基于多總線的自動檢定／校準測試系統設計

隨著測試和測量領域中計算機技術的不斷滲透，儀器系統中將更多地采用目前流行的總線類型，如通用接口總線(GPIB)和串行接口總線，以及新近出現的以太網、USB和IEEE 1394等通信總線。電子儀器的數量和類型正在日益增加，增強了計量檢測部門檢定／校準工作的難度與強度。需要建立能夠自動檢定／校準電子儀器的測試系統，從而快速、準確地對電子儀器進行檢定／校準。
自動檢定／校準電子儀器的系統中將涉及到多種接口總線類型的儀器，各種儀器的供應商也不同。目前各大電子儀器制造公司已推出了一些具有代表性的自動檢定／校準軟件系統產品。但存在一些不足：(1)必須使用特定型號的GPIB接口卡作為計算機和儀器之間的互連接口設備；(2)有些軟件是針對使用特定公司的電子測量儀器作為標準儀器而設計的檢定／校準系統，存在通用性問題。這些原因使自動檢定／校準系統的應用受到限制。為此，解決多種接口總線類型的儀器與計算機之間的直接通信，使檢定／校準測試系統軟件具有通用性，構建基于多總線的自動檢定／校準測試系統是能夠滿足計量部門電子儀器自動檢定／校準的解決方案。

1 自動檢定／校準測試系統設計方案
1．1 系統硬件組成
自動檢定／校準測試系統的硬件平臺由控制計算機、可程控的被檢儀器、標準儀器和連接這些設備的互連總線組成。典型的系統硬件組成，如圖1所示。以示波器的檢定／校準為例，其中，控制計算機選擇帶有GPIB，RS232，VXI，USB，LXI接口的微型計算機。示波器為系統中的被檢儀器，用于測量標準儀器輸出的信號。系統中的標準源儀器輸出標準信號。所有這些儀器必須是帶有互連接口的可程控儀器。

組建檢定／校準系統時，根據儀器的不同接口類型選擇儀器與控制計算機的連接方式。可以通過接口卡直接與計算機相連，或者使用橋接器、接口轉換器連接儀器。配備有USB接口的儀器，可以方便的連接在計算機的USB接口上。LXI接口儀器可以連接在與控制計算機相連的交換機上，也可以將其他接口儀器通過轉換器轉化為LAN接口后連接至LAN集線器或交換機上。靈活的硬件連接方式，便于快速組建檢定／校準系統。
1．2 系統互連總線
過去20多年間，自動化儀器系統中已廣泛使用IEEE 488和通用接口總線GPIB。近年來，電腦配備均提供以太網絡、USB(通用序列總線)等接口。這些新的總線具有多項優良特性：易于使用(USB)、連結(以太網絡)。GPIB是專為儀器控制應用而設計的，擁有更強的功能與廣泛的使用者基礎，GPIB在未來的許多年仍會繼續存在。因為沒有一種總線技術能夠在儀器控制工業中位居于主導地位，制造廠商對于總線的集成速度緩慢。現今僅有數個儀器制造廠商在所制造的儀器中內建USB或以太網絡選擇界面。隨著PC技術的發展，將有更多新的總線可以應用于儀器控制。考慮到PC技術的迅猛發展，而測試測量儀器的生命周期相對較長，計量部門所組建的檢定／校準／測試系統，需要兼容多廠商多總線類型的儀器。
研究了在可程控測量儀器中廣泛使用的測量儀器總線，并根據各種接口在儀器控制領域的應用情況，文中主要采用GPIB，RS232，VXI，USB，LXI總線作為自動檢定／校準測試系統的互連總線。