基于LabVIEW的羅德示波器通信與應用系統設計

方許丹

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

隨著儀器技術的發展，示波器的功能也越來越強大，實際應用中需要使用到的功能也越來越多。但是由于儀器自身的局限性，示波器的數據必須傳送到計算機，由計算機軟件才能進行詳細的分析。羅德與施瓦茨（ROHDE&SCHWARZ，以下簡稱羅德）示波器可以通過TCP/IP或USB方式與計算機進行通信，可以遠程控制的方式響應計算機對其進行的各項參數設置，并將采集、處理后的波形數據以指定的數據格式發送到計算機，或以csv格式導出發送到計算機。計算機采用VISA技術與示波器建立通信，向端口發送SCPI語言指令，實現控制、查詢、讀取等各項功能，并將讀取到的波形數據進行分析，實現對測試點的采集、傳輸和分析一體自動化。本文介紹的軟件采用LabVIEW編程語言和VISA技術，示波器與計算機采用TCP/IP傳輸方式，實現系統功能。

1 系統搭建

整套系統由計算機、示波器和測試點組成。計算機和示波器之間需要進行物理連接，使用通用的網線分別連接示波器后面板的LAN接口和計算機的LAN接口，待示波器的網絡連接符號由黃色轉為綠色后，表明物理通信已建立，可以進行軟件連接。

系統搭建框圖見圖1。

圖1 系統搭建框圖

2 系統功能實現

系統功能包括建立通信、設置參數、采集波形、數據上傳和分析等模塊，見圖2。

圖2 系統功能框圖

建立通信：計算機與示波器網絡連接建立之后，點擊示波器的網絡符號，讀取IP地址（以xx.xx.xx.xx表示），發送字符串指令”TCPIP::xx.xx.xx.xx::INSTR”作為VISA的串口資源，打開串口，建立通信。

設置參數：需要設置參數包括通道選擇、垂直通道設置（如電壓幅度、帶寬、耦合方式等）、水平通道設置（單次采樣時間、觸發位置等）、觸發條件及其他必要性參數。

采集波形、數據上傳和分析：采用單次觸發采集、立即上傳并分析，分析結果無異常則進行下一次采集，有異常則停止，保存當前數據用于分析，并確保軟件界面顯示波形與示波器波形同步。

3 程序設計

3.1 前面板設計

前面板包括用戶設置、運行狀態、錯誤提示等模塊。TCP/IP方式需要先訪問儀器IP，必須由用戶手動輸入IP地址，才能建立連接。波形圖如果設置為自動調整Y軸標尺，多次采樣時，可能導致Y軸標尺多次變化，采樣波形缺乏可比性。以Homebus波形測試為例，用戶輸入示波器IP地址后，設定好波特率和連續測試時間，點擊運行即可，如圖3。

圖3 前面板設計

3.2 程序框圖設計

程序設計需要采用羅德廠家提供的VISA_Extended驅動函數庫。

向示波器寫入指令時可使用函數”VISAext_write.vi”。也可以使用LabVIEW自帶的函數”VISA Write.Vi”，二者功能相同。

示波器每運行一條或幾條指令后需要用函數”VISAext_query_OPC.vi”查詢指令是否已經全部執行完畢，之后用”VISAext_check_error.vi”檢測指令是否全部正確執行。如果出現錯誤，可首先檢查某條指令下發后示波器實際運行時間是否超過默認時間，若超過可以手動設置超時時間，超時時間需大于示波器實際運行時間。

以默認采樣電壓值返回數據時需要使用函 數 ”VISAext_query_ASCII_ListOf-Doubles.vi”，向該函數依次發送”FORM ASC”、”CHANn:DATA?”指令（n為通道），從該函數的輸出端獲取數據。以二進制浮點型格式返回數據時使用函數”VISAext_query_Binary-FloatData.vi”，以雙精度浮點型格式返回數據時使用函數”VISAext_query_double.vi”。

程序主要部分代碼包含圖4建立通信、圖5通道與觸發設置、圖6采集與上傳數據。

圖4建立通信：根據用戶輸入的IP地址，向”VISA打開.vi”函數輸入完整的IP地址訪問指 令”TCPIP::XXX:XXX:XX:X::INSTR”， 并 調用”VISA設備清零.vi”清空I/O緩沖區，為訪問數據做準備。之后發送”*IDN?”指令，返回設備ID，發送”*RST”和”*CLS”指令，對設備進行復位并清空輸出緩沖區。

圖4 建立通信

圖5通道與觸發設置：首先設置水平時基，”TIM:ACQT xx”設置單次采樣時間，”TIM:POS xx”設置觸發偏置；其次設置垂直通道，”CHANn:RANG xx”設置通道n垂直電壓范圍，”CHANn:COUP DCL xx”設置通道n信號耦合方式，”CHANn:STAT xx”設置通道信號打開或關閉；水平和垂直參數設置完畢后，還需設置觸發條件，”TRIG:A:TYPE xx”設置觸發類型，”TRIG:A:EDGE:SLOP xx”設置上升沿或下降沿觸發，”TRIG:A:SOUR CHn”設置觸發源，即觸發通道，”TRIG:A:LEV1 xx”設置觸發閾值。

圖5 通道與觸發設置

圖6采集與上傳數據：”SING”設置單次采集，每次采集后調用函數”VISAext_query_OPC.vi”和”VISAext_check_error.vi”確認是否有錯誤，如果出現超時錯誤，需要設置超時時間。檢測無異常時，發送”FORM:ASC”和”CHANn:DATA?”指令，將通道n采集結果以電壓值的方式上傳到計算機，在計算機上進行波形復現，并可用來進行分析。

圖6 采集與上傳數據

4 結束語

本文設計了一套基于LabVIEW的羅德示波器通信與應用系統。在安裝了LabVIEW和羅德VISA_Extended驅動函數庫的計算機上，可以直接使用本文提供的源代碼進行開發。示波器參數需要根據被測波形以及預期測試效果進行設置，上傳到計算機的波形數據可以用于進一步分析。