（检测技术与自动化装置专业论文）基于gpib接口总线的分布式自动测试系统开发与应用.pdf

摘要y1 0 0 7 8 9 8通用接口总线( g p i b ) 是当前广泛采用的一种组建自动测试系统的方式，它把虚拟仪器技术、计算机技术和功能强大的测试仪器整合在一起，具有测试速度快、准确度高、功能强大、可扩展性好等优点，因此在测试工作的各个领域得到了广泛的应用。本文对分布式测试技术在船舶电力推进系统中的应用进行了研究，把自动测试技术和网络通信技术应用于船舶的实时监控系统中，测量和记录船舶电力推进仿真设备的各项参数。本文通过g p i b 分布式自动测试系统的开发，介绍了g p i b 的通信原理，重点阐述了i e e e - - 4 8 8 i e e e - - 4 8 8 2 通信协议在v b 环境下的实现方法，介绍了该自动测试系统的组建方法和体系结构。利用g p i b 总线将多台程控测试仪器与一台计算机相连，作为基于g p i b 的下层网，用户在该计算机上运行测试软件，实现对测试仪器的远程控制，完成对船舶电网各项电力参数的测量、数据采集、滤波和误差分析，并把各种测量数据在a c c e s s 数据库中进行保存。该计算机通过局域网与其它计算机连接，作为基于t c p i p 的上层网，实现网络中多个客户端对测量仪器的远程监控，分布式测量，达到同一局域网中的计算机共享测量仪器的目的。为了在离线的情况下对测量数据进行分析，通过数据库保存测量仪器采集到的实时数据，本文主要介绍了v b 开发环境下a c c e s s 关系型数据库的创建、连接和访问；c s ( 客户端朋务器) 分布式数据库的远程访问，和数据库的事务处理等问题。系统分布式测试功能的实现，介绍了t c p 坤协议、w i n s o c k 套接字的通信原理以及本测试系统网络通信方法。为了减少网络拥堵，将实时调度算法应用于自动测试系统中，服务器通过基于优先级的排队算法，对客户端的服务请求进行计划调度，使一些紧急的或重要的服务请求得到优先执行，合理分配系统资源，提高仪器的测试效率。本文还对测试系统的同步问题进行了深入的探讨，分析了问题产生的原因，并提出了延时、顺序执行指令和状态查询等解决方案。最后，本文对系统的开发过程进行了总结，展望了当前自动测试系统的发展趋势，指出了开展进一步研究需要做的主要工作。关键词：自动测试系统，通用接口总线，局域网，套接字a b s t r a c ta tp r e s e n t ，g e n e r a lp u r p o s ei n t e r f a c eb u s ( g p i b ) i sv e r yp o p u l a ri ne s t a b l i s h i n ga u t o m a t i ct e s ts y s t e m t ti n t e g r a t e sv i r t u a li n s t r u m e n tt e c h n o l o g y 。c o m p u t e rt h e o r ya n dp o w e r f u lt e s t i n ga p p a r a t u s 。a u t o m a t i ct e s tt e c h n i q u eh a sb e e nw i d e l ya p p l i e dt om a n yt e s t i n gf i e l d s ，d u et oi t sr a p i dt e s t i n gs p e e d ，h i g ha c c u r a c y , p o w e r f u lf u n c t i o n sa n dg o o de x p a n d a b i l i t y t h i sd i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e dt h ea p p l i c a t i o no fd i s t r i b u t e da u t o m a t i ct e s t i n gt e c h n o l o g yi nt h es h i pe l e c t r i cp r o p u l s i o ns y s t e m 。a u t o m a t i ct e s tt e c h n o l o g ya n dn e t w o r kc o m m u n i c a t i o nt e c h n i q u ew e r ea p p l i e di n t ot h es h i p sr e a l - t i m em o n i t o r i n gs y s t e m ，t om e a s u r ea n dr e c o r da l ik i n d so fp a r a m e t e r so ft h es h i pe l e c t r i cp r o p u l s i o ns i m u l a t i o ne q u i p m e n t s b yb u i l d i n gad i s t r i b u t e da u t o m a t i ct e s ts y s t e mb a s e do ng p i b ，t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dt h ec o m m u n i c a t i o np r i n c i p l eo fg p i b ，e m p h a s i z e di nt h ei m p l e m e n t a t i o no fl e e e 一4 8 8 月e e 曩一4 韶。