基于多總線的自動檢定／校準(zhǔn)測試系統(tǒng)設(shè)計

隨著測試和測量領(lǐng)域中計算機技術(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，增強了計量檢測部門檢定／校準(zhǔn)工作的難度與強度。需要建立能夠自動檢定／校準(zhǔn)電子儀器的測試系統(tǒng)，從而快速、準(zhǔn)確地對電子儀器進行檢定／校準(zhǔn)。
自動檢定／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)必須使用特定型號的GPIB接口卡作為計算機和儀器之間的互連接口設(shè)備；(2)有些軟件是針對使用特定公司的電子測量儀器作為標(biāo)準(zhǔn)儀器而設(shè)計的檢定／校準(zhǔn)系統(tǒng)，存在通用性問題。這些原因使自動檢定／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算機之間的直接通信，使檢定／校準(zhǔn)測試系統(tǒng)軟件具有通用性，構(gòu)建基于多總線的自動檢定／校準(zhǔn)測試系統(tǒng)是能夠滿足計量部門電子儀器自動檢定／校準(zhǔn)的解決方案。

1 自動檢定／校準(zhǔn)測試系統(tǒng)設(shè)計方案
1．1 系統(tǒng)硬件組成
自動檢定／校準(zhǔn)測試系統(tǒng)的硬件平臺由控制計算機、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，控制計算機選擇帶有GPIB，RS232，VXI，USB，LXI接口的微型計算機。示波器為系統(tǒng)中的被檢儀器，用于測量標(biāo)準(zhǔn)儀器輸出的信號。系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)源儀器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。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，根據(jù)儀器的不同接口類型選擇儀器與控制計算機的連接方式?？梢酝ㄟ^接口卡直接與計算機相連，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算機的USB接口上。LXI接口儀器可以連接在與控制計算機相連的交換機上，也可以將其他接口儀器通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為LAN接口后連接至LAN集線器或交換機上。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
過去20多年間，自動化儀器系統(tǒng)中已廣泛使用IEEE 488和通用接口總線GPIB。近年來，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)計的，擁有更強的功能與廣泛的使用者基礎(chǔ)，GPIB在未來的許多年仍會繼續(xù)存在。因為沒有一種總線技術(shù)能夠在儀器控制工業(yè)中位居于主導(dǎo)地位，制造廠商對于總線的集成速度緩慢。現(xiàn)今僅有數(shù)個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，而測試測量儀器的生命周期相對較長，計量部門所組建的檢定／校準(zhǔn)／測試系統(tǒng)，需要兼容多廠商多總線類型的儀器。
研究了在可程控測量儀器中廣泛使用的測量儀器總線，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總線作為自動檢定／校準(zhǔn)測試系統(tǒng)的互連總線。