co najmniej na dwa sposoby:

:FUNC "VOLT:DC"; VOLT:DC:RANG 10; RES 0.01

:CONFigure:VOLT:DC 10,0.01

Peniejszy wykaz rozkaz�w SCPI, zaimplementowanych w badanym multimetrze jest om�wiony w p.3.2 i bdzie dostpny na stanowisku pomiarowym.

3 Opis wiczenia

3.1 Karta sterownika IEEE 488.2

Sterownikiem systemu w wiczeniu jest komputer PC z zainstalowan kart sterownika IEEE 488 typu GPIB-PCII/IIA firmy National Instruments. Karta odpowiada cile standardowi sterownika IEEE 488.2. Firma National Instruments jest wiatowym liderem w dziedzinie produkcji kart sterownik�w IEEE do komputer�w oraz oprogramowania tego interfejsu.

Sterownik instaluje si w jednym z wolnych slot�w komputera. Wczeniej naley ustawi za pomoc odpowiednich przecznik�w wymagane opcje konfiguracyjne:

& adres bazowy karty w przestrzeni we/wy komputera (standardowo 2B8H),

& poziom wykorzystywanego przerwania (27), (standardowo 7);

& numer kanau DMA (13), (standardowo 1);

& emulacja elementu 7210 lub 9914, (standardowo 7210).

Oprogramowanie licencjonowane dostarczane razem ze sterownikiem zawiera m.in:

& program instalacyjny INSTALL.EXE - do instalacji caego oprogramowania;

& programy diagnostyczne:

- IBDIAG.EXE - do diagnostyki hardware,

- IBTEST.EXE - do testowania software;

& program konfiguracyjny IBCONF.EXE;

& zasadniczy driver NI-488.2;

& interfejsy do r�nych jzyk�w programowania;

& program sterowania interakcyjnego IBIC.EXE;

& program uruchomieniowy - debugger: APMON.EXE (Aplication Monitor).

3.1.1 Program konfiguracyjny IBCONF.EXE

Program konfiguracyjny pozwala dwupoziomowo skonfigurowa hardware w�systemie tj. sterownik i podczone urzdzenia. Edycj wykonuje si za pomoc prostego menu. Na wyszym poziomie ustala si, jakie urzdzenia s w systemie oraz nadaje si im symboliczne nazwy. Na poziomie niszym podaje si (modyfikuje) niekt�re charakterystyki urzdze m.in.: adres pierwotny ew. wt�rny, czas przeterminowania (timeout) operacji we/wy, czas przeterminowania odpytywania szeregowego, spos�b koczenia bloku danych (EOS lub EOI). Dla sterownika-pytki parametr�w tych jest wicej (np. adres bazowy karty, kana DMA, poziom przerwania itd.) lecz s one na�bieco komentowane i mona skorzysta z pomocy (help).

Po wykonaniu konfiguracji parametry systemu s przekazywane i obowizujce w zasadniczym driverze, dop�ki nie zostan zmienione.

3.1.2 Driver NI-488.2

Jest to podstawowe narzdzie do tworzenia oprogramowania aplikacyjnego obsugujcego interfejs IEEE 488. Driver zawiera zbi�r atwych w uyciu funkcji i procedur, kt�re z jednej strony s wywoywane z program�w aplikacyjnych, a z drugiej komunikuj si z hardware interfejsu i pozwalaj na realizacj odpowiednich funkcji interfejsowych.

Driver (zawarty w pliku GPIB.COM) musi by instalowany w systemie DOS przy starcie komputera, std w pliku CONFIG.SYS powinna by umieszczona linia:

device=dir\gpib.com

W.w oprogramowanie jest w peni kompatybilne z wczeniej omawianym standardem IEEE 488.2, dlatego podstawowy zestaw procedur drivera - to implementacja zdefiniowanych w IEEE 488.2 sekwencji sterujcych i protoko�w. W tablicy 4 podano peny wykaz procedur NI-488.2. Nazwy (kol.2) i opisy (kol.5) pokrywaj si, bd s bardzo zblione do zamieszczonych w tablicy 1 i 2; w ostatniej kolumnie tab.4 podano formalnie przyporzdkowanie procedury odpowiedniemu standardowi: S - sekwencji sterujcej, P - protokoowi (liczba po symbolu okrela pozycj w tablicy 1 lub 2). Podane procedury mona podzieli na kilka kategorii, wg. operacji jakie realizuj:

& nadawanie i odbi�r danych (4, 5, 8) - najczciej uywane,

& sterowanie pojedyczymi urzdzeniami (10, 16, 17, 19, 20, 21, 22),

&l sterowanie wieloma urzdzeniami (11, 12, 13, 18, 26, 27),

& zarzdzanie magistral (9, 14, 15, 23, 24, 25, 28, 29),

& procedury we/wy niskiego poziomu (1, 2, 3, 6, 7).

