Serielle Messgerätesteuerung, GPIB und VXI-Gerätesteuerung mit Measurement Studio VISA

VISA ist eine Treibersoftware-Architektur, die von NI entwickelt wurde, um die Kommunikation mit serieller Geräten, GPIB- und VXI-Geräten zu vereinheitlichen und Ihre Gerätesteuerungsprogramme zu vereinfachen. Die VISA-API greift über Betriebssystemaufrufe und die Treiber NI-488.2 und NI-VXI auf serielle Geräte, GPIB- und VXI-Geräte zu (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. VISA-Struktur

VISA bietet folgende Vorteile:

• Schnittstellenunabhängigkeit, wobei VISA unabhängig vom Schnittstellentyp die gleichen Methoden zur Kommunikation mit Geräten verwendet. Der VISA-Befehl zum Schreiben eines ASCII-Strings an ein nachrichtenbasiertes Gerät ist beispielsweise für serielle Geräte, GPIB- und VXI-Geräte identisch. Mit dieser Funktion können Sie mit einer einzigen API mit verschiedenen Geräten arbeiten.
• Eine objektorientierte Architektur, die sich leicht an neue Instrumentenschnittstellen anpassen kann, wie sie in Zukunft entwickelt werden. Sie können einfach neue Schnittstellen hinzufügen.

Integrierte Funktionen für die Instrumentenprogrammierung in einem sehr kompakten Befehlssatz.

CWVISA ist ein ActiveX-Element, das die VISA-API abstrahiert, so dass Sie über interaktive Eigenschaftenseiten und eine vereinfachte API mit seriellen, GPIB- und VXI-Geräten interagieren können. Verwenden Sie beispielsweise die Eigenschaftenseiten für CWVISA, um Ihre Geräte interaktiv zu finden und mit ihnen zu kommunizieren, Schnittstellenprobleme aufzudecken oder die Kommunikation mit Ihrem Gerät während der Entwurfszeit zu verifizieren. Das VISA-ActiveX-Element kann in jedem ActiveX-Container verwendet werden, einschließlich Microsoft Visual Basic, Visual C++ und Borland Delphi.

Fügen Sie zunächst das CWVISA-Element in das Formular der Benutzeroberfläche ein. Beachten Sie, dass Visual Basic dieses Element CWVisa1 nennt. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Element und wählen Sie Eigenschaften (Properties) aus. Der Rest dieser Application Note erklärt, wie Sie auf den Eigenschaftsseiten die Ressourcen- und Kommunikationseigenschaften auswählen, die Kommunikation testen und Daten vom Gerät analysieren sowie die Kommunikation programmatisch über die vereinfachte API steuern.

Ermitteln des Geräteressourcennamens

Eine Ressource ist das serielle, GPIB- oder VXI-Gerät oder -Controller, mit dem Sie kommunizieren möchten. Der Ressourcenname gibt den genauen Namen und Speicherort der VISA-Ressource an. Der Ressourcenname ASRL1::INSTR beschreibt beispielsweise das Gerät an COM-Port 1 Ihres Computers und GPIB0::13::INSTR (siehe Abbildung 2) ein GPIB-Gerät an Adresse 13.

Abbildung 2: Auswählen eines Geräts auf der Seite Allgemeine Eigenschaften

Die erste Herausforderung bei der Interaktion mit einem Gerät besteht oft darin, dessen Adresse und Ressourcennamen zu bestimmen. CWVISA durchsucht Ihren Computer nach allen verfügbaren COM-Ports und aktiven GPIB- und VXI-Geräten; es enthält alle verfügbaren Ressourcen in der Liste Ressourcenname. Wenn Sie den Ressourcennamen des Geräts kennen, mit dem Sie kommunizieren möchten, oder die Ressource während der Ausführung ändern möchten, geben Sie den Ressourcennamen programmatisch an, wie in der folgenden Codezeile:

CWVisa1.RsrcName = "GPIB::13::INSTR"

Konfigurieren von Lese- und Schreibeinstellungen

Nehmen Sie die folgenden allgemeinen Schnittstellen- und Kommunikationseinstellungen auf der Eigenschaftenseite RdWrt vor. Abbildung 3 zeigt eine Möglichkeit zum Konfigurieren von Kommunikationseinstellungen.

