基于LabVIEW的罗德示波器通信与应用系统设计

方许丹

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

随着仪器技术的发展，示波器的功能也越来越强大，实际应用中需要使用到的功能也越来越多。但是由于仪器自身的局限性，示波器的数据必须传送到计算机，由计算机软件才能进行详细的分析。罗德与施瓦茨（ROHDE&SCHWARZ，以下简称罗德）示波器可以通过TCP/IP或USB方式与计算机进行通信，可以远程控制的方式响应计算机对其进行的各项参数设置，并将采集、处理后的波形数据以指定的数据格式发送到计算机，或以csv格式导出发送到计算机。计算机采用VISA技术与示波器建立通信，向端口发送SCPI语言指令，实现控制、查询、读取等各项功能，并将读取到的波形数据进行分析，实现对测试点的采集、传输和分析一体自动化。本文介绍的软件采用LabVIEW编程语言和VISA技术，示波器与计算机采用TCP/IP传输方式，实现系统功能。

1 系统搭建

整套系统由计算机、示波器和测试点组成。计算机和示波器之间需要进行物理连接，使用通用的网线分别连接示波器后面板的LAN接口和计算机的LAN接口，待示波器的网络连接符号由黄色转为绿色后，表明物理通信已建立，可以进行软件连接。

系统搭建框图见图1。

图1 系统搭建框图

2 系统功能实现

系统功能包括建立通信、设置参数、采集波形、数据上传和分析等模块，见图2。

图2 系统功能框图

建立通信：计算机与示波器网络连接建立之后，点击示波器的网络符号，读取IP地址（以xx.xx.xx.xx表示），发送字符串指令”TCPIP::xx.xx.xx.xx::INSTR”作为VISA的串口资源，打开串口，建立通信。

设置参数：需要设置参数包括通道选择、垂直通道设置（如电压幅度、带宽、耦合方式等）、水平通道设置（单次采样时间、触发位置等）、触发条件及其他必要性参数。

采集波形、数据上传和分析：采用单次触发采集、立即上传并分析，分析结果无异常则进行下一次采集，有异常则停止，保存当前数据用于分析，并确保软件界面显示波形与示波器波形同步。

3 程序设计

3.1 前面板设计

前面板包括用户设置、运行状态、错误提示等模块。TCP/IP方式需要先访问仪器IP，必须由用户手动输入IP地址，才能建立连接。波形图如果设置为自动调整Y轴标尺，多次采样时，可能导致Y轴标尺多次变化，采样波形缺乏可比性。以Homebus波形测试为例，用户输入示波器IP地址后，设定好波特率和连续测试时间，点击运行即可，如图3。

图3 前面板设计

3.2 程序框图设计

程序设计需要采用罗德厂家提供的VISA_Extended驱动函数库。

向示波器写入指令时可使用函数”VISAext_write.vi”。也可以使用LabVIEW自带的函数”VISA Write.Vi”，二者功能相同。

示波器每运行一条或几条指令后需要用函数”VISAext_query_OPC.vi”查询指令是否已经全部执行完毕，之后用”VISAext_check_error.vi”检测指令是否全部正确执行。如果出现错误，可首先检查某条指令下发后示波器实际运行时间是否超过默认时间，若超过可以手动设置超时时间，超时时间需大于示波器实际运行时间。

以默认采样电压值返回数据时需要使用函 数 ”VISAext_query_ASCII_ListOf-Doubles.vi”，向该函数依次发送”FORM ASC”、”CHANn:DATA?”指令（n为通道），从该函数的输出端获取数据。以二进制浮点型格式返回数据时使用函数”VISAext_query_Binary-FloatData.vi”，以双精度浮点型格式返回数据时使用函数”VISAext_query_double.vi”。

程序主要部分代码包含图4建立通信、图5通道与触发设置、图6采集与上传数据。

图4建立通信：根据用户输入的IP地址，向”VISA打开.vi”函数输入完整的IP地址访问指 令”TCPIP::XXX:XXX:XX:X::INSTR”， 并 调用”VISA设备清零.vi”清空I/O缓冲区，为访问数据做准备。之后发送”*IDN?”指令，返回设备ID，发送”*RST”和”*CLS”指令，对设备进行复位并清空输出缓冲区。

图4 建立通信

图5通道与触发设置：首先设置水平时基，”TIM:ACQT xx”设置单次采样时间，”TIM:POS xx”设置触发偏置；其次设置垂直通道，”CHANn:RANG xx”设置通道n垂直电压范围，”CHANn:COUP DCL xx”设置通道n信号耦合方式，”CHANn:STAT xx”设置通道信号打开或关闭；水平和垂直参数设置完毕后，还需设置触发条件，”TRIG:A:TYPE xx”设置触发类型，”TRIG:A:EDGE:SLOP xx”设置上升沿或下降沿触发，”TRIG:A:SOUR CHn”设置触发源，即触发通道，”TRIG:A:LEV1 xx”设置触发阈值。

图5 通道与触发设置

图6采集与上传数据：”SING”设置单次采集，每次采集后调用函数”VISAext_query_OPC.vi”和”VISAext_check_error.vi”确认是否有错误，如果出现超时错误，需要设置超时时间。检测无异常时，发送”FORM:ASC”和”CHANn:DATA?”指令，将通道n采集结果以电压值的方式上传到计算机，在计算机上进行波形复现，并可用来进行分析。

图6 采集与上传数据

4 结束语

本文设计了一套基于LabVIEW的罗德示波器通信与应用系统。在安装了LabVIEW和罗德VISA_Extended驱动函数库的计算机上，可以直接使用本文提供的源代码进行开发。示波器参数需要根据被测波形以及预期测试效果进行设置，上传到计算机的波形数据可以用于进一步分析。