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Namisoft针对C#实现仪器的自动化控制

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发表于 2019-11-28 15:05:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.概述
生产测试当中,测试仪器不可或缺,如果是小规模生产,手动测试可以对付;但是要想到达大批量生产的目的,为了简化测试,节约时间,就需要进行自动化测试。出于这样的需求,对仪器的自动化程控就有了需求。Namisoft就仪器程控为大家做一个讲解。
下图是一个相对普遍的测试框架
图片11.png
整个控制过程中最为关键的部分就是上位机同测试仪器之间的通信,首先测试环境搭建完毕之后,能通信是关键的第一步,第二步就是用“仪器的语言”告诉仪器我们需要它们做什么。简而言之,就是这俩步。
2.常见的控制接口
Namisoft在自动化测试研发过程中,遇到的常见的控制接口主要有:GPIB、串口(RS-232)、USBLAN或以太网。
串行接口通信速度较慢,现代测试系统已经很少使用。
虽然现代仪表控制接口丰富, 但是,对于仪表生产厂商和用户而言,使用最为广泛 的是GPIB接口。
常用的USB接口版本为USB 2.0,其支持三种传输速率:低速1.5Mbps , 全速12Mbps 和 高速480Mbps , 传输速度根据外接设备自动调整,无需设置。直连最大的电缆长度5M, 最多连接设备127台。
以太网是当今现有LAN采用的最通用的通信协议标准 , 可在互联设备间实现 10Mbps-10Gbps 数据通信。
Namisoft实际中用到的主要是LANUSB方式,所以提及较多的主要是这俩种,GPIB成本较高
关于控制接口更加详细的介绍,请到相关网站进行查阅。
3.SCPI(可编程仪器标准语言)
主要特点为:
1)、程控命令面向测试流程,而不是描述仪器操作;兼容的编程环境使用同样的命令和参数来控制具有相同功能的仪器。
2)、在与通信物理连接层硬件无关的高层次上定义程控消息。
SCPI基于IEEE488.2形成,但并不局限于GPIB接口,它也可用于RS232C,LAN,USB总线。
3)、与编程手段和程序语言无关,SCPI用户测试程序模块易于移植。
SCPI有公共的命令,即对所有的仪器都是可行的;也有特定的命令,即不同的仪器命令不同。但所有的命令都符合SCPI标准。
对于SCPI的更详细的介绍,请查阅相关资料,这里不再赘述。
4.VISA(虚拟仪器软件架构)
VISA是一个驱动程序软件架构,开发这一架构的目的在于统一与GPIB、串口、以太网/LANIEEE 1394USB仪器的通信,并简化仪器的控制应用。通过VISA API,开发人员可以使用GPIB、串口、以太网/LANIEEE 1394USB仪器。
NamisoftVISA优势总结:
(1)接口独立性--VISA提供了一个单一的API以相同的方法与仪器进行通信,而不考虑其接口类型。例如,VISA命令,发送一个ASCII字符串到一个基于消息的仪器,对于GPIB、串口、以太网/LANIEEE 1394USB接口是完全相同的。
(2)一种面向对象的架构,可以方便地适应未来开发的仪器接口。
(3)功能全面的仪器编程特性,通过一个非常紧凑的命令集实现。
对于VISA更详细的介绍,请查阅相关资料。
5.Namisoft仪器控制过程
连接仪器:通过常用的控制接口将上位机和待控仪器连接。
确定仪器资源的名称:也称之为仪器描述符,描述了VISA资源的准确名称与位置。确认仪器的资源名称,可以下载硬件驱动,打开软件后可以识别出来。
在设备和接口选项下面就可以找到仪器的资源名称,如果找不到(大多数情况是使用LAN接口的情况),可以手动添加,将仪器的IP地址(有可能需要端口号)输入,软件就可以识别仪器。
编写控制程序:
这里需要说明两点,不同的仪器使用方法并不相同。编写仪器控制程序有几种方式。
.使用仪器驱动。有的仪器厂商可能会自己基于VISA或者SCPI开发仪器的驱动,也就是往高层做了进一步封装,同时也是是对VISASCPI做了进一步封装,这样就进一步简化了开发流程。我们可以根据驱动说明或者仪器的编程说明使用仪器驱动软件架构。需要实现什么功能,调用相应的驱动API即可。还可以参考提供的样例。
2.使用VISA。使用VISA同仪器获得通信的桥梁,然后将“仪器语言”通过VISA接口通知给仪器,仪器就会按我们的逻辑进行相关的操作。这里的仪器语言需要参考仪器对应的编程说明(可以到仪器相应的官网下载),主要是指SCPI通信指令集。下文会稍作详细的介绍该方法。
3.实现自己的通信。这一点主要是针对LAN口通信的方式来说的,因为我目前只碰到过这一种情况。有的仪器并没有那么先进,去支持VXI-11协议,虽然也是TCPIP类的资源名称,但是这种情况下需要我们自己去实现TCP通信过程。并不难,我们只要实现一个TCP的客户端就可以。通过仪器提供的IP地址和PORT端口号,我们的客户端同仪器进行TCP连接,连接完成后给仪器发送“仪器语言”,同时也会接受到仪器的响应。
下面,详细说一下如何使用VISA同仪器进行通信。
方法一
平台:vs2013
建立好工程后,现引入两个.NET的托管DLL,将CommonVisaNS引用添加到项目。这两个dll文件在C:\Program Files (x86)\National Instruments\MeasurementStudioVS20XX\DotNET\Assemblies\目录下面可以找到。
打开一个VISA会话。
图片12.png
查询数据,在创建了一个与我们的仪器通信的会话之后,我们可以开始发送数据至该仪器,并读回其响应。
图片13.png
我们也可用Write函数只发送不读取数据。
最后将会话关闭
图片14.png
Namisoft小提示:
在用串口和USB口控制时,使用此种方法容易出问题,所以解说第二种方法。现在我还没试验过是否该方法对所有的串口和U口都不能用,如果你测试过了,可以相互交流一下。同样,这种方式不适用于使用Socket的仪器。
方法二
第二种方法使用visa接口。
控制流程同第一种方法差不多。首先,将Visa32.dll文件放在工程的debug目录下面,如果不这么做,程序会先搜索debug目录,然后搜索system32目录,寻找Visa32.dll文件。这里,不像上面一样,将dll文件引入项目,是因为该dll文件是.NET非托管的程序集,需要显式引入,负责引入的类文件参考Visa32.cs。(注:通过dumpbin -depents ***.exedll可以查看该文件是否属于托管,如果有mscoree.dll就是托管的,否则非托管)
在项目中建立Visa32.dll后就可以引用里面的函数。具体的使用方法请参考:NI-Visa help
下面是部分代码
图片15.png
这种方法对于不支持VXI-11协议的仪器也不适用,需要自己实现TCP通信。
对于仪器控制很多地方我还有弄清楚,暂时先把这段时间的收获记录一下,如果对这方面也有想法的话,可以随时交流。

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