2c o m m u n i c a t i o np r o t o c o li nv be n v i r o n m e n t ，a n dp r e s e n t e dt h ed e v e l o p m e n tm e t h o da n ds t r u c t u r eo ft h ea u t o m a t i ct e s ts y s t e m ac o m p u t e rl i n k ss e v e r a lp r o g r a m m a b l ei n s t r u m e n t sb yg p i bb u s 。f o r m i n gal o w e rl a y e rn e t w o r k t h ec o m p u t e rr u n st e s t i n gs o f t w a r e ，r e m o t ec o n t r o l st h em e a s u r i n gi n s t r u m e n t st oa c h i e v es o m et e s t i n gp r o c e s s e so nt h es h i p se l e c t r i cn e t w o r k ，i n c l u d i n gp o w e rp a r a m e t e r s m e a s u r i n g ，a c q u i s i t i o n ，f i l t e r i n g ，a n de r r o ra n a l y s i s 。t h e s ed i f f e r e n tk i n d so fd a t ac a nb es a v e di nt h ea c c e s sd a t a b a s e t h e nt h ec o m p u t e rc o n n e c t sw i t ho t h e rc l i e n tc o m p u t e r st h r o u g hl a n ，b u i l d i n gu pa nu p p e rl a y e rn e t w o r kb a s e do nt c p i p ，a c h i e v i n gi n s t r u m e n t s r e m o t ec o n t r o la n dd i s t r i b u t e dm e a s u r i n g t h e n s t r u m e n t s 。c o m p u t e r sa n dn e t w o r k sc o m p o s ead i s t r i b u t e da u t o m a t i ct e s ts y s t e m ，w h i c ho f f e r sp e r f o r m a n c eo fs h a r i n gt h ei n s t r u m e n t s t oa n a l y z et h em e a s u r e dd a t ao f f - l i n e ，t h es y s t e mc a ns a v et h er e a l _ t i m ed a t ai nt h ed a t a b a s e 1 1 1 i si n v o l v e di nt h ee s t a b l i s h i n g 、l i n k i n ga n da c c e s s i n gt oa c c e s sr e l a t i o n a ld a t ab a s em a n a g e m e n ts y s t e mi nv bd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，r e m o t ea c c e s s i n gt ot h ec l i e n t s e r v e rd i s t r i b u t e dd a t a b a s e ，a n dt r a n s a c t i o np r o c e s s i n gi nt h ed a t a b a s e 。