Abbildung 3: Konfigurieren der allgemeinen Kommunikationseinstellungen auf der Eigenschaftenseite RdWrt

Serial I/O Protocol -- Wählen Sie entweder Normal oder ASRL488. Verwenden Sie die Einstellung ASRL488, wenn Ihr serielles Gerät 488.2-Befehle akzeptiert. Mit der Einstellung ASRL488 können Sie mit Ihrem Gerät wie mit jedem anderen nachrichtenbasierten Gerät kommunizieren, wie im folgenden Beispiel:

Dim-Status als Variant

"I/O-Protokoll-ASRL488-Datenübertragung festlegen
CWVisa1.RdWrt.IOProtokoll = cwvisaProtokollASRL488

'Gerät löschen
CWVisa1.Löschen

"*IDN?" in das Gerät schreiben
CWVisa1.Schreiben "*IDN?"

'Seriellen Pollwert ermitteln (Statusbyte)
Status = CWVisa1.ReadSTB

'Antwort lesen und in einem Textfeld auf der Benutzeroberfläche anzeigen
Text1.Text = CWVisa1.Lesen

GPIB I/O Protocol -- Wählen Sie entweder Normal für normale IEEE488-Kommunikation oder HS488 für Hochgeschwindigkeits-488-Datenübertragung.

VXI-I/O-Protokoll -- Bei den meisten VXI-Geräten wählen Sie Normal. Einige Geräte unterstützen die FDC-I/O (Fast Data Channel).

Bytes tauschen kehrt die Bytes des Geräts um. Aktivieren Sie diese Option, wenn Ihr Gerät Big Endian ist. Ob das Gerät Daten im Big-Endian-Format ausgibt, erfahren Sie in der Dokumentation Ihres Geräts.

Big-Endian-Format (höchstwertiges Byte zuerst)
CWGPIB1.Bytes tauschen = TRUE

Abschlusszeichen gibt das Zeichen an, mit dem Lesevorgänge beendet werden sollen. In der Dokumentation Ihres Geräts erfahren Sie, ob Sie ein Abschlusszeichen verwenden müssen und was dieses sein muss.

"Wagenrücklaufzeichen als Abschlusszeichen verwenden
CWVisa1.RdWrt.Abschlusszeichen = 13

"Verwendung von Abschlusszeichen aktivieren
CWVisa1.RdWrt.AbschlusszeichenAktivieren = TRUE

Konfigurieren von Schnittstelleneinstellungen

Wenn Sie mit seriellen oder VXI-Geräten kommunizieren, müssen Sie einige zusätzliche Schnittstelleneigenschaften festlegen.

Serielle Kommunikation -- Legen Sie auf der Eigenschaftenseite Seriell die Baudrate, Datenbits, Stoppbits und die Ablaufsteuerungsmethode fest (siehe Abbildung 4) oder legen Sie die seriellen Eigenschaften programmatisch fest (siehe die folgenden Beispiele):

CWVisa1.Asrl.Baudrate = 9600
CWVisa1.Asrl.DataBits = cwasrlDataBits8
CWVisa1.Asrl.StopBits = cwasrlStopBits1
CWVisa1.Asrl.FlowControl = cwasrlFlowNone

Abbildung 4: Festlegen der Einstellungen zur seriellen Schnittstelle auf der Eigenschaftenseite "Seriell"

VXI-Kommunikation -- Auf der Eigenschaftenseite VXI-Speicher können Sie die Eigenschaften für den Zugriff auf VXI-Register festlegen. Registerbasierte Geräte verfügen über Prozessoreinrichtungen, die Register genannt werden, um Daten während der Verarbeitung vorübergehend zu speichern. Die Eigenschaften für Quelle und Ziel gelten für High-Level-Registerzugriffe, während die Eigenschaften für Fenster für Low-Level-Registerzugriffe gelten. Geben Sie das VME-Zugriffsrecht mit der Eigenschaft Access Priv. an und erhöhen Sie die Zieladresse mit Hilfe von Address Incr. nach jeder Übertragung mit Hilfe der Methoden MoveIn oder MoveOut um 1.

