試述GPIB總線虛擬儀器的系統設計

摘要：文章結合作者實際工作，簡要介紹了GPIB技術及GPIB總線虛擬儀器，在此基礎上，結合案例闡述了實驗軟件編程的操作過程，得出結論：通過編程把適當的GPIB命令通過兩個VI發送給儀器或者接收儀器返回信息。最終確定為使用GPIB總線的虛擬儀器在使用中比較方便。

關鍵詞：GPIB總線虛擬儀器；GPIB技術；工作原理；案例設計

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A

1. GPIB技術及GPIB總線虛擬儀器概述

總而言之，GPIB技術是IEEE488標準虛擬儀器較為早期的一個發展階段。隨著它的出現，促使著電子CAN總線控制器測量獨立的單臺手工操作逐步向大規模自動測試系統的方向發展。目前典型的GPIB系統它是由一臺PC機、一個GPIB接口卡和若干臺GPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成。在標準情況下，一塊GPIB接口可帶多達14臺儀器，電纜長度可達40米。

就目前來說，我國的GPIB技術可用計算機實現對儀器的操作和控制，替代傳統的人工操作方式，可以方便地把多臺儀器組合起來，形成一個自動測量系統。GPIB測量系統的結構和命令實際上很簡單，這主要應用于臺式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計算機高速傳輸狀況時應用。

而GPIB總線的虛擬儀器系統說白了就是以GPIB總線儀器與計算機為硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統，GHB卡將可編程儀器與計算機聯系起來，通過計算機的控制去執行各項任務操作。它的硬件配置包括PC機，PCI-GPIB接口模塊 EP-H6280，頻譜儀：AV4032，數字多用表：34401A，微波功率計：ML2430A和任意波形發生器：33250A等等。它的測試要求是要有頻譜儀，33250A，微波功率計和微波信號源等。其測試框構圖如下圖1所示。

圖1測試框構圖

2.GPIB總線虛擬儀器工作原理

單就GPIB總線虛擬儀器的工作原理來說，該系統在軟件的大力控制下不僅實現了以往單臺虛擬儀器的測控功能，更重要的是它實現了測控系統的整個組態功能。在實際工作運行中，根據測控對象的實際需要可以進行組態選擇合適的自動測控系統功能。但是需要特別說明的是，在實際中應該對不同物理量應選配相應的傳感器。我們知道，系統的控者它是由PXI-8156零槽控制器和PC機擔任，PXI-8156通過內置PXI總線與PXI-L6071E Multifunction I/O相連，實施對象的模擬量或數字量采集。而實際中PXI-8156通過密封機箱內置的AT-GPIB/TNT接口連接VXI儀器的GPIB VXI/O轉換口，使其間接控制VXI-4101A的多用表、計數器和I/O以及6071E等等儀器，組成高速集成虛擬儀器測控系統環境，能夠對接入對象實施遠程測控。PXI控制器與PC機以及與遠程用戶均通過Internet連接，能夠實現對任意組態系統的遠程操作。

3.基于LABVIEW的GPIB虛擬儀器案例設計

根據筆者的實際工作和工作經驗，結合理論和實際，本文設計一種基于LABVIEW的GPIB虛擬儀器。

3.1設計案例所需組件

3.1.1 GPIB總線虛擬儀器所需要的軟件。用LABVIEW開發基于GPIB總線的虛擬儀器的軟件包括：LABVIEW開發平臺、GPIB接口卡驅動程序和儀器的LABVIEW驅動程序。在這里需要加以說明的是如果有儀器的LABVIEW驅動程序，創建虛擬儀器就更方便了。儀器的LABVIEW驅動程序負責儀器通信和控制的具體過程，系統里包含儀器編程細節。

3.1.2 GPIB總線虛擬儀器所需要的硬件。GPIB接口是由8位數字并行通訊接口而組成，其數據傳輸速度為1mbyte/s。GPIB設備分為三部分，這三部分分別是聽者、說者和控制器。在實際工作中，說者負責發出消息、數據或命令，聽者負責接收消息、數據或命令，而控制器負責管理總線上的消息，并指定通訊連接和發送GPIB命令到指定的設備上。在目前使用時，有些GPIB設備在不同的時候它可以扮演不同角色，有時充當說者，有時充當聽者，有時又可以作為控制器。

使用過的人都知道，GPIB接口它有一個特點，就是可以通過一個接口將多個GPIB設備連接在一起，同時完成多種不同物理量的測量。除此之外，GPIB的基地址一共有31個，在工作中我們為了獲得較高的數據傳輸速度，連接設備一般都會超過15個，對于普通的測量這就已經足夠了。

而開發基于GPIB總線的虛擬儀器，一般需要有計算機、GPIB接口卡、GPIB連接電纜和帶有GPIB接口的測試儀器。測試儀器的類型及數量取決于實際的測試要求，儀器本身還要有與之配套的傳感器。GPIB接口卡主要用于將儀器與計算機相連，各GPIB接口之間用GPIB連接電纜連接。

3.2 實驗軟件編程

當下，一個完整的Labview程序由三部分組成，即前面板、代碼窗口及程序圖標和接口板。其中前面板主要實現程序的輸入輸出功能，由控制件元素和顯示件元素組成；代碼窗口則是用來編輯圖形代碼以實現對控件行為和屬性的控制；圖標和接口板則是用來實現子程序的調用。其中該程序最為基本的部分就是鎖相放大器收發信息VI的程序代碼，程序的其它部分都是建立在這兩個VI的基礎上的，通過編程把適當的GPIB命令通過兩個VI發送給儀器或者接收儀器返回的信息。

而虛擬儀器實驗程序框包括兩大模塊，分別為儀器設置模塊和數據處理模塊，儀器設置模塊主要負責儀器測量時各種參數的設定，同時也具有顯示測量當前值的功能；數據處理模塊主要負責測量數據的實時顯示、測量數據以文本文件形式存儲到指定的文件中。

3.3 得出結論和總結

根據理論和實際，文章設計了一種基于GPIB總線的虛擬儀器的軟硬件及軟件編程。在設計開發過程中，采用了模塊化設計，通過編程把適當的GPIB命令通過兩個VI發送給儀器或者接收儀器返回信息。從這個案例實踐中我們可以看出，GPIB總線的虛擬儀器在使用中比較方便。

參考文獻

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