t h ep a p e ra l s of o c u s e do nt h ei m p l e m e n t a t i o na p p r o a c ho fs y s t e m sd i s t r i b u t e dt e s t i n gf u n c t i o n i n t r o d u c e dt h et c p i pp r o t o c o l ，a n dt h ec o m m u n i c a t i o np r i n c i p l eo fw i n s o c kc o n t r o la sw e l la st h en e t w o r kc o m m u n i c a t i o nt e c h n i q u ei nt h i ss y s t e m r e a lt i m es c h e d u l i n ga l g o r i t h mw a sa p p l i e di n t ot h ea u t o m a t i ct e s ts y s t e mt or e d u c et h en e t w o r kc o n g e s t i o n t h es e r v e rd e a lw i t ht h ec l i e n t ss e r v i c er e q u e s t sa c c o r d i n gt oap r i o r i t yb a s e ds c h e d u l i n ga l g o r i t h m i nt h i sw a y , s o m ei m p o r t a n to rc h i e ft a s k sc a nb ep e r f o r m e df i r s tt od i s t r i b u t et h es y s t e mr e s o u r c e sr a t i o n a l l ya n de n h a n c et h es y s t e m st e s t i n ge f f i c i e n c y t h ep a p e ra l s od i s c u s s e dt h es y n c h r o n i z a t i o np r o b l e mt h a tw a sm e ti nt h es y s t e m sd e v e l o p m e n tp r o c e s s a n a l y z e dt h er e a s o nt h a tl e a d st ot h ep r o b l e ma n dp r e s e n t e ds o m es o l u t i o n s ，s u c ha sd e l a yt h et i m e 。e x e c u t i o nt h ec o m m a n d ss e q u e n t i a l l ya n dq u e r yt h eb u ss t a t e i nt h ee n d ，t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h es y s t e m ，m a d es o m ee x p e c t a t i o n si nt h ed e v e l o p i n gt r e n do fa u t o m a t i ct e s ts y s t e m p o i n t e do u tt h em a i nw o r kn e e d st od of o rf u r t h e rr e s e a r c h k e y w o r d s ：a u t o m a t i ct e s ts y s t e m ( a t s ) ，g e n e r a lp u r p o s ei n t e r f a c eb u s( g p i b ) ，l o c a la r e an e t w o r k s o c k e ts h iq i n g h u a ( d e t e c t i o nt e c h n o l o g y & a u t o m a t i cd e v i c e s )d i r e c t e db yp r o f e s s o rc h uj i a n x i n论文独创性声明本论文是我个人在导师揩导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特剃加殴臻陵窝致谢的邀方矫，不包含其链入或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所教鳇灵簸均已在论文中俸了爨确鳇声骥并表示了谢意。箨嚣签名- 趋起竺爨絮：趣! z ：奠论文使用授权声明本人阕意上海海事大学有关傈留、使用学位论文的规定，霹：学校有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上溪公蠢论文的垒帮或部分逡襄，可戮采惩影印、缝窜或者其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：趣赵生导师签名：日期：蝉上海海事大学硕士研究生学位论文1 1自动测试系统概述第一章绪论测试是人们取得研究对象的相关信息，正确了解被测对象特性的手段。现代科学技术的飞速发展，对测试设备在功能、测试速度、测试准确度和测试效率等方面提出了更高的要求【1 】a 同时，由于测试的领域越来越广，被测对象越来越复杂，传统测试方法已经不能适应现代测试工作的需要。计算机技术的出现和引入为自动测试技术的发展提供了契机，以计算机代替人工控制和管理测试过程，处理测量信息的自动测试系统诞生了。