摘 要:本文介紹了GPIB接口的結(jié)構(gòu)功能及其發(fā)展，詳細討論了用GPIB接口實現(xiàn)EMC自動測試系統(tǒng)的硬件連接和軟件設計。
關(guān)鍵詞：GPIB接口，EMC自動測量系統(tǒng)
1 GPIB接口概述
GPIB（General-Purpose Interface Bus）標準也即ieee488標準，是專為可程控儀器儀表設計的，最初由美國惠普公司提出，因此也稱HP-IB。1975年IEEE將其作為規(guī)范化的IEEE-488標準予以推薦。1977年后IEC予以認可，并將其作為國際標準。1985年我國頒布了國內(nèi)的GP-IB標準，即SJ-2479。通過GPIB標準總線接口，不同廠家生產(chǎn)的各種不同儀器設備可以方便地組合成為一個完整統(tǒng)一的測試系統(tǒng)。由于GPIB具有強大的功能和廣大的使用者基礎，GPIB在未來仍會繼續(xù)存在和發(fā)展。
GPIB是一種８位并行數(shù)字通訊接口，一般是２４腳，包括８條數(shù)據(jù)線，５條控制線，３條信號握手線和８條接地線。使用位并行，字節(jié)串行，雙向異步傳輸方式。
在自動測試系統(tǒng)中，為了進行有效的信息傳遞，GPIB包括了三種基本的接口功能要素，即“控者”、“講者”和“聽者”�！翱卣摺笔菍ο到y(tǒng)進行控制的設備，它能發(fā)出各種命令、地址，也能接受其他儀器發(fā)來的信息。控者對總線進行接口管理，規(guī)定每臺儀器的具體操作。一個系統(tǒng)中可以有多個控者但每一時刻只能有一個控者作用。 “講者”是產(chǎn)生和向總線發(fā)送儀器消息的設備，每一時刻也只能有一個講者工作�！奥犝摺笔墙邮芸偩�上傳來的數(shù)據(jù)的設備，一個系統(tǒng)內(nèi)，可以同時由若干個聽者在工作。控者、講者和聽者是任何數(shù)據(jù)傳輸過程的三個基本設備。
2 GPIB接口卡介紹
廣泛使用的GPIB接口是內(nèi)置于計算機內(nèi)部的GPIB接口卡，像基于PCI總線的PCI—GPIB接口卡，可以插在PC機的PCI插槽上，通過電纜與測量儀器連接。
目前隨著USB總線的發(fā)展和在測量領(lǐng)域的應用，安捷倫、NI兩大公司分別推出了USB—GPIB連接橋，橋的一端可以直接插入電腦的USB接口，另一端接入儀器的GPIB接口。Agilent公司的82357A USB/GPIB接口系統(tǒng)提供從筆記本電腦或臺式電腦的USB端口至GPIB儀器的直接連接。沒有需要設置的開關(guān)，不需要安裝PC卡，也不需要外部電源，實現(xiàn)方便同時便于室外操作。82357A接口系統(tǒng)帶有適用于Windows® 98 (SE)/Me/2000/XP的SICL/VISA軟件。該軟件易于使用，具有與不同儀器及軟件廠商的兼容能力。由于82357A是標準即插即用設備，因此在接到計算機USB端口時能自動檢測和配置，可連接多達14臺GPIB儀器，對于大數(shù)據(jù)塊可實現(xiàn)超過750Kbytes/sec的傳輸率。
3 電磁兼容自動測量系統(tǒng)硬件設計
目前我們研究的電磁兼容自動測量系統(tǒng)（EMC自動測量系統(tǒng)）如上圖所示，該系統(tǒng)由計算機和頻譜儀、場強儀、功率計、示波器、信號源及天線等組成，其主要功能是根據(jù)測試內(nèi)容、測試頻率、測試帶寬、測試靈敏度等的要求，由計算機選擇控制不同的天線和測量儀器進行測量，并按照有關(guān)的標準對測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析處理，增強和擴展儀器的測量功能，它適用于電磁兼容實驗室的教學、實驗和科研工作等。
在EMC自動測量系統(tǒng)中，計算機的主要作用是通過GPIB接口總線向測量儀器發(fā)接口命令和程控命令，同時接受來自儀器的測量數(shù)據(jù)，并進行處理分析，在系統(tǒng)中具有控者、講者和聽者的功能。各測量儀器的作用則是接受來自計算機的程控命令，向計算機傳送測量數(shù)據(jù)，起到了講者和聽者的功能。GPIB總線在EMC自動測量系統(tǒng)起著重要的作用。
GPIB接口選用了Agilent公司的82357A USB/GPIB接口，隨82357A USB/GPIB配有CD-ROM。在安裝82357A之前，應首先安裝光盤中的I/O庫，之后才能把82357A的USB端插入計算機的USB接口，并對82357A進行配置，最后將測量儀器接入82357A的GPIB端，這樣就方便地完成了計算機和測量儀器的連接。GPIB總線在２０米的排線長度內(nèi)最多可連接１４臺儀器，但若使用GPIB擴增器和延長器便可突破這兩個限制。
