儀器驅(qū)動(dòng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)儀器驅(qū)動(dòng)VXI總線即插即用規(guī)范提出的VXI總線測(cè)試平臺(tái)被公認(rèn)為21世紀(jì)儀器總線系統(tǒng)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)秀平臺(tái)。自 1987 年推出以來(lái)，它已成為儀器測(cè)試領(lǐng)域的總線標(biāo)準(zhǔn)。為了使VXI總線更易于使用，實(shí)現(xiàn)VXI總線系統(tǒng)的互換性，使VXI總線系統(tǒng)在系統(tǒng)層面成為真正開(kāi)放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，NI等著名儀器公司建立了VXI總線即插即用。 1993. 聯(lián)盟（VXI plug&play），簡(jiǎn)稱VPP聯(lián)盟，隨后發(fā)布了VXI即插即用規(guī)范。VXI總線即插即用規(guī)范VPP的提出是對(duì)VXI總線標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和發(fā)展，主要解決VXI總線系統(tǒng)級(jí)的軟件標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。VPP規(guī)范制定了標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框架，提供了操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言、I/O庫(kù)、儀器驅(qū)動(dòng)和高級(jí)應(yīng)用軟件工具的原理，真正實(shí)現(xiàn)了VXI總線系統(tǒng)的開(kāi)放性。，兼容性和互換性，進(jìn)一步縮短VXI系統(tǒng)的集成時(shí)間，降低系統(tǒng)成本。10個(gè)VPP技術(shù)規(guī)范文件 目前，VPP聯(lián)盟制定了10個(gè)技術(shù)規(guī)范文件： VPP1 章程文件 VPP2 系統(tǒng)框架規(guī)范 VPP3.1 儀器驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)規(guī)范 VPP3.2 儀器驅(qū)動(dòng)功能體規(guī)范 VPP 3.

用戶需要花更多的時(shí)間來(lái)了解系統(tǒng)中每臺(tái)儀器的具體編程要求和儀器操作命令集。如果系統(tǒng)中的各種設(shè)備由不同廠家提供，用戶需要學(xué)習(xí)系統(tǒng)集成的所有儀器的用戶手冊(cè)，并根據(jù)自己的需要對(duì)命令進(jìn)行一一編程調(diào)試。所有儀器都需要同時(shí)完成低級(jí)儀器 I/O 操作和高級(jí)儀器交互能力。這一切都大大增加了系統(tǒng)集成商的負(fù)擔(dān)。儀器驅(qū)動(dòng)的由來(lái) 由于上述問(wèn)題，儀器用戶嘗試將儀器編程結(jié)構(gòu)化和模塊化，以便可以重用控制特定儀器的程序。因此，一方面，對(duì)儀器編程語(yǔ)言提出了標(biāo)準(zhǔn)化要求。另一方面，需要定義一層模塊化、獨(dú)立的儀器操作程序，即具有相對(duì)獨(dú)立的儀器驅(qū)動(dòng)程序。儀器驅(qū)動(dòng)的由來(lái)隨著虛擬儀器的出現(xiàn)，軟件在儀器中的地位越來(lái)越重要，傳統(tǒng)的儀器編程留給用戶的方式越來(lái)越不符合儀器的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。I/O接口軟件作為獨(dú)立軟件層的出現(xiàn)，也使得儀器編程任務(wù)的劃分成為可能。處理與特定儀器的控制和通信的更抽象的軟件層被定義為儀器驅(qū)動(dòng)程序。儀器驅(qū)動(dòng)以I/O接口軟件為基礎(chǔ)，是與應(yīng)用程序通信的中間環(huán)節(jié)。儀器驅(qū)動(dòng)的由來(lái) VXI儀器的出現(xiàn)為儀器驅(qū)動(dòng)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。

