可程控仪器LXI接口设计实验-实验指导书-20121219

1、普通高等学校实验教学讲义可程控仪器 LXI 接口设计实验实验指导书电子科技大学现代测试技术实验室2012年 11月编目录1 实验目的 12 实验任务 13 实验设备 14 实验原理 24.1 可程控仪器数字接口 LXI 24.1.1 LXI 的基本特性 34.1.2 LXI 设备分类 34.1.3 LXI 系统模型 44.1.4 LXI 接口电路设计要点 44.2 IEEE488.2消息交换控制协议 54.2.1 消息交换控制构成机制 54.2.2 消息交换操作流程 134.2.3 小结 204.3 程控仪器标准命令 214.3.1 SCPI 的目标224.3.2 SCPI仪器模型224.3.

2、3 SCPI 命令集234.3.4 SCPI解析过程265 实验内容 286 预习要求 287 实验报告要求 281 实验目的1) 理解LAN工作原理，可程控仪器的程控原理；2) 掌握可程控仪器接口电路的设计方法，消息交换接口程序设 计方法；3) 掌握一种电路的设计工具和所选芯片的软件开发工具；4) 学会编写项目设计方案，包括总体方案、硬件方案、软件方 案；5) 设计并实现满足 LXI 标准和消息交换控制协议的接口电路板。2 实验任务1 ) 撰写可程控仪器 LXI 接口电路设计方案2) 完成实验方案答辩 ;3) 完成可程控仪器 LXI 接口电路原理图设计；4) 完成可程控仪器LXI接口电路PC

3、B板设计安装；5) 参考SCPI,设计一个简单的可程控仪器命令树；6) 完成消息交换控制接口固件程序设计；7) 完成功能演示程序设计；8) 提交运行正常的软件硬件系统；9) 撰写实验报告，完成实验报告答辩。3 实验设备1 )计算机；2) 集线器或交换机3) 示波器；4实验原理可程控仪器接口标准分层模型:标准程控命令（SCPI）消息交换控制协议（MEI、SR）标准数字接口总线（GPIB、RS232、LXI、VXI、PCI。图4-1可程控仪器接口标准分层模型标准数字接口总线实现设备之间的相容连接，提供自动测试系统 内部各设备间的程控命令与响应数据交互的物理通路。消息交换控制协议实现可程控仪器内部对

4、程控命令的解释执行、 测量数据的编码发送、仪器内部状态事件的跟踪报告。规范仪器内部 消息交换的整个流程。标准程控命令，定义了可程控仪器的公用命令、测量指令、子系 统命令。为仪器的程控操作制定了共同的命令集。规范了仪器程控命 令的具体实现。4.1可程控仪器数字接口 LXILXI （ LAN-based Extensions for Instrumentation）是以 LAN为基础，建立在IEEE802.3（以太网）和IEEE1588（TriggerBus）之上，为 高效能的仪器提供了一个自动测试系统的LAN模块化平台。它是作为以太网技术在测试自动化领域的应用扩展中新的测量仪器接口标准， 其具体

5、思想是将成熟的以太网技术应用到自动测试系统中，以替代传 统的测试总线技术（如VXI、PXI、GPIB等）。4.1.1 LXI 的基本特性1) 支持太网标准协议。包括( TCP/IP, DHCP, URL / IP addresses, Dynamic DNS, Auto-MDIX )2) 支持软件标准接口。包括( IVI driver, VXI-11 )3) 支持设备网页浏览(web-server),通过IE浏览器能够访问设 备同时得到设备的基本信息4) 物理上对系统功率,散热,前面板指示灯,以及复位按钮有详 细的定义5) 对不同种类的设备对触发标准有不同的定义4.1.2 LXI 设备分类LX

6、I 标准定义了三种类型的仪器, 这三种类型仪器可以在测试系统 中混用。C类仪器：独立型仪器或台式仪器，它们用 LAN代替GPIB，具 有LAN的所有能力，并且把 Web接口(具有XML )用于仪器设置和 数据访问。为简化编程，C类仪器提供IVI驱动程序API (应用程序接 口)。B 类仪器：该类仪器可用于分布式测量系统。符合 C 类仪器的要 求，并包括 IEEE 1588 同步。A类仪器：该类装置除满足 C类和B类仪器要求外，还另外增加了 两项属性：快硬件触发总线和合成仪器工作模型。三类仪器中最简单的是 C类仪器，它是进入LXI的基础，本实验 主要涉及的是如何为仪器扩展 LAN 接口，设计 L