Abbildung 5 zeigt eine Möglichkeit zur Datenübertragung mit einem VXI-Gerät.

Abbildung 5: Festlegen der Eigenschaften für den VXI-Registerzugriff auf der Eigenschaftenseite "VXI-Speicher"

Diese Kommunikationseigenschaften können programmatisch festgelegt werden. Das folgende Beispiel konfiguriert das CWVisa1-Element für den Zugriff auf einen FIFO (nicht aufsteigende Adresse):

'Quellzugriffsrecht auf Daten berechtigt

CWVisa1.VxiMemory.SrcAccessPriv = cwVxiMemoryDataPriv
'Byte-Reihenfolge nach Big Endian
CWVisa1.VxiMemory.SrcByteOrder = cwVxiMemoryBigEndian
'Address Incr. bis 0
CWVisa1.VxiMemory.QuelleInkrement = 0

Messgerätekommunikation testen

Measurement Studio erleichtert das Testen der Kommunikation, so dass Sie überprüfen können, ob Ihr Gerät funktioniert.

1. Öffnen Sie die Eigenschaftenseite Test. Auf dieser Eigenschaftsseite können Sie nachrichtenbasierte Befehle schreiben und lesen. Alle seriellen und GPIB-Geräte sowie viele VXI-Geräte erkennen eine Vielzahl von nachrichtenbasierten Befehls-Strings.

2. Geben Sie einen Befehl in das Feld "String senden" ein, z. B. die Identifikationsabfrage *idn?. Welche nachrichtenbasierten Strings erkannt werden, erfahren Sie in der Dokumentation Ihres Geräts.

3. Drücken Sie Ausführen. Beachten Sie die Antwort auf die Anzeige String empfangen. Abbildung 6 zeigt die Antwort eines GPIB- und seriellen Gerätesimulators von NI. Sie können auch Schreiben drücken, um Daten an das Gerät zu senden, und Lesen, um die Antwort des Geräts zu lesen.

Abbildung 6: Verwenden der Testeigenschaftenseite zum Lesen und Schreiben mit einem Gerät

Öffnen einer VISA-Session

Öffnen Sie eine Session und beginnen Sie die Kommunikation mit dem Gerät von Ihrem Programm aus. Eine Session ist eine Verbindung zwischen dem CWVISA-Element und der Ressource und kann mit der Methode "Öffnen" hergestellt werden. Die Methode "Öffnen" initialisiert Ressourcen und konfiguriert die VISA-Kommunikations-Session mit den Einstellungen, die Sie auf den Eigenschaftenseiten oder programmatisch festgelegt haben. Sie möchten z. B. eine VISA-Session öffnen, wenn der Benutzer auf die Schaltfläche Session öffnen auf dem Frontpanel klickt, wie in der folgenden Ereignisprozedur:

'Session öffnen
Private SubSession_Klick()

End-Sub

Übertragen von Daten

CWVISA kann mit seriellen, GPIB- und sowohl nachrichtenbasierten als auch registerbasierten VXI-Instrumenten und -Controllern kommunizieren. Nachrichtenbasierte Geräte implementieren die definierten VXIbus-Register und Kommunikationsprotokolle und erkennen das Word Serial Protocol. Alle seriellen und GPIB-Geräte sowie viele VXI-Geräte erkennen eine Vielzahl von nachrichtenbasierten Befehls-Strings. Sie verwenden einen Standardsatz von Methodenaufrufen, um mit allen nachrichtenbasierten Geräten zu schreiben und zu lesen. Das CWVISA-Element bietet eine Reihe von Registerzugriffsmethoden für VXI-Geräte. Verwenden Sie für den High-Level-Registerzugriff die Methoden "In" und "Out". Verwenden Sie für den Low-Level-Registerzugriff die Peek- und Poke-Methode.