TABLICA 4 Procedury NI-488.2

Lp	Nazwa procedury	Parametry		Opis	Stan dard
		T.Pascal	IBIC
1	SendCmds	bd, coms, cnt	data	Nadanie komunikat�w interfejsowych	S1
2	SendSetUp	bd, AdrLi	list	Zaadresowanie wybranych urzdze do odbioru	S2
3	SendBataBytes	bd, dat, cnt, end	list, data end	Przesanie danych do zaadresowanych urzdze	S3
4	Send	bd, adr, dat cnt, end	adr, data end	Przesanie danych do okrelonego urzdzenia	S4
5	SendList	bd, AdrLi, dat,cnt,end	list, data end	Przesanie danych do okrelonych urzdze	S4
6	ReceiveSetup	bd, adr	adr	Zaadresowanie okrelonego urzdzenia do nadawania	S5
7	RcvRespMsg	bd, dat, cnt, end	data, end	Przyjcie danych od urzdzenia zaadresowanego do nadawania.	S6
8	Receive	bd,adr, dat, cnt, end	adr, data end	Przyjcie danych od okrelonego urzdzenia	S7
9	SendIFC	bd		Nadanie komunikatu jednoliniowego IFC	S8
10	DeviceClear	bd, adr	adr	Zerowanie wybranego urzdzenia (SDC)	S9
11	DeviceClearList	bd, AdrLi	list	Zerowanie wybranych urzdze (SDC)	S9
12	EnableLocal	bd, AdrLi	list	Ustaw wybrane urzdzenia na sterowanie lokalne	S10
13	Enable Remote	bd, AdrLi	list	Ustaw wybrane urzdzenia na sterowanie zdalne	S11
14	SetRWLS	bd, AdrLi	list	Ustaw sterow. zdalne z blokad lokalnego dla okrel. urzdze	S12
15	SendLLO	bd		Ustaw blokad sterowania lokalnego dla wszystkich urzdze	S13
16	ReadStatusByte	bd, adr, istb	adr	Odpytywanie szeregowe pojedynczego urzdzenia.	S14
17	Trigger	bd, adr	adr	Wyzwolenie pojedynczego urzdzenia	S15
18	TriggerList	bd, AdrLi	list	Wyzwolenie grupy wybranych urzdze	S15
19	PassControl	bd, adr	adr	Przeka sterowanie do innego kontrolera	S16 P4
20	PPoll	bd, wyn		Wykonaj odpytywanie r�wnolege. wyn - wynik	S17
21	PPollConfig	bd, adr, line, sense	adr, line sense	Konfigurowanie urzdzenia do odpytywania r�wnolegego	S18
22	PPollUnconfig	bd, AdrLi	list	Likwidacja kontroli r�wnolegej w wybranych urzdzeniach	S19
23	ResetSys	bd, AdrLi	list	Zainicjowanie systemu (REN, IFC, DCL, *RST)	P1
24	TestSRQ	bd, wynik		Okrelenie stanu linii SRQ (wynik: 1 lub 0) -natychmiast.
25	WaitSRQ	bd, wynik		Czekaj na wystawienie SRQ (wynik:1-jest,0-brak po timeout)
26	FindRQS	bd, AdrLi, istb	list	Odszukaj urzdzenie dajce obsugi. W ibcnt zwracany indeks urzdzenia wg. AdrLi.	P2
27	AllSpoll	bd, AdrLi, ResLi	list	Odpytywanie szeregowe wszystkich urzdze w systemie	P3
28	FindLstn	bd, AdrLi, ResLi, limit	list, limit	Odszukanie wszystkich odbiornik�w w systemie	P6
29	TestSys	bd, AdrLi, ResLi	list	R�wnoczesne wykonanie wewntrznych test�w urzdze	P8

Procedury NI-488.2 musz by wywoywane z odpowiednimi parametrami (wykaz w kol. 3 tablicy 4. W�r�nych jzykach programowania nazwa i�znaczenie parametr�w s takie same, natomiast ich typ moe si nieco r�ni. Przykadowo dla jzyka TurboPascal znaczenie i typ parametr�w s nastpujce:

bd (integer) - numer karty sterownika ( 0, 1, ...),

adr (integer) - adres urzdzenia,

AdrLi (array[1..255] of integer) -lista adres�w urzdze,

{uwaga: po ostatnim adresie na licie - liczba NOADDR=-1,}

ResLi (array[1..255] of integer) -lista odpowiedzi urzdze,

dat (array[1..255] of char) - bufor bajt�w danych,

coms (array[1..255] of char) - bufor bajt�w komunikat�w,

cnt (longint) - liczba przesyanych bajt�w,

end (integer) - spos�b zakoczenia bloku danych

(uywa symboli predefiniowanych):

przy odbiorze: STOPend - EOI

przy nadawaniu: NULLend - bez znaku zakoczenia

NLend - znak nl + EOI,

DABend - ostatni DAB + EOI

istb (integer) - Lo(istb)=bajt statusu;

line (integer) - nr linii danych,

sense (integer) - przyporzdkowany stan (0 lub 1)

limit (integer) - liczba ograniczajca.

Opr�cz procedur zgodnych z IEEE 488.2 i wymienionych w tab.4 driver NI-488.2 zawiera szereg uytecznych funkcji wprowadzonych we wczeniejszych wersjach NI-488, kt�re stay si ju pewnym standardem przemysowym w programowaniu interfejsu IEEE�488. wiczcy mieli moliwo poznania ich w pierwszym wiczeniu dotyczcym IEC-625.

W driverze zdefiniowano cztery globalne zmienne systemowe, w kt�rych s umieszczane istotne informacje po wywoaniu kadej procedury. Zmiennymi tymi s:

ibcnt (integer) - standardowo: liczba przesanych bajt�w podczas zapisu,

bd odczytu; w procedurach 2629 dodatkowe znaczenie.

ibcntl(longint) j.w.

ibsta (integer) - sowo statusu,

iberr (integer) - kod b��du.

