Сигнальный и интерфейсный статус прибора scpi

Команды SCPI – это стандартные сообщения для дистанционного управления программируемыми измерительными приборами, посылаемые контроллером (обычно ПК) прибору. Контроллер механически и электрически связан с прибором через "интерфейс", называемый интерфейсной шиной. Совокупность приборов, контроллера и интерфейса называется контрольно-измерительной системой. Интерфейсная шина, соединяющая приборы-модули с ПК обычно представляет собой многожильный кабель (шина GPIB).

Стандарт SCPI содержит список команд для программных сообщений и ответов приборов. Эти команды точно определяют синтаксис (правописание) и семантику (значение) каждого SCPI-сообщения. Функции приборов, которые обеспечиваются стандартом, могут управляться только командами SCPI. Это, однако, не означает, что изготовители приборов ограничены функциями, определенными стандартом. Такое ограничение было бы недопустимо из-за увеличения степени интеграции и изменения свойств устройств, параметры которых нужно измерить. Новые команды непрерывно добавляются к стандарту.

В соответствии со стандартом IEEE-488 все устройства, осуществляющие взаимодействие по шине GPIB, делятся на четыре основные группы A, B, C и D, отличающиеся своим интерфейсным статусом (рис. 3.4):

controller – устройство управления обменом по шине;

Рис. 3.4. Функциональная схема сигнального и интерфейсного

статуса приборов-модулей, подключаемых к GPIB

talker – "говорящее устройство", являющееся источником дистанционных сообщений, передаваемых по шине;

listener – "слушающее устройство", являющееся приемником дистанционных сообщений, передаваемых по шине.

Статус устройств измерительной системы, исходя из сигнальных функций, хотя и зависит от интерфейсного статуса, но зависимость эта не является жесткой. Например, многие генераторы испытательных сигналов являются "слушающими " устройствами, но среди них есть и "говорящие". Мультиметры, используемые как универсальные измерители, обычно являются "слушающими" и "говорящими", но могут выполнять некоторые функции контроллера.

Стандартные команды SCPI ориентированы на управление сигнальным статусом приборов. Виды модулей в соответствии с тремя основными категориями сигнального статуса представлены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Функция	Тип прибора	Примеры
Прием сигнала (senSe)	Измеритель, приемник	Вольтметр, осциллограф, частотомер и другие приборы
Генерация сигнала (sourсe)	Генератор, источник	Генератор импульсов, источник питания
Маршрутизация сигнала (route)	Коммутатор, переключатель	Мультиплексор, коммутатор, переключатель

Стандарт SCPI дополняет набор общих команд IEEE-488.2. Он использует ключевые слова-команды и определяет способы их сокращения. Правила IEEE-488.2 по протоколам обмена сообщений, а также форматы команд и способы кодирования сохраняются. SCPI обеспечивает полный набор задач программирования, покрывающий все главные функции прибора. Набор команд иерархический, поэтому добавление команд для более специфических нужд или уникальных функциональных возможностей легко обеспечивается регламентированной процедурой развития SCPI.

Функциональная модель модуля SCPI

Чтобы правильно выбрать команды SCPI для управления функциональными возможностями, используют обобщенную модель программируемого прибора или системы, которая показана на рис. 3.5. Каждый элемент функциональной схемы имеет свой иерархический набор команд. Сигналы необходимо формировать, маршрутизировать и измерять, поэтому можно выделить модули источников, коммутаторов и приемников.

Очевидно, что большинство приборов не обладают всеми функциональными возможностями. Например, прибору, принимающему сигнал, не нужен компонент генерации и не обязателен компонент маршрутизации (ROUTe) сигнала. Другой прибор, такой как мультиплексор, содержал бы только подсистему ROUTe.

Рис. 3.5. Функциональная модель прибора или системы измерения

Основная задача измерителя – сбор данных. Его модель содержит три модуля: INPut (ввод), SENSe (приемник, измеритель...) и CALCulate (вычислитель). Функция генерации сигналов содержит модули OUTPut (вывод), SOURce (источник) и CALCulate (вычислитель). У многофункционального прибора могут быть общие модули. Модуль памяти (MEMory) сохраняет данные внутри прибора. Модуль формата (FORMat) преобразует приборные данные в форму, которую можно передавать по стандартной шине. Модуль запуска (TRIGger) синхронизирует все действия с внутренними и внешними событиями.

Компонент ИЗМЕРИТЕЛЬ разделен на три основные части: input, sense и calculate. Функциональный узел input является входным модулем, создающим необходимые условия (например, усиление или согласование ) для входного сигнала прежде, чем он будет преобразован в данные блоком sense. Функции input включают также фильтрацию, преобразование и ослабление. Модуль sense преобразует сигналы во внутренние данные, которыми можно управлять. Функции sense управляют такими параметрами, как диапазон, разрешающая способность, время счета и режим работы. Модуль calculate преобразует полученные данные в формат, необходимый для прикладной программы. Функции calculate включают процедуры вычисления, усреднения и преобразования данных.

Компонент ГЕНЕРАТОР предназначен для формирования измерительного сигнала. Он обеспечивает преобразование программных данных в выходные физические сигналы – аналоговые или цифровые. Генератор разделен на три функциональных модуля: output, source и calculate. Компонент output создает нормированные условия для выходного сигнала. Функции output включают фильтрацию, преобразование и ослабление. Компонент source генерирует сигналы в соответствии с требованиями программных внутренних данных. Функции модуля source задают такие параметры сигнала, как вид и глубина модуляции, мощность или напряжение, частота, число каналов выхода и др. Компонент calculate преобразовывает программные данные во внутренние сигналы управления источником.