Nachrichtenbasierte synchrone I/O -- Verwenden Sie die Methoden "Schreiben" und "Lesen", um eine synchrone nachrichtenbasierte I/O durchzuführen. Der folgende Programmcode sendet z. B. eine Identifikationsanfrage an ein Gerät und zeigt dann die Geräteantwort in einem Textfeld auf der Benutzeroberfläche an:

CWVisa1.Öffnen
CWVisa1.Schreiben "*IDN?" & vbLf
Text1.Text = CWVisa1.Lesen

Nachrichtenbasierte asynchrone I/O -- Sie können WriteAsync und ReadAsync verwenden, um asynchrone I/O durchzuführen, so dass die Schreib- und Lesevorgänge sofort beginnen und zurückkehren. Nach Abschluss einer ReadAsync-Methode erzeugt das CWVISA-Element ein Ereignis und leitet die Daten an die Ereignisprozedur "DataReady" weiter. Nach Abschluss einer WriteAsync-Methode erzeugt das CWVISA-Element ein Ereignis des Typs "WriteComplete". Mit diesen asynchronen Methoden und Ereignissen können Sie während langer Lese- oder Schreibvorgänge andere Tasks weiter ausführen. Wenn Sie beispielsweise ReadAsync aufrufen, beendet Ihr Programm das Lesen der Daten und das CWVISA-Element erzeugt das Ereignis "DataReady", das folgende Ereignisprozedur aufruft:

Private Sub CWVisa1_DataReady(NachWert-TaskZahl als Integer, Daten als Variant)

End-Sub

High-Level Register Access with the In and Out Methods -- Zum Lesen von Daten aus einem High-Level-VXI-Register verwenden Sie die Methoden In8, In16 und In32 zum Lesen von 8-, 16- und 32-Bit-Werten, wie im folgenden Beispiel:

"Lesen eines 32-Bit-Werts von Offset 0 im A32-Bereich auf dem VXI-Bus
X = CWVisa1.In32 cwVxiA32Raum, 0

Verwenden Sie die entsprechenden Out-Methoden, um Daten in den angegebenen Offset zu schreiben, wie im folgenden Beispiel:

"Schreiben Sie den 32-Bit-Wert Y von Offset 0 im lokalen Bereich des VXI-Busses
CWVisa1.Out32 cwVxiLocalSpace, 0, Y

Low-Level Register Access with the Peek and Poke Methods -- Bevor Sie die Peek- und Poke-Methode verwenden, ordnen Sie einen Teil des VXI-Speicherplatzes mit der Methode MapAddress dem lokalen Speicher zu. MapAddress akzeptiert als Parameter den Adressraum, die Basis-VXI-Adresse, die Größe des Speichers in Byte und eine vorgeschlagene lokale Adresse, der der Speicher zugeordnet werden kann. Die Methode gibt die tatsächliche lokale Adresse aus, der die angegebene Basis-VXI-Adresse zugeordnet wurde. Verwenden Sie dann die Peek- und Poke-Methode, um Daten aus dem zugewiesenen Bereich zu lesen und zu schreiben.

Der folgende Programmcode bildet einen Bereich im lokalen Speicher ab, stöbert ihn an und hebt ihn auf:

"16 Byte Speicher im A16-Bereich zuweisen
X = CWVisa1.MapAdresse(cwVxiA16Space, &hC000, 64, False, 0)

'Lesen des 16-Bit-Werts am Anfang des Adressraums
Y = CWVisa1.Spitze16(X)

"Schreiben Sie den 16-Bit-Wert 35 am zweiten Byte des Adressraums in das Register
CWVisa1.Poke16 X + 2, 35

"Speicherplatz im lokalen Speicher freigeben
CWVisa1.ZuordnungAufhebenAdresse

Hinweis: Mit der Methode "MapAddress" wird ein Bereich eines VXI-Adressraums dem lokalen Speicher zugeordnet. Prüfen Sie die zugeordnete Fenstergröße und die Fensterbasiseigenschaften, um sicherzustellen, dass Sie keinen Bereich außerhalb dieses Fensters betreten.