W tablicy 5 podano znaczenie i opis poszczeg�lnych bit�w sowa statusu (nie myli z�bajtem statusu IEEE 488), w kt�rym po zakoczeniu kadej procedury jest informacja o stanie interfejsu i karty sterownika. Testowanie ibsta pozwala ustali, czy s warunki dalszego przetwarzania.

W przypadku, kiedy zostanie ustawiony najstarszy bit (ERR) w sowie statusu, oznacza to wystpienie bdu przy realizacji procedury i interpretacja tego bdu podana jest w zmiennej iberr. W tablicy 6 podano zestawienie kod�w sygnalizowanych bd�w.

TABLICA 5 Sowo statusu "ibsta" - mapa bitowa

Znak	Bit poz	Hex	Typ �) fukcji	Nazwa angielska	Opis
ERR	15	8000	dev,bd	ERRor	Bd przy realizacji funkcji
TIMO	14	4000	dev,bd	TIMeOut	Przekroczony limit czasowy operacji
END	13	2000	dev,bd	END-EOS	Odebrano komunikat EOI lub EOS
SRQI	12	1000	bd	SRQ Interrupt	Ustawiona linia SRQ *)
RQS	11	800	dev	ReQuest Serv.	Aktualne urzdzenie da obsugi *)
EVENT	10	400	bd	Event	Stan DTAS lub DCAS *)
SPOLL	9	200	bd	Serial Poll	Karta odpytana szeregowo *)
CMPL	8	100	dev,bd	I/O Comleted	Operacja We-Wy zakoczona
LOK	7	80	bd	Lockout State	Bit ustawiany po wykryciu komunikatu LLO -blokada sterowania lokalnego
REM	6	40	bd	Remote State	REN=1 i pytka zaadres. do odbioru
CIC	5	20	bd	Controller In-Charge	Karta jest aktywnym kontrolerem
ATN	4	10	bd	Attention	Linia ATN=1
TACS	3	8	bd	Talker	Karta zostaa zaadresowana do nadaw.
LACS	2	4	bd	Listener	Karta zostaa zaadresowana do odbioru
DTAS	1	2	bd	Dev.Trig.Stat	Karta odebraa komunikat GET od innego kontrolera
DCAS	0	1	bd	Dev.ClearStat	Karta odebraa DCL lub SDC z innego kontrolera

�) - wszystkie procedury NI-488.2 s typu bd.

*) - dokadniejsze wyjanienie w materiaach dodatkowych.

TABLICA 6

Zmienna "iberr" - kody bd�w

Znak	Kod	Opis
EDVR	0	Bd DOS, np. nie zainstalowany driver GPIB.COM w CONFIG.SYS
ECIC	1	Pr�ba wyk. proced. aktywnego kontrolera, za karta nim nie jest. Wykonaj procedur SendIFC lub funkcj ibsic.
ENOL	2	Zapis przy braku odbiornika (zy adres, wyczenie, brak urzdzenia).
EADR	3	Karta nie zaadresowana do nadawania bd odbioru.
EARG	4	Zy argument w wywoaniu funkcji lub konflikt adres�w karty i urzdze.
ESAC	5	Karta nie ma wymaganej funkcji kontrolera.
EABO	6	Operacja We-Wy zostaa przerwana (pow�d: rozczenie kabli, wywoanie DCL, SDC, ibstop lub przekroczony limit timeout).
ENEB	7	Brak karty-kontrolera pod adresem I/O wskazanym w konfiguracji.
EDMA	8	Bd transmisji przez DMA (bd tylko dla Windows 3.x).
EOIP	10	Operacja asynchroniczna We-Wy nie zakoczona, a rozpoczto kolejn operacj na magistrali.
ECAP	11	Aktualne konfiguracja oprogramowania nie umoliwia wykonania operacji.
EFSO	12	Bd operacji z wykorzystaniem zapisu lub odczytu z pliku.
EBUS	14	Wykryto bd na magistrali IEEE-488, problemy z jednym z urzdze; np. zbyt wolne do aktualnej konfiguracji.
ESTB	15	Zagubiono bajt stanu podczas automatycznej kontroli szeregowej.
ESRQ	16	Linia SRQ nie moe by zgaszona (nie jest znane urzdzenie wystawiajce SRQ lub zwarcie linii SRQ).
ETAB	20	Problemy z tablic przy wykonaniu: FindLstn,FindRQS, ibevent. Np. adne z wym. przy FindRQS urzdze nie da obsugi.

3.1.3 Interfejsy do r�nych jzyk�w programowania

W programach aplikacyjnych pisanych w r�nych jzykach programowania wysokiego poziomu mona uywa funkcji i procedur drivera NI-488.2. Kady program jest linkowany do drivera za pomoc odpowiedniego interfejsu programowego. Oferowane s interfejsy programowe do szerokiej gamy jzyk�w programowania, wczajc r�ne odmiany jzyk�w BASIC, C, PASCAL i FORTRAN. Jest r�wnie moliwe wykorzystanie odpowiedniej wersji drivera w rodowisku WINDOWS.