自动测试系统是指在计算机控制下，能自动进行激励、测量、数据处理与显示或输出测试结果的系统。通常是在标准的测控系统或仪表总线的基础上组建而成的，整个测试过程都是在预先编制好的测试程序统一控制下自动完成的，具有高速度、高精度、多功能、多参数和较宽的测量范围等特点 2 1 【3 j 。1 1 1自动测试系统的发展过程自动测试系统的发展过程，大体上可分为三个阶段【3 】：( 1 ) 、第一代自动测试系统专用型早期的自动测试系统多为专用系统，是针对具体的测试任务而研制的，主要用于测试工作量很大的重复测试和高可靠性的复杂测试，也用于在短时间内完成的高速测试，和人员难于进入的恶劣环境下的测试。第一代自动测试系统的缺点突出表现在接口的通信和标准化方面。在组建这类系统时，设计者要自行解决系统中仪器与仪器，仪器与计算机之间的接口问题。当系统比较复杂时，研制工作量很大，组建系统的时间也相应增长。另外，由于这类系统是针对特定被测对象的，系统的适应性不强，接口不具备通用性，改变测试内容时往往需要重新设计电路。( 2 ) 、第二代自动测试系统台式仪器第二代自动测试系统是在标准的接口总线g p m ( 通用接口总线) 和c a m a c( c o m p u t e ra i d e d a u t o m a t e dm e a s u r e m e n ta n dc o n t r 0 1 ) 的基础上，以积木方式组建的系统。系统中每台设备都配有符合标准的接口电路，组建系统时，用标准上海海事大学硕士研究艇学位论文熬接强惑线嘏缆将系统瑟鸯熬设备逡在一趋稳藏系统。这种系统组建方便，一般不需要自己设计接口电路，系统的复用性好，针对不弱豹要求，可敬灵活豹更毅、灌减测试内容。主要缺熹表瑷必：憨线翡建输速率不够高( o p i b 最大传输速率为1 m b i s ) ，很难组建高速、大数据吞吐量的自蘩溅谖系绞。( 3 ) 、第三代自动测试系统模块化、集成测第三筏鼗动溪l 试系统墓予v x i 、p x i 等溅试葱线，主要癫模块纯麓纹嚣帮设备所组成。具有数据传输速率高、数据吞吐量大、体积小、黧量轻，系统组建灵活，翳扩展，资源复溪毪努，标准鬣程度离簿谯点，楚当嚣兔涟兹叁渤凝试系统特别怒军事自动测试系统的盘流组建方案。1 1 2 自动测试系统的结构和特点自动测试是计算机技术和仪器技术相结含的产物，它把计算机、测量仪器、蘑谗鞠测试软释组合纛来，涂了实瑷了传统仪器秘溅爨功能舞，还堵热7 诲多传统仪器无法实现的分析和处援功能。鑫动深试系统貔蒸本结梅舞囤l l 鬓拳，壶诗棼视、馥霜软终释测量铰器硬件组成。通过应用稷序将通用计算机和测量仪器结合起来，用户可以通过发好兹图形：孬嚣采操诈诗箨辊，究藏慰凝涮对象静数舞采榘、分橱、黉蓊、显示、存医磊h 井敲持硬件卜 一塑苎里羔| + 蠢g 髓接叠纹器卜_ip c 机h | v x l 甚t n 卜一v 仪器系统卜_溺ip c 机臣至j 一啪储系统卜叫拽i 自动钡4 试软件 斗对i叫臣并行接口卜叫并行嗣仪器腰i c 象i 。，- - jo。嘈一率行接霜叫串瓣搜器| + _ ili1- 叫现场总线或网络设备b _ 卜叫其他计算机硬件接口l + 图1 1 自动测试系统的基本结构上海海事大学硕士研究生学位论文储等任务1 3 】。其中计算机与测量仪器称为自动测试系统的硬件平台，测量人员不再直接操作仪器本身，通过计算机屏幕、键盘、鼠标代替实际的仪器面板按钮，来控制仪器的启动、运行、关闭，完成对被测信号的数据采集、信号分析、波形图和频谱显示、故障诊断、数据存储、数据回放及控制输出等功能。自动测试最大的优点就在于它的灵活性，用户可以根据需要改变仪器功能，完成各种不同的测试任务。传统仪器的功能是由仪器的硬件决定的，用户在购买仪器后，能实现的功能也是固定的。而自动澳9 试能够突破仪器制造商的硬件限制，用户可以根据实际需求，选用不同仪器软件，达到在同一仪器上，实现不同测试功能的目的。当硬件平台、i o 接口设各与计算机确定后，编制某种测量功能的软件就能实现具备该种功能的测试仪器。因为自动测试可与计算机技术同步发展，与网络及其他周边设备互联，用户只需改变软件程序就可以不断扩展和增强它的测量功能。例如，在满足测量精度和实时性要求的前提下，借助一块通用的数据采集卡( d a t a a c q u i s i t i o n ，d a q ) 和一台计算机，用户可以通过软件构造出多功能的测量仪器，当运行示波器软件时，它就构成了存储式示波器，基于同样的硬件资源，运行数字式电压表软件，则构成了数字电压表。1 2 自动测试系统的分类自动测试系统一般是按照仪器的接口总线类型分类，主要有：d a q 、g p i b 、串行口、并行口、u s b 、i e e e 1 3 9 4 、v x i 和p x i 等多种，其中g p i b 总线是目前使用最为广泛的总线形式【。1 、基于数据采集卡的自动测试系统这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件如l a b v l e w 相结合，通过a d 转换将模拟信号转换为数字信号传输到计算机，进行分析、处理、显示，并可通过d a 转换实现反馈控制，根据需要还可加入信号调理和实时d s p等硬件模块。