基于總線技術下儀器儀表自動檢定系統設計的研究

柯濟民 盧思祺

摘? ? 要：我國曾長期存在儀器儀表檢定手段不足問題，但隨著計算機技術的快速發展、自動測試系統的廣泛應用，這類問題正逐漸成為過去式，基于此，本文簡單介紹了總線技術，并詳細論述了儀器儀表自動檢定系統設計，希望論述內容能夠為相關業內人士帶來一定的啟發。

關鍵詞：總線技術;儀器儀表;自動檢定系統

1? ?總線技術

作為計算機、自動測試系統的重要組成，總線技術實質上屬于其內部以及相互之間信息傳遞的公共通路，總線技術可細分為內部總線、外部總線、混合總線。

1.1? 內部總線

PXI總線、VXI總線屬于較為典型的內部總線，我們也可以將其稱之為模塊化儀器總線，其能夠較好服務于軟件靈活性、儀器可擴展性與集成性的提升。以PXI總線為例，其本身屬于一種系統級規范，并能夠較好服務于用戶的開發費用控制，用戶時間也能夠在PXI總線迫使生產商開發完成驅動程序實現[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，其主要負責提供PC與傳統分立式儀器的互連性。以GPIB總線為例，該總線一般由數字化的24腳并行總線組成，且基于該技術組建自動測試系統具備費用低廉、便利等優勢[2]。

1.3 混合總線

混合總線可實現兩種或兩種以上總線優點的充分發揮，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、VXI的強大功能通過該混合總線得以融合，這使得其能夠更好服務于自動檢定系統。

2? 儀器儀表自動檢定系統設計

2.1? 需求分析

為開展基于總線技術實現儀器儀表自動檢定系統設計，實現需明確系統需求，而結合相關調研與實踐，本文總結了該系統的設計需求，包括配置UPS電源、保存或打印檢定結果及檢定證書、數據庫詳細記錄檢定信息、測試軟件具有可重用性、可實現參數與電工量參數的相互轉換、通過多路程控開關實施儀器采樣與驅動控制等。

2.2? 總體架構設計

為滿足上述設計需求，筆者完成了儀器儀表自動檢定系統總體架構設計，該設計中的儀器低級I/O驅動為儀器物理接口驅動程序，VISA驅動程序為VISA I/O庫，與儀器通信的實現需應用VISA I/O庫，測試系統的應用程序在Windows 2008 R2服務器操作系統環境下運行。

而在系統功能的設計中，筆者將系統功能細分為測試信息管理、儀器信息管理、用戶信息管理三大塊，其中測試信息管理可細分為檢定結果管理、檢定點管理、檢定項管理，三者可進一步細分為檢定證書管理、檢定結果統計、檢定點刪除、檢定點修改、檢定點配置、檢定項刪除、檢定項修改、檢定項配置;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，其中單位管理可細分為單位刪除、單位添加，用戶管理可細分為用戶刪除、用戶添加。

2.3? 硬件設計

為基于總線技術實現儀器儀表自動檢定系統設計，本文首先開展了該系統的硬件設計，主要硬件包括總線控制器、控制主機、外圍設備，具體設計如下：（1）總線控制器。總線控制器的系統總線采用了GPIB-VXI混合總線，以及支持NI-VISA和IEEE-488.2標準的BC1401-1 PCI-GPIB接口卡，因此該總線控制器具備集成度高、結構簡潔、具有中斷和DMA能力、支持即插即用、支持IEEE488等多種工業標準等性能優勢。（2）控制主機。為滿足野外作業需要，采用了具備較高防沖擊、防塵、防磁能力的工控機，其主板為高集成、高性能的PIV工業級主板，硬盤容量為500G、內存為2G、CPU為奔騰四核處理器。（3）外圍設備。外圍設備選擇了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，系統同時增設了打印機。

2.4? 軟件設計

軟件設計主要圍繞操作系統、軟件開發工具、數據庫的選擇展開，具體設計如下：（1）操作系統。結合檢定系統需要，采用了Windows 2008 R2服務器操作系統，這是由于該系統在網絡優化仍、體系兼容等層面均具備顯著優勢。（2）軟件開發工具。選擇了C#、.NET Framework作為軟件開發工具，方便、快捷的軟件開發由此實現。（3）數據庫的選擇與設計。結合系統需要，選擇了Microsoft sql server 2008數據庫，該數據庫具備較高的可用性、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據庫的設計。

3? ?結束語

基于總線技術的儀器儀表自動檢定系統順利通過了驗證測試，儀器儀表自動檢定系統設計具備的較高現實意義由此得到了證明，在此基礎上，本文涉及的需求分析、總體架構設計、硬件設計、軟件設計等內容，則提供了可行性較高的儀器儀表自動檢定系統設計路徑，而為了進一步提高設計水平，專用驅動設計、網絡測試仿真必須得到相關業內人士的重視。

參考文獻：

[1] 宋麗涵，張琴.基于總線技術的儀器儀表自動檢定系統設計[J].蘭州文理學院學報（自然科學版），2016.

[2] 姬廣鵬.儀器儀表自動檢定系統的研究[J].數字技術與應用，2014（5）：110.