Przykadowo, w jzyku Turbo Pascal interfejsem programowym jest dodatkowy unit TPDECL.TPU, kt�ry zawiera odwoania do wszystkich funkcji i procedur drivera. Unit ten naley docza do kadego programu aplikacyjnego, pisanego w w/w jzyku za pomoc deklaracji uses. wiczcy mog zapozna si z czci deklaracyjn tego unitu zapisan w postaci pliku TPDECL.PAS.

Opr�cz procedur NI-488.2, funkcji NI-488 i w/w zmiennych globalnych w unicie TPDECL.TPU jest zawarta deklaracja pewnych typ�w i zmiennych, kt�re mona uywa w�programach aplikacyjnych. S� to:

type cbuf: array[1..255] of char;

AddrList: array[1..255] of integer;

var wrt, rd : cbuf; {mona uy jako bufor�w przy nadawaniu i odbiorze}

Cz programu aplikacyjnego zwizana z komunikacj za porednictwem interfejsu IEEE�488.2 ma przewanie nastpujc struktur:

1. Inicjalizacja interfejsu (SendIFC);

2. Odszukanie urzdze podczonych do magistrali (FindLstn);

3. Identyfikacja urzdze (analiza odpowiedzi na zapytanie "*IDN?" );

4. Inicjalizacja urzdzenia (DevClear, "*RST" );

5. Zaprogramowanie urzdzenia; m.in.: funkcja pomiarowa, rodzaj wyzwalania,

spos�b raportowania statusu i generowania SRQ (zgodnie z SCPI);

6. Wyzwolenie urzdzenia (Trigger lub rozkaz wsp�lny "*TRG" );

7. Odczekanie na zakoczenie pomiar�w (WaitSRQ);

8. Odpytywanie szeregowe (ReadStatusByte lub AllSpoll);

9. Odczytanie wynik�w (Receive).

Po wykonaniu kadej procedury interfejsowej naley bada sowo statusu ibsta, a�w�przypadku wystpienia bdu program powinien okreli kod bdu (iberr) i ew. zakoczy dziaanie. Oczywicie, w programach aplikacyjnych mona wykorzystywa do przetwarzania wszystkie standardowe elementy jzyka Turbo Pascal.

3.1.4 Program sterowania interakcyjnego IBIC

Jest to wygodne narzdzie do nauki programowania interfejsu oraz tworzenia oprogramowania aplikacyjnego. IBIC pozwala wykona dowolne, pojedyncze procedury lub funkcje drivera NI-488.2 bezporednio z klawiatury (bez wczeniejszego pisania programu). Na ekranie s na bieco wywietlane: rezultat wykonania procedury, sowo statusu i ew. kod bdu z objanieniami. Mona uzyska pomoc (Help) w zakresie uywania danej procedury.

Zanim zostanie napisany program aplikacyjny, mona krokowo sprawdzi proponowany spos�b sterowania interfejsem i spos�b komunikacji z dowolnymi urzdzeniami. Poniewa sterowanie odbywa si bezporednio z klawiatury, a wyniki s pokazywane na ekranie, std przy wywoywaniu procedur wystarczy podawa tylko niekt�re parametry wejciowe (wyjciowe pomija si zawsze, gdy rezultaty procedur s wywietlane na ekranie). W tablicy 4 z list procedur podano w kol. 4 wykaz potrzebnych parametr�w przy wywoywaniu odpowiednich procedur NI-488.2 w programie IBIC. Parametr od procedury, jak i od kolejnych parametr�w naley oddzieli spacj. Znaczenie parametr�w jest nastpujce:

& adr - l. cakowita oznaczajca adres IEEE 488 urzdzenia; liczb mona zapisa

dziesitnie (I cyfra 0), oktalnie (poprzedzi cyfr 0) lub hexadecymalnie

(poprzedzi znakami 0x np. 0x1A);

& list - jest oddzielon przecinkami list adres�w;

& data - acuch danych lub komunikat�w interfejsowych do nadawania zamknity

znakami cudzysowu "...".Poszczeg�lne symbole w acuchu mog by

znakami ASCII albo kodami bajt�w w postaci oktalnej (liczba poprzedzona

znakiem backslash \) lub hexadecymalnej (liczba poprzedzona znakami \x ).

Dopuszczalne s dodatkowo dwa znaki specjalne: \n - znak zmiany wiersza, \r - powr�t karetki.

& line, sense - l. cakowite reprezentujce odpowiedni lini danych i spos�b

odpowiedzi na odpytywanie r�wnolege;

& limit - liczba cakowita ograniczajca liczb odbiornik�w w systemie;

& end - spos�b koczenia bloku danych przy nadawaniu - jak w jez. Turbo Pascal.

Zanim zostan wywoane w programie IBIC jakiekolwiek procedury NI-488.2 naley wybra za pomoc funkcji set 488.2 N aktualn kart sterownika interfejsu w komputerze. W tablicy 7 podano wykaz i opis dodatkowych funkcji pomocniczych, kt�re mog by bardzo uyteczne przy korzystaniu z programu IBIC.

