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可程控仪器LXI接口设计实验实验指导书20121219
普通高等学校实验教学讲义
可程控仪器LXI接口设计实验
实
验
指
导
书
电子科技大学
现代测试技术实验室
2012年11月编
目录
1 实验目的 1
2 实验任务 1
3 实验设备 1
4 实验原理 2
4.1 可程控仪器数字接口LXI 2
4.1.1 LXI的基本特性 3
4.1.2 LXI设备分类 3
4.1.3 LXI系统模型 4
4.1.4 LXI接口电路设计要点 4
4.2 IEEE488.2消息交换控制协议 5
4.2.1 消息交换控制构成机制 5
4.2.2 消息交换操作流程 13
4.2.3 小结 20
4.3 程控仪器标准命令 21
4.3.1 SCPI的目标 22
4.3.2 SCPI仪器模型 22
4.3.3 SCPI命令集 23
4.3.4 SCPI解析过程 26
5 实验内容 28
6 预习要求 28
7 实验报告要求 28
实验目的
理解LAN工作原理,可程控仪器的程控原理;
掌握可程控仪器接口电路的设计方法,消息交换接口程序设计方法;
掌握一种电路的设计工具和所选芯片的软件开发工具;
学会编写项目设计方案,包括总体方案、硬件方案、软件方案;
设计并实现满足LXI标准和消息交换控制协议的接口电路板。
实验任务
撰写可程控仪器LXI接口电路设计方案
完成实验方案答辩;
完成可程控仪器LXI接口电路原理图设计;
完成可程控仪器LXI接口电路PCB板设计安装;
参考SCPI,设计一个简单的可程控仪器命令树;
完成消息交换控制接口固件程序设计;
完成功能演示程序设计;
提交运行正常的软件硬件系统;
撰写实验报告,完成实验报告答辩。
集线器或交换机
示波器;
实验原理
可程控仪器接口标准分层模型:
标准数字接口总线实现设备之间的相容连接,提供自动测试系统内部各设备间的程控命令与响应数据交互的物理通路。
消息交换控制协议实现可程控仪器内部对程控命令的解释执行、测量数据的编码发送、仪器内部状态事件的跟踪报告。规范仪器内部消息交换的整个流程。
标准程控命令,定义了可程控仪器的公用命令、测量指令、子系统命令。为仪器的程控操作制定了共同的命令集。规范了仪器程控命令的具体实现。
可程控仪器数字接口LXI
LXI(LAN-based Extensions for Instrumentation) 是以LAN为基础,建立在IEEE802.3(以太网)和IEEE1588(TriggerBus)之上,为高效能的仪器提供了一个自动测试系统的LAN模块化平台。它是作为以太网技术在测试自动化领域的应用扩展中新的测量仪器接口标准,其具体思想是将成熟的以太网技术应用到自动测试系统中,以替代传统的测试总线技术(如VXI、PXI、GPIB等)。
LXI的基本特性
支持太网标准协议。包括(TCP/IP, DHCP, URL / IP addresses, Dynamic DNS, Auto-MDIX)
支持软件标准接口。包括(IVI driver, VXI-11)
支持设备网页浏览(web-server),通过IE浏览器能够访问设备同时得到设备的基本信息
物理上对系统功率,散热,前面板指示灯,以及复位按钮有详细的定义
对不同种类的设备对触发标准有不同的定义
LXI设备分类
LXI 标准定义了三种类型的仪器,这三种类型测试系统中混用。
C 类仪器:独立型仪器或台式仪器,它们用 LAN 代替 GPIB,具有 LAN 的所有能力,并且把 Web 接口(具有 XML)用于仪器设置和数据访问。为简化编程,C类仪器提供 IVI 驱动程序 API(应用程序接口)。B 类仪器:类仪器可用于分布式测量系统。符合 C 类仪器的要求,并包括 IEEE 1588 同步。
A类仪器:类装置除满足 C类和B 类仪器要求外,还另外增加了两项属性:快硬件触发总线和合成仪器工作模型
LXI设备通过网络互连技术,在物理上实现设备间的互连,通过网络接口实现数据的通信,可程控仪器增加网络接口,借用成熟的网络互连技术,可方便的实现自动测试系统的互连。
LXI接口电路设计要点
可程控仪器LXI接口电路结构设计如下图所示:
LAN接口:实现与LAN总线的电气相容连接。
处理器:实现LAN设备的特定功能,并完成SCPI命令解析。
IEEE488.2消息交换控制协议
消息交换控制协议给出器件处理〈程控消息〉和〈响应消息〉的严格行为准则,协调控制器与器件之间的通信行为,约束器件间的消息通信。
消息交换控制协议建立在控制器器件模型之上。控制器器件模型如下如所示:
消息交换控制协议由消息交换控制机制和消息交换操作流程两部分构成。
消息交换控制构成机制
消息交换控制构成机制由消息交换功能构成模型来说明。消息交换功能构成模型如下图所示:
数字接口总线:
提供可程控仪器与控制器之间的机械、电器
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