但是，VXI 儀器驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)比 GPIB 儀器要復(fù)雜得多。因此，VXI即插即用系統(tǒng)聯(lián)盟在定義虛擬儀器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)時(shí)，也規(guī)定了符合VXI即插即用規(guī)范的虛擬儀器系統(tǒng)的儀器驅(qū)動(dòng)程序。程序的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，即VXI Plug and Play規(guī)范中的VPP3.1~VPP3.4。這些規(guī)范明確了儀器驅(qū)動(dòng)的概念：儀器驅(qū)動(dòng)是一組用戶可以調(diào)用的子程序，只需要調(diào)用一些相應(yīng)的函數(shù)就可以完成儀器各種功能的操作。VPP儀器驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)儀器驅(qū)動(dòng)是一個(gè)完整的軟件模塊。儀器模塊由儀器模塊供應(yīng)商提供，提供給用戶。通過(guò)閱讀和理解儀器驅(qū)動(dòng)源碼，可以根據(jù)自己的需要對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行修改和優(yōu)化。. 儀器供應(yīng)商并未完全限制儀器的功能。儀器具有可擴(kuò)展性和修正性，可以方便地將儀器集成到系統(tǒng)中，也可以方便地實(shí)現(xiàn)虛擬儀器系統(tǒng)的優(yōu)化。VPP儀器驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 儀器驅(qū)動(dòng)不是I/O層的底層操作，而是更抽象的儀器測(cè)試和控制。所有儀器程序的設(shè)計(jì)遵循外部接口模型和內(nèi)部設(shè)計(jì)模型的雙重結(jié)構(gòu)。儀器驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)機(jī)制是統(tǒng)一的。用戶在了解了一個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)程序后，可以利用儀器驅(qū)動(dòng)程序的一致性，方便、有效地了解另一個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)程序。即使在儀器驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)上，也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，為新的儀器模塊開(kāi)發(fā)符合 VPP 的儀器驅(qū)動(dòng)程序。

VPP儀器驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) VPP規(guī)范對(duì)儀器驅(qū)動(dòng)的要求不僅適用于VXI儀器，也適用于GPIB儀器和串行接口儀器的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。同樣，VPP規(guī)范不僅適用于基于消息的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，也適用于基于寄存器的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。在虛擬儀器系統(tǒng)中，所有類型的虛擬儀器都有結(jié)構(gòu)和形式相同的儀器驅(qū)動(dòng)程序，極大地改進(jìn)了儀器系統(tǒng)的集成和調(diào)試過(guò)程，對(duì)虛擬儀器系統(tǒng)的維護(hù)和開(kāi)發(fā)非常有利。儀器驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型 VPP儀器驅(qū)動(dòng)規(guī)范規(guī)定了儀器驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)者編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的規(guī)范和要求。它使來(lái)自多個(gè)制造商的儀器驅(qū)動(dòng)程序可以一起使用自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，并增強(qiáng)系統(tǒng)級(jí)的開(kāi)放性、兼容性和互操作性?？山粨Q性。VPP 規(guī)范提出了兩個(gè)基本的結(jié)構(gòu)模型，其儀器驅(qū)動(dòng)程序就是圍繞這兩個(gè)模型編寫(xiě)的。第一個(gè)模型是儀器驅(qū)動(dòng)程序的外部接口模型，它表明儀器驅(qū)動(dòng)程序如何與外部軟件系統(tǒng)接口。儀器驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序外部接口模型 儀器驅(qū)動(dòng)（函數(shù)體） 子程序接口 VISA I/O 接口 Programmatic Developer Interface Interactive Developer Interface 外部接口模型 程序主體是儀器驅(qū)動(dòng)的實(shí)際源代碼。VPP 規(guī)范定義了兩種形式的源代碼：語(yǔ)言代碼形式（C 語(yǔ)言）和 G（圖形）語(yǔ)言形式。