7、AN 接口电路，实现 控制机和仪器扩展 LAN 接口的通信，作为本实验在软件方面的进一步 深入，可以考虑在该接口的基础上实现 WEB 浏览。4.1.3 LXI系统模型LXI系统的构成如图所示:图4.2 LXI系统构成示意图LXI设备通过网络互连技术，在物理上实现设备间的互连，通过 网络接口实现数据的通信，可程控仪器增加网络接口，借用成熟的网 络互连技术，可方便的实现自动测试系统的互连。4.1.4 LXI接口电路设计要点可程控仪器LXI接口电路结构设计如下图所示:处理器LAN接口：实现与LAN总线的电气相容连接。处理器：实现LAN设备的特定功能，并完成 SCPI命令解析。4.2 IEEE488.

8、2消息交换控制协议消息交换控制协议给出器件处理程控消息和响应消息的 严格行为准则，协调控制器与器件之间的通信行为，约束器件间的消 息通信。消息交换控制协议建立在控制器器件模型之上。控制器器件模型 如下如所示：图4-4控制器器件模型消息交换控制协议由消息交换控制机制和消息交换操作流程两部 分构成。消息交换控制构成机制消息交换控制构成机制由消息交换功能构成模型来说明。消息交 换功能构成模型如下图所示：数字接口总线图4-5消息交换功能构成模型数字接口总线：提供可程控仪器与控制器之间的机械、电器相容连接。输入输出控制（IOC）：提供接口功能，实现可程控仪器数字接口的功能和运行相容连接。消息交换接口（

9、MEI）:处理发到器件功能和从器件功能来的所有与器件功能相关的消 息。器件功能（DF）：（1）接受来自MEI的合法的、可执行的器件消息单元，产生相 应的远控操作；（2）接受来自MEI的有效询问请求，并返回响应数据去MEI ；（3）向状态报告框反映有关器件功能状态消息。状态报告（SR）:（1）接收来自MEI的错误状态和DF的状态消息；（2）产生 STB;（3）产生状态报告事件。421.1 消息交换接口消息交换接口如下图所示:图4-6消息交换接口421.1.1 输入缓冲器输入缓冲器是仪器内部存储器空间的一部分，采用“先进先出（FIFO）”数据结构。当器件同GPIB总线挂钩时，I/O控制把DAB、E

10、ND和GET按接收的顺序放入输入缓冲器。如果缓冲器装满了数据， 就置ib-full （输入缓冲器满）消息为真，输入缓冲器不应该溢出。如 果缓冲器装满而器件又处 LACS态，它就不让AH进入ACRS态（就 是RFD抑制），而暂停接收器件消息。语法分析程序（parse）将按数 据装入缓冲器的顺序，以与语法分析程序能力和命令执行相适应的速 率，从缓冲器中取出DAB、END和GET等数据。数据拜特取空之后， 缓冲器应该置ib-empty （输入缓冲器空）消息为真。输入缓冲器应该有等于或大于零拜特的长度 （或称深度）。缓冲器 的长度可以是固定的拜特数；当然它的长度也允许可变。在选择缓冲 器长度时，器件设

11、计者必须考虑器件的应用。缓冲器的操作对用户应 用程序应是透明的。接收程控消息比执行它们快的器件应该有足够长 度的缓冲器，以允许存储适当规模的程控消息或数据。4.2.1.1.2 语法分析程序语法分析程序是器件的一个逻辑部分。它从输入缓冲器中读取DAB、 END 和 GET 消息，并对这些消息进行语法分析。所谓语法分 析就是分离出器件消息的各个句法元素，把合法的句法元素转换成执 行控制框可识别的 “内部表示码”。已经语法分析的程控消息或程控消 息单元全部或部分的器件内部表示码就是语法分析程序传给执行控制 框的“已作语法分析的消息元素” 。在语法分析时，如果在程控消息中 发现有语法错误、非法题头或参

