基于LabVIEW的GPIB总线独立仪器集成测试平台

　　0　引言

　　实验和工程测量中使用的仪器设备多带有与计算机通信的RS-232、USB或GPIB(GeneralPurpose Interface Bus)总线接口,可以实现计算机对仪器输出与采集信息的控制。任何传感器信息系统,均需要有感知外界信息的采集和信号调理电路,用来完成通道切换、时序控制、信号放大、A/D转换等功能。信号调理电路性能的优劣往往决定了整个系统的精度、线性度、量程等关键指标能否实现,在调试测试过程中经常会用到多输出低纹波电源、宽频率范围信号源、高采样率模拟/数字示波器等多种仪器设备。在实际应用中多台仪器的综合应用会导致测试流程不清,操作混乱,数据记录存储程序繁琐等问题,迫切需要有统一的集成测试平台将多台仪器有机集成,实现测试的流程控制和数据的自动存取。

　　文献[1]介绍了一款基于GPIB的航电设备自动测试平台,能够完成采样信息的自动采集与控制。冯婷婷[2]等设计了采用LabVIEW平台基于GPIB总线的自动测试系统用于磁场辐射敏感度的自动测试。刘强[3]等基于LabVIEW平台和GPIB接口实现了对TDS420存储示波器的控制。彭剑[4]等针对危化品运输安全性和气体传感器可靠性不高的问题,采用PCI-6208D /A卡和PCI-9114 A/D卡组建了一套用于半导体气体传感器的程控标定系统。文献[1]和文献[2]是基于LabVIEW平台和GPIB接口协议的集成测试系统,但均是针对特定对象的专用测试设备,通用性不好;文献[3]通过GPIB接口实现了对独立仪器的控制,但功能单一;文献[4]基于虚拟仪器测试平台和采集卡设计,没有体现GPIB的互联优势。

　　1　GPIB总线独立仪器集成测试平台设计思路

　　1. 1　测试流程

　　信息采集和信号调理电路主要由模拟器件组成,完成通道切换、时序控制、信号放大、阻抗匹配以及A/D变换等功能,对精度、线性度、量程等指标要求严格。性能测试和功能调试过程首先提供系统所需直流电压,用高精度数字万用表测试电源性能,然后在通道输入端施加合适的激励源,通过示波器采样激励输出并与理想数据、波形等比较,进而判定其性能优劣和是否能完成预定功能。测试流程如图1所示。

　　1. 2　GPIB总线独立仪器集成测试平台硬件组成

　　为完成被测对象功能性能测试,需要通过一定的总线协议将多台不同类型的仪器设备有机集成。20世纪70年代末出现的GPIB总线协议[5]是测试系统中设备之间相互通讯的一种并行接口协议,其数据传输速率达到1Mb/s,实现了测试仪器与计算机以及测试仪器之间的高速双向链接。GPIB总线含16根TTL电平信号线,包括8根双向数据线、5根控制线、3根握手线,另8根为地线和屏蔽线。GPIB设备分为听者(Listeners)、说者(Talkers)和控制器(Controllers)。说者负责发出消息(数据或命令),听者负责接收消息(数据或命令),控制器负责管理总线上的消息,并指定通讯连接和发送GPIB命令到指定的设备。有些GPIB设备在不同时序可以扮演不同角色,有时充当说者,有时充当听者,有时又作为控制器。GPIB接口的优点在于通过专用线缆可以将多个GPIB设备连接在一起,同时完成多种不同物理量的测量。典型的GPIB总线独立仪器系统由计算机、GPIB接口卡和若干台带GPIB接口功能的仪器通过标准GPIB电缆连接而成,如图2所示。GPIB的基地址共31个,为获得较高的数据传输速率,连接设备一般不超过15个。