其中定義了儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)計(jì)并進(jìn)行了詳細(xì)描述。所有 VPP 儀器驅(qū)動(dòng)程序的源代碼都是根據(jù)此設(shè)計(jì)模型編寫(xiě)的。因此，該模型對(duì)于儀器驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)非常重要。一旦用戶了解了模型并知道如何使用儀器驅(qū)動(dòng)程序，那么用戶就完全知道如何使用所有儀器驅(qū)動(dòng)程序。儀器驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部設(shè)計(jì)模型 用戶程序編程 開(kāi)發(fā)者界面 交互開(kāi)發(fā)者界面 功能體 應(yīng)用功能 初始功能 初始功能 配置功能 動(dòng)作/狀態(tài)功能 數(shù)據(jù)功能 實(shí)用功能 組件功能 子程序接口 VISA I/O接口 內(nèi)部設(shè)計(jì)模型 儀器功能體驅(qū)動(dòng)主要由兩部分組成：

應(yīng)用功能使用多個(gè)組件功能共同實(shí)現(xiàn)完整的測(cè)試和測(cè)量操作。從組件函數(shù)的類型可以看出組件函數(shù)。初始化函數(shù)、關(guān)機(jī)函數(shù)和實(shí)用函數(shù)是所有VPP儀器驅(qū)動(dòng)程序都需要的，屬于儀器的通用函數(shù)部分，而配置函數(shù)、動(dòng)作/狀態(tài)函數(shù)和數(shù)據(jù)函數(shù)分別是。儀器驅(qū)動(dòng)的不同部分，屬于儀器特有的功能部分，即： 初始化函數(shù) 關(guān)機(jī)函數(shù) 實(shí)用函數(shù) 配置函數(shù) 動(dòng)作/狀態(tài)函數(shù) 數(shù)據(jù)函數(shù) 特定函數(shù) 通用函數(shù) 應(yīng)用函數(shù) 應(yīng)用函數(shù)是一組面向測(cè)試任務(wù)的函數(shù)高級(jí)功能，在大多數(shù)情況下，這些例程通過(guò)配置、觸發(fā)和從儀器讀取數(shù)據(jù)來(lái)完成整個(gè)測(cè)試操作。這些函數(shù)不僅提供了如何使用小部件功能的示例，而且當(dāng)用戶只需要面向測(cè)試的功能接口而不是使用單獨(dú)的小部件功能時(shí)，它們也很有用。應(yīng)用功能本身是基于組件功能的。儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)介紹-通用函數(shù)初始化函數(shù)-建立驅(qū)動(dòng)與儀器的通訊聯(lián)系參數(shù)表：rsrcName儀器描述ViRsrc id查詢系統(tǒng)確認(rèn)是否執(zhí)行ViBoolean Reset instr是否執(zhí)行ViBoolean vi儀器句柄Visession儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)介紹- 通用函數(shù)返回狀態(tài)值表：返回狀態(tài)值說(shuō)明 VI_SUCCESS 初始化完成 VI_WARN_NSUP_ID_QUERY ID 查詢不支持 VI_WARN_NSUP_RESET 復(fù)位不支持 VI_ERROR_FAIL_ID_RESET 儀器ID 查詢失敗 查詢關(guān)機(jī)功能終止軟件與儀器之間的通信并釋放系統(tǒng)資源。儀器驅(qū)動(dòng)功能介紹——具體功能 每臺(tái)儀器不僅有通用功能，而且有自己的具體功能。