2 、基于串并行口或其它工业标准总线的自动测试系统将某些串行口仪器和工业控制模块连接起来，组成实时监控系统。将带有串行接口( r s 2 3 2 c 或r s 4 8 5 接口) 的仪器作为i o 接口设备，通过r s - 2 3 2 c 或r s - - 4 8 5 串口总线与p c 计算机组成自动测试系统，计算机串口、并口测试仪器，不是主流，较少采用。目前，p c 计算机已更多地采用了u s b 总线和i e e e 一1 3 9 4总线。u s b 总线仪器正在起步，以后可能会成为低端应用领域内一种较好的选择。i e e e 1 3 9 4 总线主要应用在动态图像传输领域，在仪器方面的应用正处于研上海海事大学硕士研究生学位论文究阶段，它比u s b 总线的速度要快很多，但同u s b 总线一样，不能实现不同仪器间的同步，不便于组建复杂的自动测试系统。3 、基于通用接口总线g p i b 的自动测试系统g p i b 测试系统是迈向自动测试的第一步，利用g p i b 接口卡将若干g p i b仪器连接起来，用计算机增强仪器的功能，组建大型自动测试系统。它可高效灵活地完成各种不同规模的测试和测量任务。g p i b 测试系统结构简单、测量精度高，在组建小型测试系统或考虑与以往测试系统兼容时，可以优先考虑这种总线方案。4 、利用v x i 总线实现的自动测试系统v x i ( 讧e b u s e x t e n s i o n f o r i n s t r u m e n t a t i o n ) 总线为自动测试系统提供了一个更为广阔的发展空间。v x i 总线是一种高速计算机总线v m e ( v e r s am o d u l ee u r oc a r d ) 总线在仪器领域的扩展。具有标准开放、传输速率高、数据吞吐量大、定时和同步精确、模块化设计、结构紧凑、使用方便灵活等优点，适合组建大规模、集成化自动测试系统，是虚拟仪器发展的一个方向。但v x i 系统造价较高，目前只是在高端领域内应用较多。5 、基于p x i 总线的自动测试系统p x i 总线出现于1 9 9 7 年，是计算机p c i 总线面向测试应用的扩展，吸收了v x i 总线的一些优点和设计思路，发展而成。该总线内核是基于p c i 总线的，不适合组建一些高性能的仪器模块。1 3 自动测试系统的软件开发工具自动测试系统的开发工具，大致可以分为两类：一类是采用通用软件开发工具，主要有m i c r o s o f t 公司的v i s u a lb a s i c 、v i s u a l “+ 和b o r l a n d 公司的d e l p h i ，具有易学易用的特点，其图形控件工具能自动生成多窗口用户界面，而不必编写复杂的代码，并且可以创建自己的a c t i v e x 控件。第二类是采用专业的图形化编程软件，比如h e w l e t t - p a c k a r d 公司的l i p 疆和l a bw 缸d o w s c v i 以及n a t i o n a li n s t r u m e n t s 公司的l a b w ，这些软件已经相当完善，而且还在不断的升级和提高。以b b 、偶w 为例，这是基于图形化编程语言的开发环境，可用于开发基于g p i b 、v x i 、p x i 、p c i 仪器及数据采集卡等硬件的测试系统，用户界面友好、简单直观、采用可视化图形语言，具有测试软件自动生成功能，程序开发和执行一体的集成开发环境，拥有丰富的仪器驱动库和大量的通用仪器的驱动程序。可提供功能齐全的应用程序开发工具和丰富的上_ 海海事天学硕士研究生学位论文嚣爨分摄瘁。l a b v i e w 还篡赛缀强瓣数据分撬戆力，霹竞液信号黧残、懿缓和频域分析、滤波等数字信号处理功能和曲线拟合、线性代数等数值分析计算、图形纯显示羧告等葵能，哥撼供诺查鑫溪l 试运露、统诗j 霆程控豢、p i d 控裁、综台辩域分析等工具及图形控制工具箱，可完成大型测试系统的流程设计，能与本地和运糕数据瘁整接逡纾数据交换强。 4 自韵溯试系绕懿发蓑穷离麴藿缌年代中鬟，荚蓬鏊窳便嚣n i 公司蓠先提窭了“霪羧纹器”这一概念，蔟基本的思想就是在同一硬件环境下，通过编写和运行不同的虚拟仪器软件，来秘戒苓嚣瓣纹器，实瑷多耱不霹戆溪试轻施翔。凌当今懿a t e 串，谈黎疆穆更多的是面向通用性目的，襁仪器硬件的基础上，利用日益完善的虚拟仪器软件，完戒备耱不瓣懿溅试任务。虚拟仪器的精髓是虚拟仪器库技术。传统的自动测试系统为每一个仪器劝能嚣爱一个软侔，每个软舞都粪有独立麓数撂采集凌翡，毽多令软 孛誉髓嚣对嫒雳。虚拟仪器库技术解决了这个矛盾，多个软件可以共搴虚拟仪器的硬件资源。它由一个逶惩模块来实凝萋奉瓣数据采集戳及褰精度戆菝谱势凝、频率校准、箍值校准和阻尼校准等数据分析功能，多个虚拟仪器软件共享通用模块提供的测量数据帮经过分褥楚理磊懿数据燹源，并程蘧基臻上实褒务鑫仪嚣豹不露凌蕤 、警瑟舂瞬考罄发送了融溃意麓，n r f d 线变灸蠢毫乎，表示联骞孵者帮基准备好接收数据；0 h 游者检测到繇固灸嘉滚平爱，舔置毫d 矗0 睡爱，遽懿爨糍甄考，数爨邑缀稳上海海事大攀蘸壬研究蹙学往论文定在数攥慧线上，嚣始接牧。然爱读k n d a c 瀵怠，捡淼各鞭者是否邑缀接收到数据；( 4 、瞬者在d a v 线炎骞毫乎器，嚣娥接牧数据。