TABLICA 7 Pomocnicze funkcje programu "IBIC" -interaktywnego

Lp	Skadnia	Opis
1	set 488.2 N	Wyb�r aktywnej karty kontrolera (N -oznacza nr karty np. 0). Funkcj t naley koniecznie wywoa przed wykonaniem innych procedur NI-488.2).
2	set NazwaUrz	Przeczenie aktywnego urzdzenia lub karty. (Wczeniej urzdzenie powinno by otwarte za pomoc funkcji ibfind). NazwaUrz jest nazw zadeklarowan w czasie konfiguracji (IBCONF).
3	help [opcja]	Wywietlenie informacji do pomocy; pominicie opcja powoduje wywietlenie menu.
4	!	Powt�rz poprzedni funkcj.
5	-	Wycz wywietlanie.
6	+	Zacz wywietlanie.
7	n* funkcja	Wykonaj podan funkcj n razy.
8	n* !	Powt�rz poprzedni funkcj n razy.
9	$ NazwaPliku	Wykonaj funkcje IBIC zawarte w pliku o podanej nazwie.
10	print string	Wywietlenie podanego acucha na ekranie.
11	e lub q	Zakoczenie programu IBIC.

3.2 Multimetr HP 344010A

Pena instrukcja obsugi i wykorzystania przyrzdu jest dostpna na stanowisku laboratoryjnym. Poniej zamieszczono tylko wybrane dane o moliwociach i programowaniu zdalnym urzdzenia.

Multimetr HP 344010A jest nowoczesnym przyrzdem wielofunkcyjnym do pomiar�w wielkoci elektrycznych. Moe by sterowany lokalnie za porednictwem klawiatury na pycie czoowej oraz zdalnie za pomoc interfejsu. Wyposaony jest w dwa interfejsy pomiarowe: w�peni zgodny z IEEE 488.2 oraz RS 232. Zasadniczym jzykiem programowania przy sterowaniu zdalnym jest SCPI. Zar�wno rodzaj interfejsu, adres urzdzenia jak i jzyk programowania przyrzdu ustala si z pyty czoowej.

3.2.1 Funkcje pomiarowe

VOLTage:DC;

VOLTage:DC:RATio - stosunek dw�ch napi staych (na zaciskach Input i�Ratio Ref);

VOLTage:AC;

CURRent:DC;

CURRent:AC;

RESistance - rezystancja metod 2-przewodow;

FRESistance - rezystancja metod 4-przewodow;

FREQuency;

PERiod;

CONTinuity - test przewodnoci przy prdzie 1 mA;

DIODe - sprawdzenie diody przy prdzie 1 mA;

3.2.2 Konfiguracja podstawowa pomiar�w

Po zaczeniu multimetru do sieci, a take po wykonaniu rozkazu uniwersalnego *RST (RESET) multimetr ma ustawion standardow, w pewnym sensie optymaln konfiguracj pomiarow. Parametry konfiguracji standardowej podano w tablicy 8. Przed wykonaniem okrelonych pomiar�w niekt�re parametry przyrzdu mona zmieni.

Najbardziej elastycznym sposobem ustalenia wymaganej, podstawowej konfiguracji jest wykorzystanie rozkaz�w z grupy SENSe (rys.4). Uwaga: ustalenie konfiguracji nie jest jeszcze wykonaniem pomiar�w. I tak, mona zaprogramowa tymi rozkazami lub przesa zapytanie o: funkcj pomiarow, zakres, rozdzielczo (podaje si w jednostkach wielkoci mierzonej, nie jako liczb cyfr znaczcych), czas cakowania (NPLCycles), czas apertury przy pomiarze czstotliwoci i okresu, czstotliwo odcicia filtru g�rnoprzepustowego AC (DETector:BANDwith), wczenie/wyczenie autozerowania.

Impedancj wejciow multimetru mona sterowa za pomoc rozkazu:

:INPut:IMPedance:AUTO {OFF | ON};

TABLICA 8. Standardowa konfiguracja multimetru po zaczeniu (i Reset State)

L p	Nazwa parametru	Standardowy Stan Parametru
1	Funkcja pomiarowa	VOLTage:DC
2	Zakres	AUTO
3	Rozdzielczo	odpowiada 5 cyfry (slow)
4	Czas cakowania	10 NPLCycles
5	Autozerowanie	wczone (:ZERO:AUTO ON)
6	Filtr AC (g�rnoprzepust.)	20 Hz (medium)
7	Rezystancja wej. dla VOLT:DC	10 MW (:INP:IMP:AUTO OFF)
8	Stan operacji matematycznych	Wyczone
9	Rezystancja odniesienia dla dBm	600 W
10	r�do wyzwalania	natychmiastowe (IMMediate)
11	Op�nienie wyzwalania	automatyczne (:TRIG:DEL:AUTO ON)
12	Liczba pomiar�w po wyzwoleniu	1

Innym, mniej elastycznym sposobem zmiany konfiguracji s rozkazy z grupy CONFigure. Og�lna posta polecenia:

:CONFigure:<func> {<range>|MIN|MAX|DEF},{<resol.>|MAX|MIN|DEF}

gdzie: <func> - jest dowoln funkcj wymienion w 3.2.1;

pozwala na r�wnoczesne ustalenie funkcji pomiarowej, zakresu i rozdzielczoci. Wprawdzie dla funkcji FREQuency i PERiod zakres jest zawsze ten sam, jednak musi by formalnie wymieniony, gdy chce si poda jako drugi parametr rozdzielczo. Inne parametry pomiarowe nie specyfikowane w poleceniu CONFigure s ustalane automatycznie wg. wartoci standardowych (tab.8 z wyj. poz.5). Po wykonaniu polecenia CONFigure, a przed wykonaniem pomiar�w, mona dodatkowo zmienia wybrane parametry konfiguracyjne poleceniami z grup: SENSe, INPut, CALCulate itd.

