基于總線技術(shù)下儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究

柯濟(jì)民 盧思祺

摘? ? 要：我國(guó)曾長(zhǎng)期存在儀器儀表檢定手段不足問題，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，這類問題正逐漸成為過去式，基于此，本文簡(jiǎn)單介紹了總線技術(shù)，并詳細(xì)論述了儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)，希望論述內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：總線技術(shù);儀器儀表;自動(dòng)檢定系統(tǒng)

1? ?總線技術(shù)

作為計(jì)算機(jī)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的重要組成，總線技術(shù)實(shí)質(zhì)上屬于其內(nèi)部以及相互之間信息傳遞的公共通路，總線技術(shù)可細(xì)分為內(nèi)部總線、外部總線、混合總線。

1.1? 內(nèi)部總線

PXI總線、VXI總線屬于較為典型的內(nèi)部總線，我們也可以將其稱之為模塊化儀器總線，其能夠較好服務(wù)于軟件靈活性、儀器可擴(kuò)展性與集成性的提升。以PXI總線為例，其本身屬于一種系統(tǒng)級(jí)規(guī)范，并能夠較好服務(wù)于用戶的開發(fā)費(fèi)用控制，用戶時(shí)間也能夠在PXI總線迫使生產(chǎn)商開發(fā)完成驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)[1]。

1.2? 外部總線

GPIB總線、LXI總線屬于較為典型的外部總線，我們也可以將其稱為分立儀器總線，其主要負(fù)責(zé)提供PC與傳統(tǒng)分立式儀器的互連性。以GPIB總線為例，該總線一般由數(shù)字化的24腳并行總線組成，且基于該技術(shù)組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具備費(fèi)用低廉、便利等優(yōu)勢(shì)[2]。

1.3 混合總線

混合總線可實(shí)現(xiàn)兩種或兩種以上總線優(yōu)點(diǎn)的充分發(fā)揮，VXI-GPIB混合總線、PXI-GPIB混合總線、VXI-IEEE1394混合總線便屬于較為典型的混合總線，單一總線的不足可由此得到較好克服。以VXI-GPIB混合總線為例，GPIB的儀器高精度特點(diǎn)、VXI的強(qiáng)大功能通過該混合總線得以融合，這使得其能夠更好服務(wù)于自動(dòng)檢定系統(tǒng)。

2? 儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1? 需求分析

為開展基于總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)需明確系統(tǒng)需求，而結(jié)合相關(guān)調(diào)研與實(shí)踐，本文總結(jié)了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，包括配置UPS電源、保存或打印檢定結(jié)果及檢定證書、數(shù)據(jù)庫(kù)詳細(xì)記錄檢定信息、測(cè)試軟件具有可重用性、可實(shí)現(xiàn)參數(shù)與電工量參數(shù)的相互轉(zhuǎn)換、通過多路程控開關(guān)實(shí)施儀器采樣與驅(qū)動(dòng)控制等。

2.2? 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

為滿足上述設(shè)計(jì)需求，筆者完成了儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)中的儀器低級(jí)I/O驅(qū)動(dòng)為儀器物理接口驅(qū)動(dòng)程序，VISA驅(qū)動(dòng)程序?yàn)閂ISA I/O庫(kù)，與儀器通信的實(shí)現(xiàn)需應(yīng)用VISA I/O庫(kù)，測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用程序在Windows 2008 R2服務(wù)器操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行。

而在系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)中，筆者將系統(tǒng)功能細(xì)分為測(cè)試信息管理、儀器信息管理、用戶信息管理三大塊，其中測(cè)試信息管理可細(xì)分為檢定結(jié)果管理、檢定點(diǎn)管理、檢定項(xiàng)管理，三者可進(jìn)一步細(xì)分為檢定證書管理、檢定結(jié)果統(tǒng)計(jì)、檢定點(diǎn)刪除、檢定點(diǎn)修改、檢定點(diǎn)配置、檢定項(xiàng)刪除、檢定項(xiàng)修改、檢定項(xiàng)配置;儀器信息管理則由儀器資料管理、儀器刪除、儀器修改、儀器查詢、儀器配置信息組成;用戶信息管理由單位管理、用戶登錄、用戶管理、密碼修改組成，其中單位管理可細(xì)分為單位刪除、單位添加，用戶管理可細(xì)分為用戶刪除、用戶添加。

2.3? 硬件設(shè)計(jì)

為基于總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本文首先開展了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要硬件包括總線控制器、控制主機(jī)、外圍設(shè)備，具體設(shè)計(jì)如下：（1）總線控制器。總線控制器的系統(tǒng)總線采用了GPIB-VXI混合總線，以及支持NI-VISA和IEEE-488.2標(biāo)準(zhǔn)的BC1401-1 PCI-GPIB接口卡，因此該總線控制器具備集成度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、具有中斷和DMA能力、支持即插即用、支持IEEE488等多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等性能優(yōu)勢(shì)。（2）控制主機(jī)。為滿足野外作業(yè)需要，采用了具備較高防沖擊、防塵、防磁能力的工控機(jī)，其主板為高集成、高性能的PIV工業(yè)級(jí)主板，硬盤容量為500G、內(nèi)存為2G、CPU為奔騰四核處理器。（3）外圍設(shè)備。外圍設(shè)備選擇了UPS，這是為了滿足高精度儀器儀表的檢定需要，UPS具備體積較小、可靠性高、功率可滿足需要等特點(diǎn)，系統(tǒng)同時(shí)增設(shè)了打印機(jī)。

2.4? 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要圍繞操作系統(tǒng)、軟件開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇展開，具體設(shè)計(jì)如下：（1）操作系統(tǒng)。結(jié)合檢定系統(tǒng)需要，采用了Windows 2008 R2服務(wù)器操作系統(tǒng)，這是由于該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仍、體系兼容等層面均具備顯著優(yōu)勢(shì)。（2）軟件開發(fā)工具。選擇了C#、.NET Framework作為軟件開發(fā)工具，方便、快捷的軟件開發(fā)由此實(shí)現(xiàn)。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇與設(shè)計(jì)。結(jié)合系統(tǒng)需要，選擇了Microsoft sql server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)具備較高的可用性、可靠性、易用性和可編程性，表1為儀器基本信息表，由此即可較為直觀了解該數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。

3? ?結(jié)束語

基于總線技術(shù)的儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)順利通過了驗(yàn)證測(cè)試，儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備的較高現(xiàn)實(shí)意義由此得到了證明，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的需求分析、總體架構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)路徑，而為了進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)水平，專用驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試仿真必須得到相關(guān)業(yè)內(nèi)人士的重視。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋麗涵，張琴.基于總線技術(shù)的儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].蘭州文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016.

[2] 姬廣鵬.儀器儀表自動(dòng)檢定系統(tǒng)的研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（5）：110.