震粒发送淋固溪惑，表汞覆在接收数据，处于未准备好状态，每一个听者在接到数据盾，发j 巷d a c 消息，姿爨有凝者都羧收到数据爱，n d a c 线蔽墨轰囊邀孚；( 5 ) 、讲者在检测到n n a c 商电平后，将d a v 线置低，通知各听者，该数据已传送完毕，数据绫上戆数据无效；( 6 ) 、听者在接收到d a 、，低电平消息厢，恢复n d a c 消息。一次数据倦输过程宪孥，整镑缓恢炭爨耪始狻态。豢耍薏遴下一令数据对，霉耋复豁上过答。2 2g p t b 遴经搽泼i e e e - 4 8 8 逶霉协议邑经存在缓多年了，骞要鬟宠了g p i b 慧线煞疆律接日功能及数据传输的三线挂钩方斌，它为传输数搬提供了一种极为可靠方法，是g p i b痤爰戆工盐舔准瓷议。i e e e - 4 8 8 。2 摭漆( m e e k 准我秘、格式、辏议莉公霉务令，规定了测量仪器在接口方面的全部信息结构和信息交换方式，保证了仪器之间的逶信欲俘达裂蹇层次鹣蓑容。i e e e - 4 8 8 窝i e e e 4 8 8 2 潺言熬宝要区裂藏在于蠢叁的适用范围不同，对大多数的应用程序，玎豫e 4 8 8 就足够了。如果系统有超过一令接麓专或裔尼静不灞懿枝嚣，藏要怒- 多 i e e e - 4 8 8 2 逶孬秘议7 。2 。2 l e e e - 4 8 8 标逡辩予哭鸯一令按露帮一令纹器憨g p i b 黪系统，采爱i e e e - 4 8 8 诿言会燮灵活，因为i e e e - 4 8 8 有辨步i o 踊数( 如i b c m d a 0 ，i b r d a 0 ，和i b w r t a 0 等) 和内置的文件矮遽滋数f 热i b r d f i 器螂) ，露绫使癍震程鬻毪铙瀵怒更蹇戆要求。程e e e - 4 8 8协议时软件运行的标准如：代码格式、通信协议和公用命令方面没有做出统一的褒定。各玟嚣京造巍簌遂覆i e e e - 4 8 8 禄准数条俘下，鑫行援是数蠡辫建帮逶穰秘议，邋样自动测试系统设计者除了必须知道仪器本身的测量功能外，还必须了解系统审每个仪器器锋翡接叠_ 耱耱农控裁掺令瓣数据鞯式窝逶偿蛰议，否耍l 系统将无法难确运行。另外，由于各仪器制潍商对备状态位赋予了不同的含义，测试系统在疆换纹器辩登缀霪亵设诗应罴稷痔。i e e e 4 8 8 包括一些高级函数( 仪器级函数d e v i c ef u n c t i o n s ) 和一些低级函数陂强卡级毯数b o a r d f u n c t i o n s ) ，离缀器鼗戆禽了- - 魏g p m 瓣攥终，褥绦级溺数上海海事文学硬士研究生学位论室雯掇供了诲多i e e e * 4 8 8 。2 协议无法实现懿磅缝。瑟级丞数戳鑫魂撬雩亍慧线控裁命令，如读写数据和询问系统状态，调用这些命令，不必理解g p i b 协议和总线警疆麴缨节。这类瓣数还霹激访目特定懿纹器，劳瓣该纹嚣戆状态避撂整笈。嚣低级函数可以执行一些基本的g p i b 命令，馁们的存在是因为高级醋数不能满足编憨要求，懑系统爰纛接曩轰接逶镶戆嚣鬏，裁要健瘸羝缀爨数寒瓣决竭藤。笈用这类函数时，要求编程者了解地址分配和总线管理协议。另外，n i 4 8 8 和n i 一4 8 8 2 是穰互蓑签瓣，它寒】可疆浚会编程。2 ，2 。2ie 一毒8 8 ，2 器塞i e e e 一4 8 8 。2 稼漆包含了一套标潦定义静代筠、格式、蛰浚、公麓会令、数据状态报告系统、控制权限和一系列i e e e - - 4 8 8 2 仪器通用的熬本命令，大大提高了誉屈测塞纹器熬兼容挂，不嚣要瓣特殊黪饯码嚣格式进嚣转换稳瓣释，藏褥方便地生成应用软件，组建系统。i e e e - - 4 8 8 2 也是可编程仪器标准命令r 1 1 l es t a n d a r dc o m m a n d sf o rp r o g r a m m a b l ei n s t r u m e n t s ，s c p i ) 豹基旗，瘊努s c 耱余令都是和i e e e - - 4 8 8 2 兼容的。i e e e 4 8 8 2 命令可以接收一个仪器地址或一个地址序列掺为毒爱入参数，逮样i e e e - 4 8 8 。2 功缝嚣数霹缢一次导蛙多令佼器，为编翟带来了极大的便利。当测试系统拥有一个以上的g p i b 接阴卡和多个测量仪器时，必然会耀熟e e e - 4 8 8 。2 念令。程i e e e - 4 8 8 。2 渗议孛，毒激震一个函数完袋多个镄务，它具有以下特点：可以查询刹测试系统中的所有仪嚣，可以点名找到发出服务请求熬纹器，决定s r o 线戆状态；霉毅将多令饺器指定为褥者。i e e e - - 4 8 8 2 标凇的核心主要涉及以下几部分唧l ：1 ) 、烧定了仪器支持i e e e - 4 8 8 。2 逶落耱议，必矮配嚣漭者、掰者、嚣方挂钩、瞬者挂钩和服务请求等接口功能；e 2 ) 、定义了蕊线上游患转辘蕊语法缭梅，裁定了惫捺篷错麓毽在蠢豹详维潜意处理方法，确保了总线数据通信的可靠性；圆、怼澄意传递函数避行精确戆撵述，爱仪器在接浚漕惑辩院发送滚惠辩鬃有更大的最活性驻、定义了一些公甏命令，程据搽佟念令耧诲翊余令，瘸予捷行纹嚣谈列、鑫检、初始化和校准等功能；圆、艇定了搽港熬状态掇告终梅，怒各释菝态援告内容努缡、合葬，最后爱淤铡标准的状态字节中；6 ) 、定义了系统逢歉鑫动分聚功毙耪系统强步技术，缳涯疆绺和铰嚣在操髂过生塞童皇盔鲎堡圭鲢兰茎望燕篷。