功能類別function定義的儀器類型按功能分為測(cè)量?jī)x器、源儀器和開(kāi)關(guān)儀器。整個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)是樹(shù)形結(jié)構(gòu)，儀器是樹(shù)形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)。將包含的函數(shù)類別函數(shù)按照類別劃分為子節(jié)點(diǎn)，然后將包含的子函數(shù)分解到孫節(jié)點(diǎn)，直到分解完所有函數(shù)。所有子功能可以對(duì)應(yīng)一個(gè)儀器功能操作功能。三種功能類別功能 測(cè)量類別功能類別功能——完成特定測(cè)量任務(wù)的儀器配置，初始化測(cè)量過(guò)程，讀取測(cè)量值。這些函數(shù)一般包含在測(cè)量?jī)x器模塊（如萬(wàn)用表模塊）的儀器驅(qū)動(dòng)程序中，包含多個(gè)參數(shù)，不需要與其他驅(qū)動(dòng)函數(shù)操作交互。測(cè)量函數(shù)類別函數(shù)函數(shù)初始化函數(shù)讀取函數(shù)配置函數(shù)不提供返回結(jié)果的讀取函數(shù)——完成一個(gè)完整的測(cè)量操作。從測(cè)量的初始化到提供測(cè)量結(jié)果的三個(gè)功能類別2.源類別功能——該類型的功能完成了針對(duì)特定勵(lì)磁輸出的儀器配置并在一次操作中對(duì)其進(jìn)行初始化。這些功能一般都包含在源輸出類模塊（如信號(hào)發(fā)生器等）的儀器驅(qū)動(dòng)中。初始化函數(shù)配置函數(shù)源類函數(shù)源類函數(shù)類結(jié)構(gòu)圖為源類儀器提供高級(jí)抽象功能接口，不進(jìn)行設(shè)備初始化，不為源操作登錄提供返回結(jié)果，完成激勵(lì)輸出操作初始化三個(gè)功能類函數(shù)3.開(kāi)關(guān)函數(shù)類別函數(shù)在一次操作中，該函數(shù)完成信號(hào)的開(kāi)關(guān)選通。

這些功能一般都包含在各種開(kāi)關(guān)模塊的儀器驅(qū)動(dòng)中。這些函數(shù)函數(shù)包含多個(gè)參數(shù)，不需要與其他驅(qū)動(dòng)函數(shù)操作交互。初始化函數(shù)配置函數(shù)開(kāi)關(guān)類函數(shù)開(kāi)關(guān)類函數(shù)類型結(jié)構(gòu)模型為開(kāi)關(guān)類儀器提供了一個(gè)高級(jí)抽象功能接口。它不初始化設(shè)備，不提供返回結(jié)果，執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作登錄，完成開(kāi)關(guān)門(mén)操作。初始化儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)到儀器分為以上三類比較模糊。有些儀器同時(shí)具有測(cè)量功能和源輸出功能。所以，它們必須滿足 VPP 規(guī)范對(duì)測(cè)量和源功能的要求。儀器驅(qū)動(dòng)功能面板 交互式開(kāi)發(fā)者界面定義在儀器驅(qū)動(dòng)對(duì)外接口模型中，本質(zhì)上是一個(gè)功能面板文件。功能面板文件是對(duì)儀器驅(qū)動(dòng)程序的圖形化描述，以C語(yǔ)言源代碼的形式提供的各個(gè)功能操作函數(shù)的圖形化表達(dá)。使用功能面板文件，用戶可以交互了解整個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)、操作函數(shù)的組成和使用，了解儀器的功能以及儀器驅(qū)動(dòng)中各個(gè)功能和各個(gè)參數(shù)的含義和作用。功能，并制作儀器驅(qū)動(dòng)程序' s 功能設(shè)計(jì)和使用變得直觀方便。儀器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 儀器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)步驟可分為七個(gè)步驟： 編寫(xiě)儀器驅(qū)動(dòng)相關(guān)文檔 確定儀器模塊的應(yīng)用目標(biāo)和功能指標(biāo)以及儀器硬件模塊的開(kāi)發(fā) 重點(diǎn)不同： 硬件性能指標(biāo)，包括精度、靈敏度、線性度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、環(huán)境溫度范圍、可靠性指標(biāo)等動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo) 儀器的功能指標(biāo)選擇系統(tǒng)框架是根據(jù)外部接口模型定義的，儀器驅(qū)動(dòng)必須包含以下文件： 應(yīng)用開(kāi)發(fā)者接口：動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件（.dll、.lib、.def 文件） 交互式開(kāi)發(fā)人員界面：