12、数、插有 GET消息等，语法分析程序 将向状态报告框报告“命令错误” 。一旦发现命令错误，器件应该根据 先期可分析的消息元素的器件有关部分的状态决定做些什么动作，例 如是放弃还是试图再执行先期可分析的消息元素。当检测到合法的END或程控消息结束符、或者合法的 GET、或者来自触发控制框合法 的内部触发消息，语法分析程序就应该置eom （已检测到消息结束）消息为真。语法分析程序在 DAB 序列中发现了有效的询问程控题头、 在宏定义或 *DDT 定义的触发动作中发现了询问消息单元或要求产生 响应消息，它就应该设置query （询问检测到）消息为真。语法分析程序已经分析了全部先期消息，并再无有效的程

13、控消息 处理，它就应该设置p-idle （语法分析程序空闲）消息为真。如果语法 分析程序是等待执行控制框完成先期“已作语法分析的消息元素”的 处理而被迫暂停语法分析，它就应该设p-blocked（语法分析程序阻塞） 消息为真。在语法分析过程中发现有命令错误，语法分析程序可放弃 当前整个程控消息，也可在收到上述分界符时执行复位操作，从而继 续分析后续可分析的消息。4.2.1.1.3 执行控制 消息交换控制接口图中的“执行控制”框接收来自语法分析程序 的“已分析消息元素” （或称内部表示码） ，进而处理“共轭参数”、在 产生响应消息之前要求器件执行动作的“询问”和保证与控制器同步 的“器件同步命令

14、” ，最后生成“可执行消息元素” 。执行控制框确定 什么时候器件已经持有了执行命令足够信息。当聚集了起动器件动作 的足够信息时，执行控制框就传送“可执行消息元素”给器件功能框。 此后，它就等待器件完成“顺序命令”动作的结果，或连续处理“重 叠命令”。可执行消息元素指令器件功能实现某一器件特定动作， 这可能是 一个“有效询问请求” ，也可能是一个“非询问可执行消息元素” 。有 效的询问请求要求器件功能框产生响应数据、 传送给响应格式化程序。 而非询问元素仅实现器件特定动作，但不传送响应数据。一个程控消 息单元应该产生一个可执行消息元素，但也可能产生多个可执行消息在处理“已分析消息元素” 过程中，

15、如果检测出非法的程控数据、 或者某些器件功能条件不适于执行的有效程控消息，执行控制框将传 送“执行错误（ Execution Error ） ”给状态报告框。如果接收到 pon 或 dcas 消息，执行控制将复位。执行控制框准备传送有效询问请求给器 件功能，但器件功能和响应格式化程序还在处理先期的有效询问请求， 此时它应该设置ec-blocked （执行控制阻塞）消息为真，以示暂停执行 操作。当所有命令已经执行，执行控制准备从语法分析程序接收新的消息元素时，它应该置ec-idle （执行控制空闲）消息为真。4.2.1.1.4 响应格式化程序图 4-6 中的响应格式化程序接收来自器件功能的 “响

16、应数据”，根 据有效询问请求把响应消息元素的内部表示码变换成符合响应消息句 法规则的“响应消息元素”数据拜特序列。响应格式化程序应该用响 应消息单元分界符按单元地定界响应消息中的全部响应消息单元，并 用响应消息结束符来结束最后一个响应消息单元。如果格式化程序准备把一个响应消息单元放入输出排队序列， 但 输出序列又是满的，它就应该设置 rf-blocked （响应格式化程序阻塞） 消息为真，以此暂停执行操作。4.2.1.1.5 输出序列图 4-6表示的输出序列是仪器内部的一个存储器空间。它存储响 应格式化程序放入的器件到控制器的响应消息 DAB和END，直到控 制器读响应消息时 I/O 控制才取

17、出这些数据拜特序列。器件设计者应能提供足够大输出序列存储空间， 以便处理较长的 响应消息元素。实际长度选择将取决于器件的性能，像 NH4450 留有 300个拜特空间作为输出序列。 为了防止实际缓冲器溢出， 器件设计者 可以分段格式化较长响应消息元素，分批放入输出序列，当然控制器 也可以分批读取。例如，NH4450虽只有300个拜特空间，但采用适当 措施也能处理大于 300 个拜特的数据块。总之，输出序列长度与操作 方式必须协调一致，否则会造成“停滞（ dead lock）”。一旦输出序列存入一个以上的拜特，就应该置MAV （消息可资用）消息为真，并且传给状态报告框。当装满数据拜特，输出序列应

