基于多總線的自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著測(cè)試和測(cè)量領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷滲透，儀器系統(tǒng)中將更多地采用目前流行的總線類型，如通用接口總線(GPIB)和串行接口總線，以及新近出現(xiàn)的以太網(wǎng)、USB和IEEE 1394等通信總線。電子儀器的數(shù)量和類型正在日益增加，增強(qiáng)了計(jì)量檢測(cè)部門檢定／校準(zhǔn)工作的難度與強(qiáng)度。需要建立能夠自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)電子儀器的測(cè)試系統(tǒng)，從而快速、準(zhǔn)確地對(duì)電子儀器進(jìn)行檢定／校準(zhǔn)。
自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)電子儀器的系統(tǒng)中將涉及到多種接口總線類型的儀器，各種儀器的供應(yīng)商也不同。目前各大電子儀器制造公司已推出了一些具有代表性的自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)軟件系統(tǒng)產(chǎn)品。但存在一些不足：(1)必須使用特定型號(hào)的GPIB接口卡作為計(jì)算機(jī)和儀器之間的互連接口設(shè)備；(2)有些軟件是針對(duì)使用特定公司的電子測(cè)量?jī)x器作為標(biāo)準(zhǔn)儀器而設(shè)計(jì)的檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)，存在通用性問題。這些原因使自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)的應(yīng)用受到限制。為此，解決多種接口總線類型的儀器與計(jì)算機(jī)之間的直接通信，使檢定／校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)軟件具有通用性，構(gòu)建基于多總線的自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)是能夠滿足計(jì)量部門電子儀器自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)的解決方案。

1 自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
1．1 系統(tǒng)硬件組成
自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)的硬件平臺(tái)由控制計(jì)算機(jī)、可程控的被檢儀器、標(biāo)準(zhǔn)儀器和連接這些設(shè)備的互連總線組成。典型的系統(tǒng)硬件組成，如圖1所示。以示波器的檢定／校準(zhǔn)為例，其中，控制計(jì)算機(jī)選擇帶有GPIB，RS232，VXI，USB，LXI接口的微型計(jì)算機(jī)。示波器為系統(tǒng)中的被檢儀器，用于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)儀器輸出的信號(hào)。系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)源儀器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。所有這些儀器必須是帶有互連接口的可程控儀器。

組建檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)儀器的不同接口類型選擇儀器與控制計(jì)算機(jī)的連接方式?？梢酝ㄟ^(guò)接口卡直接與計(jì)算機(jī)相連，或者使用橋接器、接口轉(zhuǎn)換器連接儀器。配備有USB接口的儀器，可以方便的連接在計(jì)算機(jī)的USB接口上。LXI接口儀器可以連接在與控制計(jì)算機(jī)相連的交換機(jī)上，也可以將其他接口儀器通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)AN接口后連接至LAN集線器或交換機(jī)上。靈活的硬件連接方式，便于快速組建檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)。
1．2 系統(tǒng)互連總線
過(guò)去20多年間，自動(dòng)化儀器系統(tǒng)中已廣泛使用IEEE 488和通用接口總線GPIB。近年來(lái)，電腦配備均提供以太網(wǎng)絡(luò)、USB(通用序列總線)等接口。這些新的總線具有多項(xiàng)優(yōu)良特性：易于使用(USB)、連結(jié)(以太網(wǎng)絡(luò))。GPIB是專為儀器控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，擁有更強(qiáng)的功能與廣泛的使用者基礎(chǔ)，GPIB在未來(lái)的許多年仍會(huì)繼續(xù)存在。因?yàn)闆]有一種總線技術(shù)能夠在儀器控制工業(yè)中位居于主導(dǎo)地位，制造廠商對(duì)于總線的集成速度緩慢?，F(xiàn)今僅有數(shù)個(gè)儀器制造廠商在所制造的儀器中內(nèi)建USB或以太網(wǎng)絡(luò)選擇界面。隨著PC技術(shù)的發(fā)展，將有更多新的總線可以應(yīng)用于儀器控制?？紤]到PC技術(shù)的迅猛發(fā)展，而測(cè)試測(cè)量?jī)x器的生命周期相對(duì)較長(zhǎng)，計(jì)量部門所組建的檢定／校準(zhǔn)／測(cè)試系統(tǒng)，需要兼容多廠商多總線類型的儀器。
研究了在可程控測(cè)量?jī)x器中廣泛使用的測(cè)量?jī)x器總線，并根據(jù)各種接口在儀器控制領(lǐng)域的應(yīng)用情況，文中主要采用GPIB，RS232，VXI，USB，LXI總線作為自動(dòng)檢定／校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)的互連總線。