4 軟件設計
EMC自動測量系統(tǒng)的硬件連接方便易行，主要通過軟件設計來完成自動測量和數(shù)據(jù)的分析處理。使用82357A USB/GPIB接口可以不必詳細了解GPIB總線操作的具體規(guī)定，使用所配套的軟件，即Agilent VISA I/O庫通過各種高級語言（VB、VC++、LabVIEW等）來對測量儀器進行編程。
4.1 VISA及在LabVIEW中的應用
LabVIEW是由NI研制的基于圖形化編程語言G的開發(fā)環(huán)境。它結(jié)合了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活強大的編程語言，提供了一個直覺式的環(huán)境，與測量硬件緊密結(jié)合，能讓用戶迅速開發(fā)出滿足用戶需求的各種虛擬儀器系統(tǒng)。LabVIEW主要用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等領(lǐng)域，因此本測量系統(tǒng)的應用軟件是基于LabVIEW平臺開發(fā)和實現(xiàn)的。
VISA是虛擬儀表軟件結(jié)構(gòu)體系（Virtual Instrument Software Architecture）的簡稱，它是在LabVIEW平臺上控制VXI、GPIB、RS232及其它種類儀器的單程序接口。VISA是由組成VXI plug&play系統(tǒng)聯(lián)盟的幾十家最大的儀器儀表公司所統(tǒng)一采用的標準。通過這個標準，用戶可以不必考慮時間及儀器Ｉ/Ｏ選擇項，驅(qū)動軟件可以相互兼容。
在LabVIEW中，大多數(shù)的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志符。它標志了與之通訊的設備名稱以及進行I/O操作所必需的配置信息。常用的VISA功能模塊有：VISA Open，VISA Write，VISA Read和VISA Close。
上圖是VISA Open模塊，它根據(jù)resource name 和visa session與指定的設備建立通訊。
VISA Write模塊把Write buffer中的字符串寫入指定的設備，返回實際傳送的字節(jié)數(shù)。VISA Read根據(jù)指定讀取的字節(jié)數(shù)讀入設備中的數(shù)據(jù)，返回實際傳送的字節(jié)數(shù)。VISA Close關(guān)閉與指定設備的通訊過程，釋放系統(tǒng)資源。
下面是利用VISA模塊與指定的E7402A電磁兼容分析儀進行讀寫操作，根據(jù)分析儀的程控命令利用VISA Write模塊設置中心品錄、帶寬，以及數(shù)據(jù)讀取格式，同時利用VISA Read模塊讀取分析儀的波形，并通過Waveform Graph在計算機上顯示出來。
程序執(zhí)行讀取儀器的波形如圖：
4.2主程序設計
電磁兼容自動測試系統(tǒng)的主界面如下圖：
電磁兼容自動測量系統(tǒng)主程序主要包括兩部分：測量設置模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊。
測量設置模塊：該模塊根據(jù)測量內(nèi)容首先進行天線和測量儀器的選擇，對各臺測量儀器的地址分別進行配置，例如：對E7402A的地址分配為18，這樣編程時“GPIB0::18::INSTR”所指向的設備即為E7402A。測量儀器選定之后要對其頻率、掃描、幅度等參數(shù)進行設置然后開始測量。
數(shù)據(jù)分析處理模塊：該模塊對測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)的分析處理，并將測量結(jié)果與有關(guān)的標準進行比較、分析，也可以進行數(shù)據(jù)的顯示、打印、存儲。
5 結(jié)論
由帶有GPIB接口的儀器構(gòu)成的EMC自動測量系統(tǒng)，結(jié)合LabVIEW可視化編程環(huán)境，充分利用計算機強大的計算和處理能力，大大地提高了數(shù)據(jù)的分析處理能力，顯著提高了電磁兼容測量的自動化程度。