18、 该置 oq-full （输出序列满）消息为真。4.2.1.1.6 触发控制这个功能框是器件传送的。因为可以避免违反命令执行秩序规 则，因而触发控制可以用硬件高速执行 GET接口消息。如果把get消 息经语法分析程序处理，则输入缓冲器、语法分析程序、执行控制等 功能框会消耗附加处理时间，这样不但get消息执行速度慢，而且给系 统同步带来困难。如果选择触发控制框，GET消息不直接传入输入缓 冲器，而是把get送到触发控制框。当ib-emptyA p-idle A ec-idleA get=1, 触发控制把本地“触发(Trigger)”消息传送到器件功能等有关部分， 可高速、同步执行 GET 接口

19、消息；否则，仍将 GET 消息装入输入缓 冲器，只能低性能执行 GET。4.2.1.1.7 消息交换控制消息交换控制表示了各功能框间挂钩控制消息的互相连接。 它处 理挂钩控制捎息，以使器件消息交换有序执行。根据输入挂钩消息关 系决定产生“询问错误( Query Error)”。4.2.1.2 状态报告消息交换控制协议规定了可程控仪器内部的状态报告结构的实现 和运行机制。可程控仪器内部状态报告结构如下图所示4z-ffi j-nbM Wrf HiriM Pnilflatus- myt* 40*flia>rI nhM *70SeFM« Peque5l&«t *Ri&

20、gt; 'SFK?图4-7可程控仪器内部状态报告结构协议规定了仪器的状态报告字节（STB）的内容和管理方式。STB的bit6为MSS,用于向控制器报告仪器的是否有要报告的状 态事件发生。bit5为ESB，用于向控制器报告标准事件寄存器中有被使能的标 准事件发生。bit4为MAV，用于向控制器报告仪器的输出队列（0Q）中有等 待发送的数据。STB的其它bit在消息交换控制协议中没有定义，可由用户自行定 义。STB的读取和管理，由公用命令实现。消息交换控制协议规定了仪器标准事件状态报告的实现方式和管 理方式。定义了可程控仪器内部 8 种标准状态事件，标准状态事件寄 存器跟踪这八种事件， 通

21、过 STB 的 ESB 位向系统控制器报告被使能的 状态事件。状态事件的使能，通过标准事件使能寄存器实现。标准状态事件寄存器的读取和管理，由公用命令实现。4.2.2 消息交换操作流程 消息交换控制协议规定了消息交换操作实现的流程，以状态图的 形式运行。其中，规定了正常操作的流程、出错与违约的定义和处理 方式。在消息交换接口中，由消息交换控制程序（ MEC）实现消息交 换操作流程。有三种情况会引起出错和违约： 死锁、中断、无结束。消息交换控制程序通过状态机跟踪消息交换过程，监测以上三种 情况的出现， 并根据错误处理方式恢复消息交换控制过程的正常运行。elmi; TRLJ af pm TRUEEN

22、ETiAUZKIDLEw-ii lunf lir rufAiJigi!«<> "mu e *B_-1 !1 j, 律I ! brq FAJjE :biv TRUE or g<it TRUE De il>-uply FALSKREADbrt THUE anil 晌甲 FALSE indFAIR tnd NHmptrTWKIWIRMJNATEII： (Qm-rv Bi r)i Mt tarq FALSE：WIDTRITUO mnul r&ciivLflii；, pur雜f ind.料rEilwn pmtrul acUwbr(|Tll!UK 期沁

23、bav FA| Sf： MildFA4-SE °nd ib-pfltpiy TRUE ITNTRRMINATEn iQun>' Kiro y tfrtbni FALS£M1CV ， IBK * * i"口 *八严於 1/0 mnE nwkiK. pEtr1J KAO LOCK, and nraiim cwitruldicardui rcafxiniric(bav TK1；E or 畫哄 THLXi dmJIb-faJI TRIT indpxhlqwked TRUE midH-hlaektidmiEjindrbhked TLUJk&hd'

24、; 叶Ml TRUEDEADLOCKED iQary 忙“苛卜brg F2EquryTknt:vn TRUEabdRitavTRUEnr:跻 TRIT X i +y FALSE :IKTERJti rmn，fQuery Emir'T bix| FALSEQUERYI/O LMitnK nctmnf： parwr. PMtuUiun tonirol, vid nupdBMi fcnsHUftr hcUti!kxniTliiiB 町川 rmni f-'AJithirw TRI.EE tir1 : Frt TRI 疋 m:(<=« ; b-empty b'AL

