計算機技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展,，促進了數(shù)字化儀器,、智能化儀器的快速發(fā)展。與此同時,，工程上也越來越希望將常用儀器設(shè)備與計算機連接起來組成一個由計算機控制的智能系統(tǒng)。而工程中常用儀器設(shè)備種類繁多、功能各異,、獨立性強，一個系統(tǒng)往往需要多臺不同類型的儀器協(xié)同工作,，應(yīng)用一般串,、并行接口難以滿足要求。為此,，人們從60年代就開始著手研究能夠?qū)⒁幌盗袃x器設(shè)備和計算機連成整體的接口系統(tǒng),。GPIB(General Purpose Interface Bus)正是這樣的接口，它作為橋梁,，把各種可編程儀器與計算機緊密地聯(lián)系起來,，從此電子測量由獨立的、傳統(tǒng)的單臺儀器向組成大規(guī)模自動測試系統(tǒng)的方向發(fā)展,。GPIB的用途十分廣泛,，現(xiàn)已廣泛用于計算機與計算機之間的通訊，以及對掃描儀,、圖像記錄儀,、存儲示波器" title="數(shù)字存儲示波器" target="_blank">數(shù)字存儲示波器、頻譜儀等儀器的控制中,。

1 系統(tǒng)組成及特點
　　典型的GPIB測量系統(tǒng)由PC機,、GPIB接口卡和若干臺(最多14臺)GPIB儀器通過標準GPIB電纜連接而成，如圖1所示,。系統(tǒng)具有以下四個顯著特點：
　　(1)GPIB接口編程方便,，減輕了軟件設(shè)計負擔，可使用高級語言編程,；
　　(2)提高了儀器設(shè)備的性能指標,。利用計算機對帶有GPIB接口的儀器實現(xiàn)操作和控制，可實現(xiàn)各種自動標準,、多次測量平均等要求,，從而提高了測量精度,；
　　(3)便于將多臺帶有GPIB接口的儀器組合起來，形成較大的自動測試系統(tǒng),，高效靈活地完成各種不同的測試任務(wù),，而且組建和拆散靈活，使用方便,；
　　(4)便于擴展傳統(tǒng)儀器的功能,。由于儀器與計算機相聯(lián)，因此可在計算機的控制下對測試數(shù)據(jù)進行更加靈活,、方便的傳輸,、處理、綜合,、利用和顯示,，使原來儀器采用硬件邏輯很難解決或無法解決的問題迎刃而解。
　　基于上述研究,，利用GPIB接口卡和帶有GPIB接口的存儲示波器組成了測試系統(tǒng),，如圖2所示。

2 系統(tǒng)組態(tài)及功能
2.1 GPIB接口性能
　　GPIB是一個數(shù)字化24腳(扁型接口插座)并行總線,，其中16根線為TTL電平信號線,，包括8根雙向數(shù)據(jù)線、5根控制線,、3根握手線，另8根為地線和屏蔽線,。GPIB使用8位并行,、字節(jié)串行、異步通迅方式,，所有字節(jié)通過總線順序傳送,。
2.2系統(tǒng)連接方式
　　圖3所示為GPIB總線與兩個獨立設(shè)備之間的連接圖。系統(tǒng)采用NI AT－GPIB/INT接口卡,，它是NI公司配備的符合VISA(Virtual Instrument Software Architecture)標準的GPIB接口,，在LabVIEW平臺上，利用NI提供的GPIB接口驅(qū)動程序和TDS420存儲示波器的驅(qū)動程序即可對系統(tǒng)進行組態(tài)與編程控制,。系統(tǒng)中每個設(shè)備(包括接口卡),，須有一個0到30之間的GPIB地址。GPIB接口卡設(shè)置為地址0,，儀器的GPIB地址從1 到30,。GPIB由一個控者(PC機)控制總線，在總線上傳送儀器命令和數(shù)據(jù),，控者尋址一個講者,，一個或多個聽者,，數(shù)據(jù)串在總線上從講者向聽者傳送。LabVIEW的GPIB軟件包自動處理尋址和其他的總線管理功能,。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)
　　測試系統(tǒng)應(yīng)用軟件分為三類：與GPIB設(shè)備通訊的子VI,；信號采集與處理子VI；處理各層界面和實現(xiàn)多媒體技術(shù)的子VI,。
　　在LabVIEW平臺上的GPIB編程有兩種方式,，即傳統(tǒng)的GPIB方式和針對即插即用協(xié)議(VXI plug & play)的VISA方式。本系統(tǒng)采用VISA方式編程,。VISA是虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)體系的簡稱,，它是在LabVIEW工作平臺上控制VXI、GPIB,、RS－232以及其他種類儀器的單接口程序庫,。采用了VISA標準，就可以不考慮時間及儀器I/O選擇項,，驅(qū)動軟件可以相互兼容使用,。大多數(shù)VISA功能模塊使用了VISA session參數(shù)，VISA session是每次程序操作過程的唯一邏輯標識符,。它標識了與之通訊的設(shè)備名稱以及進行I/0操作必需的配置信息,。
　　PC機通過AT－GPIB/INT接口卡與TDS420存儲示波器通訊的框圖程序如圖4所示。PC機通過GPIB接口卡給TDS420以命令,，而TDS420又通過它把控者(PC機)要求的數(shù)據(jù)反饋給控者,。通訊子VI包括VISA Open(打開通訊過程)、VISA Write(把數(shù)據(jù)串寫入指定設(shè)備),、VISA Read(從指定設(shè)備中讀入數(shù)據(jù)),、VISA Close(關(guān)閉由VISA Session指定設(shè)備的通訊過程，釋放系統(tǒng)資源)等功能模塊,，使用VISA功能模塊向指定設(shè)備(泰克TDS420數(shù)字存儲示波器GPIB接口)讀寫數(shù)據(jù)以實現(xiàn)通訊,。