Verwenden von Ereignissen zum Synchronisieren der Kommunikation

Ereignisse dienen der Kommunikation zwischen VISA-Ressourcen und Ihrem Programm. Wenn Ihr Programm auf eine der folgenden Bedingungen reagieren soll, definieren Sie Ereignisprozeduren für das entsprechende Ereignis:

• ServiceRequest -- Benachrichtigt Ihr Programm, wenn ein Gerät einen Service von seinem Controller anfordert. Dieses Ereignis gibt das Statusbyte aus, das durch serielles Polling des Geräts erhalten wurde, das die Anfrage erzeugt hat. Dieses Ereignis wird hauptsächlich von GPIB-Instrumenten, die die GPIB-SRQ-Leitung aktivieren, und nachrichtenbasierten VXI-Instrumenten erzeugt.
• Trigger -- Benachrichtigt Ihr Programm, wenn ein Gerät eine Trigger-Leitung an der VXI-Backplane aktiviert. Das ausgegebene VISA-Ereignis enthält eine TriggerId-Eigenschaft, die die Trigger-Leitung angibt, zu der das Ereignis gehört.
• VxiSignalProc -- Benachrichtigt Ihr Programm, wenn ein Gerät einen Interrupt auf der VXI-Backplane auslöst oder ein VXI-Signal erzeugt. Wenn ein VXI-Interrupt oder -Signal auftritt, wird der Wert StatusId vom Ereignis "VXISignalProc" ausgegeben. Die unteren acht Bits der StatusId werden auf die logische Adresse des Geräts gesetzt, das das Signal oder den Interrupt erzeugt.
• VxiVmeInterrupt -- Benachrichtigt Ihr Programm, wenn ein Gerät einen Interrupt auf der VXI-Backplane bestätigt. Dieses Ereignis ähnelt dem Ereignis VxiSignalProc, jedoch nur für VXI- oder VME-Interrupts, nicht für Signale.

Das CWVISA-Element fügt Ereignisse in die Queue ein, so dass Sie später darauf zugreifen und sie verarbeiten können. CWVISA ruft die Methode "EnableEvent" automatisch für alle Ereignistypen außer Trigger auf, wenn eine Methode des Typs "Open" aufgerufen wird. Mit der Methode EreignisAktivieren können Sie nur die Ereignisse hinzufügen, die in die Ereignis-Queue eingefügt werden sollen. Der folgende Visual Basic-Code aktiviert beispielsweise die Ereignis-Queue für das Ereignis "VxiVmeInterrupt", so dass es beim Auftreten dieses Ereignisses in eine Queue eingefügt wird, anstatt seine Ereignisprozedur aufzurufen:

CWVisa1.EreignisAktivierencwvisaEventVXIVMEInterrupt

Der folgende Visual Basic-Code prüft die Ereignis-Queue, um festzustellen, ob sich ein VXIVMEInterrupt-Ereignis in der Queue befindet, und, wenn ja, ermittelt er den Wert StatusId des Interrupts:

Dim ReturnEvent als CWVisaEvent
Dim-Status als boolesch

stat = CWVisa1.WaitOnEvent(cwvisaEventVXIVMEInterrupt, 0, ReturnEvent)
Wenn stat Dann

Ende, wenn

Wenn Sie über Ereignisse besorgt sind, die an bestimmten Punkten in Ihrem Programm auftreten, können Sie die Queue leeren oder die Ereignis-Queue deaktivieren. Zum Leeren der Queue aller Ereignisse des gleichen Typs verwenden Sie die Methode "Ereignisse verwerfen":