25、hE -! tKTIlRRVPTEr ； Query Hrr；if J : ntbrq FAXKE：；1TRUL «nd haw FALSE MriPAIJ5E ind ilwnnpty TRUESENDL电 ojiLtni I araiding：; prscjr, cirTcuLjon eonLnl,. and m|Kirulr iartnFilLirr J|亡认“盹m ntlJK mid bnv FAUiK njkl ir*t FALSE ud lb-mTHireRESPONSEITO Gcnfirol BcndinjEi rsespanse formattw Ktl¥

26、«0a-n FALSE md : b»¥ MAJ And ； 严怛si TRUE IWTBRMPi/LiTO (Qwtj Knuri ； set tmy FALSE 卜g Tim or - ffttTKUE : INTERHUPreo : (UMeO Errorj J mil FAIE ；KMTwn.1DONEbav TRI H or gTRUBwkin* for rmxt eeu呻etiY brt( FALSE图4-8消息交换状态图4.2.2.1 消息交换控制基本原则消息交换控制三原则是：完整性、对应性、顺序性；完整性：保证程控消息（询问消息） 、响应消息的完整

27、性。1）控制器启动消息交换， 在传送完整的询问消息之后， 才应从器件读取相应的响应消息；2）器件在分析完完整的询问消息后，才应产生响应消息元素；3）控制器接收到完整的响应消息之后，才能发出新的程控消息 对应性： 器件对于收到的每个完整的询问消息，应产生唯一对应的完整的响应消息。1）一个询问消息单元可以对应多个响应消息单元， 但这些响应消息单元式固定唯一的（个数、顺序、种类） ；2）复合询问所对应的应是唯一对应的复合响应消息；复合响应消息的顺序应对应复合询问消息的顺序。3）复合响应消息若超出Oq的存储能力，则MEI有关功能框进入阻塞态响应消息的产生可以有两种方式：立即产生，推迟产生（当控制器读取

28、时才产生） 。顺序性：器件必须按接收程控消息元素的次序来分析、解释执行所含的命 令：可以单个执行先收到的可语法分析的消息元素，也可以到收到分 界符、结束符时执行整个程控消息；先收到的先执行，在先期收到的程控消息单元执行完毕前，不应 执行任何程控消息在执行连续的程控消息单元之前，应执行已知的全部程控消息。程控消息的执行时序有两种：顺序命令、重叠命令；顺序命令：前面所有命令执行结束，下一命令才能开始执行；重叠命令:前面所有命令开始执行后，下一命令就可以开始执行；对GET消息，器件应按执行程控消息元素相同的次序执行GET消息。如果在执行程控消息之前收到 GET，则推迟执行GET0422.2 消息交换

29、正常操作消息交换的正常操作过程如下图所示：图4-9消息交换操作过程示意图表4-1 xx正常的操作流程状态表助记符名称说明IDLE空闲态产生初始化动作，等待接收消息READ读态收到程控命令读、语法分析、执行消息QUERY询冋态收到有效询冋继续READ态动作并格式化，存储响应消息以备发送SEND发送态控制器读响应数据，但程控命令未分析完 分析执行询问消息并格式化，发送响应消息RESPONSE响应态分析完完整的程控命令 格式化、发送响应消息DONE完成态<响应消息结束符 > 已发送 等待下一个消息422.3 消息交换出错与违约消息交换的出错和违约处理操作过程如下图所示 ：DEADLOCK

30、12QUERYIDLEREADDONESEND2 'RESPONSE2；.1 1 DeadLockUn termi nated图4-10消息交换出错和违约处理示意图有三种出错和违约状态：死锁，无结束，中断死锁：原因(在 QUERY 态出现下面条件)oq_full & rf_blocked & ec_blocked & p_blocked & ib_full& (bav | get) = TRUE操作：向状态报告框 报告“询问错”；Parse和EC继续工作；丢弃响应消息；可以通过清空 Oq 和复位 RF 而脱离 DEADLOCK 态。无结束：原因：