另一種方法是在儀器驅(qū)動(dòng)核心結(jié)構(gòu)上使用擴(kuò)展設(shè)計(jì)，稱為儀器驅(qū)動(dòng)必需的內(nèi)核文件，還包括源代碼和功能面板文件。確定樹(shù)形結(jié)構(gòu) 在參考模塊的基礎(chǔ)上，確定儀器驅(qū)動(dòng)的組成結(jié)構(gòu)，即設(shè)計(jì)功能面板的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，從上到下依次為儀器節(jié)點(diǎn)（根節(jié)點(diǎn)）和功能節(jié)點(diǎn)（葉節(jié)點(diǎn)））分層。功能面板樹(shù)形結(jié)構(gòu)的確定也決定了驅(qū)動(dòng)程序需要包含的所有功能，也是儀表驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部設(shè)計(jì)模型的體現(xiàn)。設(shè)計(jì)各個(gè)操作功能的功能面板儀表驅(qū)動(dòng)源代碼必須符合規(guī)范：所有功能均基于 VISAI/O 接口庫(kù)。函數(shù)名不能超過(guò)31個(gè)字符，在定義函數(shù)名之前，應(yīng)包含宏定義名_VI_FUNC。在函數(shù)中定義數(shù)組類型參數(shù)和輸出參數(shù)時(shí)，宏定義名稱_VI_FAR必須在參數(shù)前面。避免引出全局變量自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，避免聲明大型數(shù)組結(jié)構(gòu)，不要使用屏幕輸入/輸出。儀器驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)避免包含高級(jí)復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析庫(kù)函數(shù)，將復(fù)雜的分析操作留給應(yīng)用完成調(diào)試在應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)上運(yùn)行、調(diào)試、細(xì)化儀器驅(qū)動(dòng)。通過(guò)調(diào)試和完善儀器驅(qū)動(dòng)等控件中的功能，在程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)中進(jìn)行配置和集成。該應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)多臺(tái)儀器的控制和管理，加上先進(jìn)的分析處理功能、多種形式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換功能，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的集成。編寫(xiě)儀器驅(qū)動(dòng)相關(guān)文檔 儀器驅(qū)動(dòng)的功能和功能通過(guò)后，需要編寫(xiě)儀器驅(qū)動(dòng)相關(guān)文檔，包括函數(shù)功能描述的文本幫助文件、VB函數(shù)原型描述文件等，以便儀器驅(qū)動(dòng)可以真正成為一個(gè)統(tǒng)一封裝形式的軟件模塊，方便使用和修改。該應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)多臺(tái)儀器的控制和管理，加上先進(jìn)的分析處理功能、多種形式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換功能，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的集成。編寫(xiě)儀器驅(qū)動(dòng)相關(guān)文檔 儀器驅(qū)動(dòng)的功能和功能通過(guò)后，需要編寫(xiě)儀器驅(qū)動(dòng)相關(guān)文檔，包括函數(shù)功能描述的文本幫助文件、VB函數(shù)原型描述文件等，以便儀器驅(qū)動(dòng)可以真正成為一個(gè)統(tǒng)一封裝形式的軟件模塊，方便使用和修改。該應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)多臺(tái)儀器的控制和管理，加上先進(jìn)的分析處理功能、多種形式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換功能，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的集成。編寫(xiě)儀器驅(qū)動(dòng)相關(guān)文檔 儀器驅(qū)動(dòng)的功能和功能通過(guò)后，需要編寫(xiě)儀器驅(qū)動(dòng)相關(guān)文檔，包括函數(shù)功能描述的文本幫助文件、VB函數(shù)原型描述文件等，以便儀器驅(qū)動(dòng)可以真正成為一個(gè)統(tǒng)一封裝形式的軟件模塊，方便使用和修改。