CWVisa1.EreignisseVerwerfencwvisaEventVXIVMEInterrupt

Um das Einfügen von Ereignissen in die Queue zu deaktivieren, verwenden Sie die Methode "Ereignis deaktivieren":

CWVisa1.EreignisDeaktivierencwvisaEventVXIVMEInterrupt

Daten analysieren

Geräte sind dafür bekannt, kryptische Binär-Strings oder Strings mit einer Kombination aus Header- und Dateninformationen zurückzusenden. Es ist oft frustrierend, diese Strings in ein brauchbares Datenformat zu parsen. Das CWVISA-Element bietet eine integrierte Datenanalyse, um die Arbeit mit Gerätedaten zu erleichtern.

Erstellen Sie auf der Eigenschaftsseite Parsing einen Parsing-Task. Ein Parsing-Task beschreibt, wie Daten analysiert werden sollen. Anschließend führen Sie diesen Task aus Ihrem Programmcode aus, um die von einem Gerät ausgegebenen Daten automatisch zu analysieren. Sie können beliebig viele Parsing-Tasks angeben, so dass Sie jede Art der Interaktion mit einem Gerät unterschiedlich analysieren können.

Das CWVISA-Element bietet einen integrierten Task namens "Number Parser". Der Zahlen-Parser wandelt einen durch Trennzeichen getrennten String in ein Array aus Zahlen um, wobei Header und andere nicht numerische Informationen entfernt werden. Angenommen, Sie haben ein Gerät, das auf den Befehl DATEN? reagiert, indem es eine kommagegliederte Zahlenliste mit vorangestellten Header-Angaben ausgibt. Der String könnte etwa wie WFM3.246,3.295,4.653,3.334 aussehen. Ohne den Task "Zahlenparser" würden Sie den String analysieren, um jede durch ASCII dargestellte Zahl abzurufen und in einen reellen Zahlentyp umzuwandeln. Mit dem Task "Zahlenparser" analysieren und lesen Sie Daten mit demselben Methodenaufruf. Der folgende Visual Basic-Code zeigt, wie eine VISA-Session geöffnet, ein nachrichtenbasiertes Gerät mit dem Befehl Data? abgefragt und analysierte Daten gelesen werden:

'Variant enthält ein Array aus DBL-Werten - die analysierten Daten
Dimdaten als Variant
'VISA-Session öffnen
CWVisa1.Öffnen
"Daten schreiben?" in das Gerät
CWVisa1.Daten schreiben?
'Antwort lesen
data = CWVisa1.Tasks.Item("Number Parser").Lesen

Beenden der VISA-Session

Verwenden Sie die Methode "Schließen", um Ressourcen zuzuweisen und die VISA-Session zu beenden. Im folgenden Ereignisvorgang wird die VISA-Session beendet, wenn der Benutzer auf die Befehlsschaltfläche Session schließen klickt:

"Sitzung schließen

Private SubSession_Klick()

End-Sub

NI VISA ist eine Lösung für die Steuerung verschiedener Messgeräte. Measurement Studio bietet Eigenschaftenseiten, über die Sie die Steuerung von VISA-Geräten interaktiv in Ihr Programm integrieren können. So findet das CWVISA-Element beispielsweise alle VISA-Ressourcen, so dass Sie nur aus den aufgeführten auswählen müssen. CWVISA bietet eine Test-Eigenschaftsseite zur Interaktion mit Geräten und zur Fehlersuche bei Kommunikationsproblemen. Auf der Eigenschaftsseite "Parsing" können Sie Parsing-Tasks festlegen, so dass Daten in einem brauchbaren Format an Ihr Programm ausgegeben werden. Mit Hilfe der Measurement Studio VISA API können Sie synchron und asynchron mit seriellen, GPIB- und VXI-Geräten kommunizieren und die Ausführung Ihres Programms durch Ereignisbehandlung und Queue beschleunigen.