31、IDEL 或 READ：brq & (!bav & !get & ib_empty) = TRUESEND：!eom & (!bav & !get & ib_empty) = TRUE操作：在“标准事件状态寄存器”中设置“询问错误” 位；清除 Oq；选择地执行来自不完整消息中的任意 程控消息单元 元素。(同一消息中的前面所有消息应被执行)丢弃任意部分分析过的 程控消息单元 ，以便Parser能准备好去 分析一个新的 程控消息单元 ；置 brq=FALSE；MEC 进入 IDLE 态。中断：原因：在 QUERY 态：eom & ( bav

32、| get | !ib_empty ) = TRUE在 SEND 态：eom & (bav | get | !ib_empty ) = TRUE在 RESPONSE：bav | get = TRUE操作：在“标准事件状态寄存器”中设置“询问错误”位；清除 Oq；复位EC和RF,以便当器件收到一个新的询问消息单元时能发出 正确的响应消息；置 brq=FALSEMEC 进入 READ 态；4.2.3 小结消息交换控制操作有七个状态：(IDLE) (READ)(QUERY) (SEND) (RESPONSE) (DONE)(DEADLOCK) 在消息交换控制操作中有三个标准动作INTIALI

33、ZEUNTERMINATEDINTERRUPTED在消极交换接口 MEI 中，会检测出三种错误类型命令错误 (Parser)执行错误 (EC)询问错误 (MEC)(DEADLOCK) (UNTERMINATED) (INTERRUPTED) 在消息交换控制接口 MEI 的设计中，需要设计实现 4 个程序两个 数据结构：4 个程序是：Parse:语法分析器；EC：执行控制；RF:响应格式化器；MEC :消息交换控制；两个数据结构是：IB :输入缓冲器；0Q:输出队列；在状态报告SR的设计中，需要构建状态报告字节 STB和标准事 件状态寄存器ESR的管理机制。4.3 程控仪器标准命令GPIB 器件

34、消息标准( IEEE 488.2)使程控仪器器件消息的数据编 码与格式、 命令功能元素与编码句法、 消息交换控制等实现了标准化， 但由 IEEE 488.2 只涉及了用语法和数据结构连接的消息通信功能层， 以及用公用命令和询问连接的公用系统功能层，即它主要涉及程控仪 器的内务管理功能而并不涉及器件消息本身。由于 IEEE 488.2 仅仅是 定义了用于程控仪器内部基本操作控制的少数公用命令语义，具体仪 器配置的特定程控命令和响应消息语义仍留给仪器设计者自行设定， 因而这种器件消息的非标准化给编程人员造成很大困难。一方面，两 台均遵循 IEEE 488.2 的类似的仪器，可能具有完全不同的命令集

35、；另 一方面，随着仪器型号的增加，具体仪器程控命令集也不断增加，相 应地，仪器用户要花费很多时间学习仪器程控。这样，制造者和用户 的投资都不能延伸利用，因此寻求程控仪器器件消息进一步的标准化 成为了发展自动测试系统过程中必须解决的问题。1990年 4月，由国际上九家仪器公司推出的建立在 IEEE 488.2 基础上的“可程控仪器标 准命令 SCPI( Sta ndard Comma nds for Programmable In strume n)，较 好地解决了这一问题。431 SCPI的目标SCPI的总目标是节省自动测试设备程序开发时间， 保护设备制造 者和使用者双方的硬、软件投资，为仪器

36、控制和数据利用提供广泛兼 容的编码环境。这个广泛兼容的编码环境是指：SCPI仪器程控消息、响应消息、状态报告结构和数据格式均有标准化的定义，其使用只与 仪器测试功能及仪器性能、精度相关，而不考虑仪器硬件组成、制造 厂家、通信物理连接硬件环境和测试程序编制环境。（1）程控命令面向测试功能（信号），而不是描述仪器操作（2）减少类似测试功能的控制方法是保证编程相容性的关键（3）在与通信物理连接层硬件无关的高层次上定义程控消息（4）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（5）具有可缩性，可适应不同规模的测量控制（6）SCPI的可扩性，使其成为“活”标准4.3.2 SCPI仪器模型针

37、对SCPI命令是描述测试功能（或称信号），而不是仪器硬件组 成、技术手段和前面板控制，SCPI提出了一个描述仪器测试功能的通用仪器模型，如图4-11所示数攥总线亠数娠总线*图4-11程控仪器模型程控仪器模型表示了 SCPI仪器功能逻辑和分类。这种分类提供各 种不同类型仪器可利用的各式各样的 SCPI命令的构成机制和相容性。图4-11上半部分反映仪器测量功能(Measurement Function),其中，“信号路由选择”用来控制信号输入通道与内部功能间的路径，当输 入通道间存在路径时，亦可选择；“测量功能”是这部分的核心，它可 能需要触发和数据存储；“格式化”部分用来转换数据的表达形式，当