　　信號采集與處理及各層界面設(shè)計均在LabVIEW平臺上，利用其各種強有力的功能模塊可以快速靈活地實現(xiàn)各種功能,。
2.4 測試系統(tǒng)功能
　　測試系統(tǒng)的具體功能如下：
　　(1)系統(tǒng)可直接讀取TDS420示波器的時域測量數(shù)據(jù),。TDS420示波器可進行十七項時域指標測量，主要包括信號周期,、頻率,、峰—峰值、幅值,、均值,、有效值、時延,、正負脈沖寬度等等,；
　　(2) 實時數(shù)據(jù)采集,。本系統(tǒng)可同時對兩路隨機噪聲信號進行實時數(shù)據(jù)采集，并可根據(jù)信號頻率設(shè)置采樣頻率和采樣點數(shù),；
　　(3) 利用LabVIEW的Advanced Analysis軟件庫進行信號的動態(tài)分析與處理,。本系統(tǒng)利用其互相關(guān)分析模塊實現(xiàn)對兩路隨機信號的互相關(guān)分析， 從而找到時延τ,， 并確定固體表面速度:V＝d/τ,；
　　(4) 在軟面板上輸出顯示信號的時域波形、互相關(guān)函數(shù)波形及信號的頻譜,，同時實時給出固體表面速度V的測試結(jié)果,。
　　測試系統(tǒng)運行界面如圖5所示。圖中通道1,、2所示時域波形為經(jīng)GPIB接口卡通訊的實測隨機相關(guān)信號波形,；經(jīng)互相關(guān)處理后的互相關(guān)函數(shù)波形如圖所示；圖中渡越時間測試值為TDS420存儲示波器實測兩時域信號的延時值(單位：ms)并回送給控者(PC機),；計算值則為在LabVIEW平臺上經(jīng)信號分析計算后所得的兩時域信號間的延時值(單位：ms),。

　　基于LabVIEW平臺的測試系統(tǒng)有兩個顯著特點：(1)采用NIAT－GPIB/INT接口卡實現(xiàn)對TDS420示波器的控制，從而完成實時測試,；(2)采用VISA標準編程,。作為通用I/0標準，VISA具有與儀器硬件接口無關(guān)的特性,，VISA資源管理層是應(yīng)用與儀器之間的橋梁,，所有對儀器的操作都需要它來管理，從而保證測試系統(tǒng)有條不紊地運作,，控制器對儀器的訪問都通過指針實現(xiàn),，這種面向?qū)ο蟮募夹g(shù)使獨立的系統(tǒng)很容易擴展成分布式系統(tǒng)，以適應(yīng)各種測試領(lǐng)域的要求,。
參考文獻
1 計算機虛擬儀器圖形編程.美國國家儀器公司，1999
2 李昌禧.微機化儀器儀表設(shè)計.武漢：華中理工大學出版社,，1999.6