一程孛瓣褥步。以上几个方面怒i e e e m 4 8 8 2 标凇的核心，同时谯编码、格式、协议和公煞命令等方嚣熬夜详蘩懿巍定，瓣夔，i e e e - - 4 8 8 。2 标狳是壹凌灏试系统审实现涎售标凇化的一个重要基础。土海海事太学硕士研究垒学位论冀第三章自动测试系统的组成3 1测试系统的体系结构体系结构是指测试系统的基本组成，组件和组件之间阻及组件与被测对缘之间的关系，系统设计和管理的原则和方法，识括系统的逻辑分层结构，组件之阈通信的格式和协议等f 1 8 】。3 1 1 系统的功畿与要求率自动测试系统用于多模式船舶机舱过程控制仿真及性能评估系统，测漂和记录机舱动力仿真设备的各项实时参数。利用g p i b 总线将多台测量仪器与控者计算机相连，作为基于g f i b 的下层网，该计簿机通过局域黼与其它计算机逑接，作为基于t c w m 的上层网，组成一个完整的分布式自动测试系统，达至4 夜间一个局域网中的计算机能共享测量仪器的目的。在实际的应用中该系统必须具务如下功能：服务器( 即控者计算机) 可以直接监控测量仪器，根据需要改变测煮仪器的设置，并完成测羹任务；服务器实时地读取和显豕仪器的测量数据，并以适当的形式在数据库中健存起来，作为历史钡i 量记录，供以后的查询和分析。利用局域网作为道信平台，与服务器同一阕段上的蒸余计冀帆以客户端的隽份通过服务爨远程监控测量仪器，实现分布式巍魂测鸯功能。勇外计算机获得的测量数据在精度和实时性方面必须满足测量仪器的性能要求，界薅中的按钮、曲线等控 牛的形态髑布局威与测量仪器的藤扳相吻合。为了提高系统的损4 试效率，采用一种基予优先缀的调度算法，决定服务器响应嚼5 个客户端的服务请求。每个服务请求根撰其重要程度的不同，被赋予一怒靛优先级，服务器总是响应优先级最高的客户端服务请求。瞻于g p i b 总线嶷有并行位传输功能，服务器必须实现辩测量仪器的：并朽控制，控制多个测量仪器或设铸配合完成测试任务。如在示波器显示测匿波形的同时，w 以使用频谱仪对测量数据在频域内进行谐波分析，也w 以把测量数据传输至打印机输出波形曲线；在数据库进行钡4 量数据存储的同时，使用打印机以裘格的形式输出数据库中已经保存的数撵。这样体现了嫩拟仪器功能强大、灵活多变的特点，实现了自动测试功熊。皇海海事大学硬士磷究生学缝论文3 1 2 系统结构图图3 1 自劫测试系统体系结构图f i g 3 - 1s y s t e m d i a g r a m o f t h c a t s圈3 1 所示怒分布式鑫动测试系统的体系结构，它幽一台作为主控祝豹鼹务器、多台客户机和三台测量仪器以及打印机组成。服努器中安装一块n i 公司的p c i - g p i b 接口卡，并配有专门的驱动程序，符合e b 4 8 8 2 的通信标准，支持中鼗，串行、并露患名揉露，簿戳进行字符率秘整登数缀软及a s c i i 字符支释等多种数据传输。服务器通过g p i b 通信电缆与3 1 9 3 型电力计、g s p - - 8 2 7 型频谱仪和t d s 5 0 3 2 b 型数字示波器三台程控测量仪器连接，外加输出打印机组成g p i b 总线瓣。多套客户凝遽遘蔗壤圈与鞭务器耀连，缀袋一令竞熬豹分袁式垒渤溺试系统。由于测试系统的测量数据都取自于测覆仪器，仪器采集到的测豢数据在专用寄存器中保存，系统定时读取寄存器中的数据。在g p i b 总线数据传输速率允 譬鹣范围内，搬掭仪器的数撼采集周期，定瓣读取测蠹仪器靛测量数据，霹以傻测试系统与羲l 羹仪器傈持同步。因诧系统豹测量稽度和懿时性完全取决予测量仪器，能满足工稷戚实验要求。3 + 2 程控嚣试饺器耍使一台测试仪器能在自动测试系统中按照控者的器求工作，这螽仪器必须锈够接受控者瓣疆整撵令( 数字式豢令) ，羚缝按照攒令戆要求改交槎应豹溪l 塞状态，如工作模式、功能、激程和输出方拽等，这种仪器称为可程控测量仪器。上海海事大学硕士研究生学位论文本系统程控仪器可程控的内容包括以下几项：( 1 ) 、设定仪器的工作方式、状态、参数等。例如，设置电力计的接线方式、电流和电压的量程等；( 2 ) 、随时启动或停止仪器的工作；( 3 ) 、控制仪器的工作过程，例如控制频谱仪的采样、保持、转换等过程；( 4 ) 、选择和控制仪器的输入和输出，例如选择示波器的输入输出通道以及输入输出信号的种类、幅值和频率等：( 5 ) 、测量数据的保存。下面简单介绍一下本系统使用的程控仪器。3 2 1 电力计电力计采用h i o k i 公司的3 1 9 3 型p o w e rh i t e s t e r ，它内置了低通滤波器，能够进行从单相到三相四线的电力测量。电力计主要负责测量电力推进船舶电网的各项实时参数，并进行谐波分析。电力计的操作界面包括：测量屏( m e a ss c r e e n ) 、状态屏( s t a t u ss c r e e n ) 和软驱屏( f d ds c t c c n ) 。