Odpowiadajc form uproszczonego zapytania o konfiguracj jest CONFigure?

3.2.3 Wyzwalanie pomiar�w

Najprostszym, ale najmniej elastycznym sposobem wykonania pomiaru jest polecenie MEASure o postaci:

:MEASure:<func>? {<range>|MIN|MAX|DEF},{<resol.>|MAX|MIN|DEF}

Jak wida, struktura polecenia jest podobna do CONFigure, rezultatem jest natychmiastowe wykonanie pomiaru. Funkcja, zakres, rozdzielczo s okrelone rozkazem natomiast inne parametry ustawione standardowo niezalenie od wczeniejszych ustale (jak w CONFigure). Wynik pomiaru jest umieszczony bezporednio w buforze wyjciowym przyrzdu (typowa reakcja na zapytanie).

Multimetr ma jednak due moliwoci i elastyczno przy programowaniu wyzwalania pomiar�w, synchronizacji, itp. r�do wyzwalania przyrzdu moe by wczeniej wybrane rozkazem z grupy TRIGger:

:TRIGger:SOURce {IMMediate | EXTernal | BUS}

gdzie parametrami s rodzaje wyzwalania:

IMMediate - natychmiastowe,

EXTernal - sygnaem elektrycznym,

BUS - programowe z magistrali intrerfejsu.

Zapytaniem o r�do wyzwalania jest oczywicie :TRIGger:SOURce?.

Na rys.5 pokazano schematycznie wieloetapowy proces wyzwalania urzdzenia i�wykonywania pomiar�w. Pocztkowym stanem multimetru m.in. w czasie programowania konfiguracji pomiarowej jest stan spoczynkowy ( Idle State ). W tym stanie adne ze r�de wyzwalania nie jest akceptowane. Dopiero jeden z trzech rozkaz�w: :MEASure..?, :READ? bd :INITiate powoduje przejcie multimetru do stanu oczekiwania na wyzwolenie (Wait-for-Trigger State) (przejcie wymaga czasu ok. 20 ms).

W tym stanie przyrzd reaguje na zadeklarowane r�do wyzwalania i z chwil jego zadziaania realizowany jest kolejny etap, a mianowicie odmierzanie ustalonego op�nienie (Delay), po czym wykonywany jest pomiar (Measurement Sample). Czas op�nienia moe by wczeniej ustalony rozkazami:

:TRIGger:DELay {<sekundy>|MIN|MAX}

:TRIGger:DELay:AUTO {ON|OFF}

przy czym MIN=0 s, za MAX=3600 s. Standardowym ustawieniem po wczeniu oraz w CONFigure i MEASure jest ..:AUTO ON.

0x01 graphic

Rys. 5.Wieloetapowy proces wyzwalania multimetru.

Jeeli przed wyzwoleniem pomiaru bya zadeklarowana rozkazem:

:SAMPle:COUNt {<liczba>|MIN|MAX} (MIN=1, MAX=50000)

liczba pomiar�w wiksza od 1, wtedy kolejno realizowane s nastpne pr�bkowania (w�ramach tego samego wyzwolenia) z zachowaniem zadanego op�nienia midzy pomiarami (mona tym sposobem programowa okres pr�bkowania). Z kolei po ich wyczerpaniu przyrzd moe przej ponownie do stanu oczekiwania na wyzwolenie, jeli wczeniej zadeklarowano wiksz od 1 liczb wyzwole rozkazem:

:TRIGger:COUNt {<liczba|MIN|MAX} (MIN=1, MAX=50000)

Po wyczerpaniu zadeklarowanej liczby multimetr ponownie przechodzi do stanu spoczynkowego. Powr�t do tego stanu mona r�wnie wymusi z dowolnego etapu pomiar�w, wysyajc przez magistral komunikat zerowania urzdzenia (DeviceClear).

Wyjanienia wymagaj jeszcze r�nice midzy wprowadzonymi wyej rozkazami inicjujcymi oczekiwanie na wyzwolenie pomiaru:

:READ? - rozkaz powoduje przejcie do stanu Wait-for-Trigger State i dalej pomiary

przebiegaj w.g. wczeniejszych ustale. Poniewa ma form zapytania, wic

wszystkie wyniki s natychmiast przekazywane do (i tylko) bufora wyjciowego

urzdzenia.

:INITiate - dziaanie identyczne z tym, e wyniki pomiar�w s umieszczane w pamici

wewntrznej przyrzdu (max. 512 pomiar�w). Dopiero podanie dodatkowego

rozkazu - zapytania:

:FETCh?

powoduje przepisanie wynik�w do bufora wyjciowego i umoliwia ich odczytanie

poprzez magistral;

:MEASure...? - Jak wczeniej wspomniano, po tym poleceniu przyjmowane s

w�wikszoci standardowe parametry konfiguracji, m.in. wyzwalanie IMMediate.

Std otrzymanie tego rozkazu jest r�wnoznaczne z wyzwoleniem przyrzdu, tzn.

z�bezporednim przejciem do etapu odmierzania op�nienia (dobranego automatycznie) i wykonaniem pojedynczego pomiaru (do�bufora).

3.2.4 Inne funkcje multimetru i rozkazy programujce

& wywietlanie:

:DISPlay {OFF|ON|?} - wcz/wycz wywietlanie wynik�w na p. czoowej.