38、数据需要向外部接口传送时，必须格式化。图4-11下半部分描述信号源的一般情况，其中，“信号产生”功能(Signal Generation Function) 是这部分的核心，它也经常需要触发和数据存取，格式化部分送给它 所需形式的数据，其产生的信号经过路由选择输出。433 SCPI命令集SCPI可编程仪器标准命令是一种用来控制仪器的命令语言。它可 用一种标准方式来描述各种各样的仪器功能，其中规定了在控制器到 仪器和仪器到控制器之间的信息交换层消息的构造和内容，因而使各 类不同的仪器更容易被理解和使用。同时 SCPI是一种“活”的标准， 可以满足新仪器和新技术的需要。SCPI命令可分为仪器公用命

39、令和仪 器特定控制命令两个部分。(1)SCPI仪器公用命令SCPI把IEEE 488.2要求仪器必须执行的公用命令作为 SCPI仪器 公用命令，这些公用命令用于控制仪器的某些基本功能操作，其句法 和语义遵循IEEE 488.2的规定。SCPI仪器公用命令如表4-2所示。表4-2 SCPI公用命令简表命令功能描述*CLS清除状态(Clear Status Comma nd)*ESE标准事件状态使能(Sta ndard Eve nt Status En able Comma nd)*ESE?标准事件状态使能查询(Sta ndard Eve nt Status En able Query)*ESR?

40、标准事件状态寄存器查询(Sta ndard Eve nt Status Register Query)*IDN?仪器标识查询(Identification Query )*OPC操作完成( Operati on Complete Comma nd )*OPC?操作完成询问(Operation Complete Query)*RST复位(Reset Comma nd)*SRE服务请求使能(Service Request En able Comma nd)*SRE?服务请求使能查询(Service Request Enable Query)*STB?读状态字节查询(Read Status Byte

41、 Query)*TST?自测试查询(Self-Test Query)*WAI等待操作完成(Wait-to-Co ntinue Comma nd )(2) SCPI仪器特定控制命令SCPI仪器特定控制命令用于控制仪器“源”和“测试”功能操作'SCPI的27个主支干命令关键字(长型格式助记符，按字母顺序排列)与基本功能概貌如表4-3所示。表4-3 SCPI主支干命令简表关键字基本功能测量指 令CONFigure组态。设置仪器，以执行相应测量。FETCh?取数。重新获取仪器数据，并将数据置于输出缓冲器。READ?读。实现对刷新数据的取数 (FETCh?)操作，数据采集和后期处 理。MEASu

42、re?测量。设置、触发数据采集并进行后期处理。子系CALCulate计算。完成采集后期数据处理，有16个分支。CALibratio n校准。完成系统校准，有11个分支。CONTrol控制。主要用于测试和过程控制环境条件下机电仪器的通断操 作，有11个分支。统命令DIAG no Stic诊断。为仪器维护提供诊断树节点。DISPlay显示。控制图、文与迹信息的显示选择和表示方法，有7个分支。FORMat格式。为传送数值和矩阵信息设置数据格式，有4个分支。HCOPy硬拷贝。控制至外置仪器的绘图与打印操作的设置，有9个分支。INPut输入。控制检测器件输入口特性，有14个分支。INSTrume nt仪

43、器。提供识别和选择逻辑仪器的方法，有7个分支。MEMOry存储器。管理仪器存储器，有11个分支。MMEMory海量存储器。为仪器提供海量存储能力，有14个分支。OUTPut输出。控制源输出口特性，有13个分支。PROGram程序。仪器内部程序控制和管理，有3个分支。ROUTe路由。仪器的信号路径选择，有7个分支。SENSe检测。控制与信号特性无关的仪器检测功能的特定设置，有25个分支。SOURce源。控制与信号特性无关的源功能的特定设置，有23个分支。STATus状态。控制SCPI定义的状态报告结构，有3个分支。SYSTem系统。实现仪器内务辅助管理和设置全局组态，有21个分支。TEST测试。提供标准仪器自检程序，是IEEE 488.2 *T