电力计测量屏用于被测参数的显示，被测参数包括：( 1 ) 、电压( v o l t a g e ) ：相电压和线电压( u i u 3 ，u 1 2 ，u 2 3 ，u 1 3 ，u 1 2 3 ) ：( 2 ) 、电流( c u r r e n t ) ：相电流和线电流( 1 1 1 3 ，1 1 2 ，1 1 3 ，1 2 3 ，1 1 2 3 ) ，电流和电压有两种显示方式：瞬时值和有效值，两者可以通过按钮进行切换；( 3 ) 、功率( p o w e r ) ：有功功率( p 1 p 3 ) 、无功功率( q i q 3 ) 和视在功率( s 1 s 3 1 ；( 4 ) 、功率因数( p o w e rf a c t o r ) ( 1 3 ) 和相位角( p h a s e a n g l e ) ( 巾1 q b3 ) 、频率( f r e q u e n c y ) ( f 1 f 3 ) ；( 6 ) 、积分电流( i n t e g r a t i o nc u r r e n t ) ( i i l l 丑1 3 ，+ m 1 + m 3 ，一m 1 一i h 3 ) ；( 7 ) 、积分功率( i n t e g r a t i o np o w e r ) ( w p l w p 3 ，+ w p l + w p 3 ，一w p l 一w p 3 ) ；( 8 ) 、负载因数( l o a df a c t o r ) ( l f i i _ , f 3 ，l f l 2 ，l f 2 3 ，l f l 2 3 ) ；( 9 ) 、测量峰值( 电流或电压) ( i u p l ，呻i ) ；( 1 0 ) 、电机功率( m o t o rp o w e r ) ( p m ) ；( 1 1 ) 、效率( e f f i c i e n c y ) ( t l1 r 1 2 ) 。另外，测量数据不仅能以数值形式显示，还能以波形曲线的形式显示，方便使用者观察和分析。上海海事大学硕士研巍舞学位论文状态鬓瘸予邀力诗潮蘩状态熬设置，囊瑗磐下矮鏊豹没置：( 1 1 、设置接线方式。电力计共有六个测量通道，按照测量骚求将电力计与测量对象避李亍连接，然爱溪过状态漭设置遽接方式，霉强愆耀个或三令逶灌缀合起来进行测量。所有可能的接线方斌如表3 1 所示，其中i c h 一6 c h 分别表示魄力诗懿6 令溅耋逶遴，i p 2 w , 1 p 3 w , 3 p 3 w , 3 p 4 w , 3 v 3 a 努裂表拳为溺量一棚两线、一相三线、三相三线、三线四线、三电愿和三电流的接线方式：表3 1 电力计接线方式l c h2 c h3 c h4 c h5 e h6 c h11 p 2 w1 p 2 w1 p 2 w1 p 2 w1 p 2 w1 p 2 w2l p 3 w 3 p 3 wl ，2 w熏p 2 ￥矿i p 2 wl p 2 w31 p 3 ，3 p 3 w1 p 3 w 3 p 3 w1 p 2 w1 p 2 w4l p 3 w 3 p 3 w1 p 3 w 3 p 3 w1 p 3 w 3 p 3 w53 v 3 a ，3 p 4 w1 p 2 w1 p 2 w1 p 2 w63 v 3 a 穆p 4 w1 p 3 w 3 p 3 wl p 2 w73 v 3 a ，3 p 4 w3 v 3 a ，3 p 4 w( 2 ) 、设定电流和电压参数的测量范围。当测量值在范围内时，参数用黄色字体显示；测量氆大予上黻静1 2 0 对，该参数将按越赛处理，麓红色字体显示；停) 、设定积分功黥。开启绒关闭电流和功率对聍澜静积分劝髓；( 、设定谐波测量和选择滤波器。开启或关闭谐波测量功能，根据测量要求选择合潦的滤波器，魏 最通滤波器( f ) ，辩捅滤波器( p 珲) 等；渤、设定参数平均模式。时间平均、线性平均和指数平均；鳓、设定效率的计算公式。指定效率计算公式豹分子和分母；( 7 ) 、选择每一个通道峰值测量时的对象。电流或电压：f 8 ) 、设定甄感器变阮。设怒输入端窀压互懑器( p t ) 、电流互感瓣( c r ) 筋换算公式：穆) 、设定魄力计瀚系统葑寸闻。软驱屏是把测嫩参数保存到软擞上的操作界面。测量数据既可以e x c e l 电子表穆的形式保存到软盘上，也可鞋瓣时谴波形图、谐波波形黼形式保存翻软擞上。保存的时间和频度分为三种方式；定时保存( t i m e r ) 、实时保存( r e a lt i m e ) 和戳一定的辩阉阔隔保存( i n t e r v a lt i m e ) ，可越在狭态屏中设定。上海海事大学硕士研究生学位论文3 2 2 频谱分析仪频谱仪采用固纬( g o o d w i l l ) 公的i n s t e kg s 卜8 2 7 型频谱分析仪( s p e c t r u ma n a l y z e r ) 。该纹器綦予集成瓣羝嗓畿浚诗，舞溅羹撬供了援裹熬射频( 醛) 毪能，频率范围：9 k h z 2 7 g h z ，输入范围：1 0 5 d b m + 2 0 d b m ，高性能噪皆参考基壤：1 4 0 d b m h z ，薅辑菝宽f r b w ) 3 瑶3 0 k 3 0 0 k , 4 m h z 。聚骞专门熬r s * 2 3 2串行口和g p i b 接口以及6 4 k 1 9 2 m 的外部参考时钟输入接口。该仪器癸鸯卡分强大懿溺垂臻黢，主要镪括：( 1 ) 、1 0 组游标量测功能，实现动态标记，内凝的波峰探钡4 器可以跟踪峰值信号；功、努割援窑动能，双窑西鞫懿测豢两夺镕鼍；( 3 ) 、功率测缀功能，a c p r ( 相邻频道功率比测量) ；o c b