:DISPlay:TEXT <"�a�cuch"> - wyœwietl tekst;

:DISPlay:TEXT:CLEar

:DISPlay:TEXT?

& operacje systemowe:

:SYSTem:VERSion? - zapytanie o wersj SCPI,

:SYSTem:ERRor? - Zapytanie o bdy; jeli s to przeniesienie najwczeniejszego

do bufora wyjciowego, celem p�niejszego odczytania poprzez magistral.

:SYSTem:BEEPer - natychmiastowy sygna dwikowy;

:SYSTem:BEEPer {ON|OF|?}.

:DATA:POINts? - zapytanie o liczb pomiar�w zebranych w pamici wewntrznej multimetru.

& obs�uga rejestru statusu Questionable Data Register (SCPI):

:STATus:QUEStionable

:EVENt?

:ENABle <value>

:ENABle?

:STATus:PRESet - zeruje wszystkie bity rejestru Questionable.

& Wan i liczn grup rozkaz�w jest :CALCulate. Polecenia tej grupy umoliwiaj wykonanie przez multimetr jednej z piciu operacji matematycznych, z wykorzystaniem biecych pomiar�w. wiczcy zapoznaj si z tymi rozkazami i zastosuj je praktycznie, korzystajc bezporednio z dokumentacji firmowej przyrzdu.

Dodatkowymi przyrzdami, kt�re Studenci maj do dyspozycji na stanowisku laboratoryjnym s: r�do sygna�w prdu staego, generator funkcyjny, przetwornik prdu staego na czstotliwo i tester IEEE 488.

4 Zadania i problemy

1. Zapozna si z multimetrem HP 34401A, w szczeg�lnoci:

- funkcjami pomiarowymi i charakterystykami metrologicznymi,

- przeznaczeniem gniazd sygnaowych na pycie czoowej i tylnej przyrzdu,

- rczn obsug za pomoc klawiatury i menu multimetru.

Korzystajc z menu systemowego przyrzdu ustali rodzaj interfejsu IEEE 488, adres urzdzenia i jzyk programowania SCPI.

2. Skonfigurowa hardware systemu: komputer z kart sterownika, multimetr, tester IEEE 488. Za pomoc programu IBCONF skonfigurowa software.

& kolejne zadania 312 zrealizowa z wykorzystaniem programu interakcyjnego IBIC;

& wymiana informacji z multimetrem ma si odbywa poprzez magistral interfejsu;

& w protokole notowa wszystkie rozkazy sterujce, istotne dla zadania rezultaty i uwagi

& po wystpieniu bdu przyrzdu odczyta przez interfejs odpowiedni meldunek, zapisa

i zinterpretowa przyczyn.

3. Wyzerowa interfejs. Podajc list kilku adres�w odszuka formalnie odbiorniki w�systemie. Odczyta i�wywietli na monitorze dane identyfikacyjne multimetru oraz wersj jzyka SCPI. W�zamian przedstawi si, wywietlajc swoje dane identyfikacyjne na multimetrze. Wykona dwoma sposobami testowanie wewntrzne multimetru. Czy spos�b wykonywania i odczytane rezultaty s identyczne?

4. Sprawdzi zachowanie przyrzdu i moliwo sterowania po wysaniu polece sterowania zdalnego i lokalnego, z blokad i bez.

5. Naley zebra (i odczyta) wyniki 10 pomiar�w napicia staego z okresem pr�bkowania 0.5 s i najwiksz rozdzielczoci. Spr�buj wykona to za pomoc rozkaz�w: MEASure, READ oraz INITiate, podaj spostrzeenia.

6. Ustal dowiadczalnie, jaka jest maksymalna pojemno pamici wewntrznej multimetru, a jaka bufora wyjciowego. Jak naley postpi, gdy potrzebna jest jeszcze dusza seria pomiar�w z r�wnomiernym pr�bkowaniem.

7. Skonfigurowa przyrzd i wykona cig 512 pomiar�w napicia staego z minimalnym okresem pr�bkowania. Powt�rz to dla napicia zmiennego.

8. Metod programowania parametr�w konfiguracyjnych i uzyskiwania odpowiedzi na zapytania ustal zaleno midzy rozdzielczoci, a czasem cakowania przy pomiarach napicia staego. Czy obowizuje to dla napi zmiennych? Od czego zaley rozdzielczo pomiar�w czstotliwoci i�czasu? Zbadaj t zaleno .

9. Odczytaj i zinterpretuj aktualny stan wszystkich rejestr�w statusu.

10. Skonfiguruj przyrzd tak, aby zgasza danie obsugi:

a) po wykonaniu pierwszego pomiaru z serii,

b) po ukoczeniu wszystkich pomiar�w,

c) po wystpieniu dowolnego bdu multimetru.

Sprawd w/w przypadki wykonujc 10 pomiar�w rezystancji metod 4-przewodow. Obserwuj monitorowan lini SRQ i odczytaj dwoma sposobami bajt statusu; jaka jest r�nica?

11. Wykonaj pomiar 10 rezystancji na jednej dekadzie opornicy metod 2-przewodow, lecz z�moliwie maym bdem metody od rezystancji doprowadze. Uwaga! korekcja powinna by wykonywana automatycznie przez multimetr.

12. Wykonaj niezbdne pomiary ilustrujce zjawisko idealnego aliasingu. Wszystkie pomiary maj by wykonane zdalnie. W odpowiedzi kocowej poda czstotliwo i�amplitud sygnau wejciowego, czstotliwo pr�bkowania, amplitud sygnau spr�bkowanego (r�nic midzy maksymaln i minimaln wartoci).

& dalej naley zrealizowa jedno z zada 1317 wskazane przez prowadzcego,

& rezultatem ma by program aplikacyjny dziaajcy w czasie rzeczywistym,

& przy pr�bach mona posugiwa si programem interakcyjnym IBIC,

& w sprawozdaniu zamieci wydruk programu, jak i wyniki jego dziaania.

13. Dla generatora przebieg�w sinusoidalnych wyznaczy zaleno amplitudy od czstotliwoci, przy staym ustawieniu pokrta amplitudy. R�ne wersje maj obejmowa bezporedni pomiar amplitudy w innych skalach:

a) napicia,

b) skali wzgldnej (w odniesieniu do napicia przy czstotliwoci max.),

c) w decybelach dla rezystancji odniesienia 600 i�wzgldem punktu

o czstotliwoci max.

14. Zdj charakterystyk g�rnoprzepustowych filtr�w wejciowych AC w multimetrze. R�ne wersje maj obejmowa bezporedni pomiar amplitudy w r�nych skalach:

a)�napicia,

b) skali wzgldnej (w odniesieniu do napicia przy czstotliwoci max.),

c) w decybelach dla rezystancji odniesienia 600 i wzgldem punktu

o czstotliwoci odcicia filtra.

15. Wyznaczy charakterystyk przetwornika prdu staego 020 mA na czstotliwo 515 Hz. Wskaz�wka: do podczenia dw�ch sygna�w mona wykorzysta gniazda na�pycie czoowej i�tylnej przyrzdu.

16. Zdj charakterystyk tumienia zak�ce szeregowych multimetru dla okrelonych czas�w cakowania. Napicie wejciowe z generatora (zak�cenia rzeczywiste) mierzy jako VOLT:AC. Amplitud zak�ce mierzonych wyznacza jako poow r�nicy (MAX-MIN) z serii pomiar�w (CALCulate!). Uwaga: okres pr�bkowania serii powinien by taki, aby na cay horyzont pomiar�w przypadaa cakowita liczba N okres�w zak�ce oraz N i�SAMPle:COUNt nie miay wsp�lnych podzielnik�w. Dlaczego?.

17. Dla r�nych ksztat�w napicia: sinusoidalnego, tr�jktnego, i prostoktnego o�r�nych wsp�czynnikach wypenienia wyznaczy rozkad prawdopodobiestwa pomiar�w (histogram, bd histogram skumulowany) wykonywanych w przypadkowych (bd pseudoprzypadkowych) chwilach czasu. Czas cakowania w pomiarach VOLT:DC powinien by co najmniej dziesiciokrotnie mniejszy od okresu przebiegu. Przypadkowe chwile pomiaru mog by generowane w komputerze, bd przyj stay okres pr�bkowania w/g zasad podanych w�zadaniu 16. Uwaga: Nie odczytywa pojedynczych wynik�w pomiaru do komputera, lecz wykorzysta funkcj matematyczn multimetru LIMit i zlicza odpowiednio generowane dania obsugi SRQ.

5 Literatura

Mielczarek W. - „ Urz�dzenia pomiarowe i systemy kompatybilne ze standardem SCPI”. Helion, Gliwice, 1999.

Nawrocki W. „Komputerowe systemy pomiarowe”, Wki�, Warszawa 2002

"NI-488.2 Software Reference Manual for Windows", National Instruments Corporation, Austin (Texas USA).

"NI-488 and NI-488.2 Subroutines for Pascal", National Instruments Corporation, Austin (Texas USA), Dec 1992.

"IEEE 488 and VXIbus Control, DataAcquisition, and Analysis", katalogi National Instruments Corporation, Austin (Texas USA), 1994, 2005.

"Products for the IEEE 488 BUS", IOtech.Inc. Cleveland, Ohio, 2004.

"HP 34401A Multimeter - User's Guide", Hewlett-Packard Company, Loveland, Colorado, 1992.

"HP 75000 Family of VXI Products & Services", Hewlett-Packard Company, Loveland, Colorado, 1993.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Metoda Charlesa Blissa - kopia z int, Fizjoterapia, kinezyterapia
Int
int iors pl
23965 Przewodnik po prawie int Nieznany
Fot wyk3 int
Amstrad IC200 mk2 int sch
Odpowiedzi do testu z Ochr. Włas. Int. ściąga, Ochrona własności intelektualnej
kurs wprow.cz.prakt.2008, Znieczulenie, Wykłady-Wprowadz. do spcjalizacji w anestezjologii i int.ter
AI test1, Studia, ZiIP, SEMESTR IV, semestr IV zaoczny, Metody szt. int
int sz e
np 1 2001 srodki int
Int nizsza niz przec- mat.dyd-2008-9, dysleksja
impreza int-szkol, UEK TiR, Semestr V, Obsługa ruchu tur. -Lipecki K. ĆW
Historia chroroby int Historia
Krótkie Testy Sol Upper Int tests short tests unit 8
aqua pet 2e io int 0314
kodowanie int
ed339R 1 INT

więcej podobnych podstron