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1、IVI仪器驱动技术北京航空航天大学自动化学院 ATE实验室 2009年5月* *1 1内容提要 IVI仪器驱动技术的发展 IVI-C IVI-COM IVI-MSS IVI-Signal InterfaceDateDate2 2IVI技术概述 IVI（Interchangeable Virtual Instruments 可互换式虚拟仪器）于1998年由IVI基金会推 出的新一代仪器驱动技术规范。IVI致力于实现 仪器驱动器的可互换性、开发灵活性、测试高效 性以及保证测试品质。 IVI与已有的仪器驱动技 术相比主要优势体现在： （1）仪器可互换能力 （2）仪器的仿真模拟 （3）仪器状态跟踪与缓
2、存DateDate3 3IVI通用仪器类的划分 目前已制定和正在制定的IVI仪器类规范有十 余种，包括：示波器、万用表、函数示波器、万用表、函数/ /任意波任意波 发生器、直流电源、交流电源、开关发生器、直流电源、交流电源、开关、功率计、射频信号发生器、频谱分析仪、数字I/O、 化学分析仪等 。 IVI-C、IVI-COM实现了同类仪器的可互换， 编程开发中同一类仪器采用统一的类仪器驱动 器, 同一类仪器的编程接口完全相同。DateDate4 4基于IVI驱动器的测试程序结构测试程序IVI类驱动器IVI特定仪器驱动器DateDate5 5IVI-C仪器驱动模型应用程序交互开发接口编程开发接口函
3、数体初 始 化 函 数阻态 函数应用函数动作状 态函数数据 函数属性 函数关 闭 函 数回调函数IVI 引擎子程序 接口VISA I/O 接口函数体DateDate6 6IVI 引擎技术 IVI内部模型由：回调函数集、VPP功能体和 IVI引擎。其中VPP功能体部分与VPP仪器驱 动器内部设计模型相同，包括组件函数集和 应用函数集两部分。回调函数是IVI引擎提供 的读写仪器配置或获取仪器状态的操作机制 ，回调函数不能被用户直接调用。 VPP仪器 驱动器结构IVI 引擎回调函数集VPP仪器驱动器内部结构DateDate7 7IVI模型与VPP模型最大的区别就是IVI 的引擎机制，IVI引擎实现高
4、性能的属性管理 。IVI引入的面向对象的属性机制是实现IVI模 型驱动器的关键：基于IVI结构的驱动器每一 项配置功能都被描述成仪器的一个属性，IVI 引擎则包含如何去获取、确认和更新仪器属 性的方法。建立在由IVI引擎驱动的属性机制 的基础上，IVI实现了状态缓存、范围检测、 状态检测及仪器仿真功能。IVI 引擎技术DateDate8 8IVI引擎技术范围检查IVI DriverIVI EngineSetAttr (AMP, 5.0)Range-Check “Is Range-Checking on?”If YES, compare 5.0 against valid rangesAmpRa
5、ngeTable Valid ranges for Amp范围检查机制可以自动检测设置的属性值是否在正 确的范围内，如果超出范围则自动赋以缺省值。用户可 以禁止使用范围检查机制以提高测试速度。IVI引擎还提 供了范围表的机制，强制选择合适的值。DateDate9 9IVI引擎技术范围检查IVI DriverIVI EngineSetAttr (ATTR, 5.0)Range-Check “Is Range-Checking on?”If YES, GetRangeTableCall appropriate range tableAttrRangeTable1AttrRangeTable2Get
6、RangeTable GetAttrXIf X = 1, RangeTable1If X = 2, RangeTable2DateDate1010IVI引擎技术状态缓存IVI DriverIVI EngineSetAttr (AMP, 5.0)Range-CheckRangeTablesCache“Is state-caching on?”Compare 5.0 against current value of AMP in cacheIf different, continue If same, stop.cached valuesOn/OffOn/Off状态缓存机制是IVI引擎在内存中保存
7、了仪器内部属性 的状态。状态缓存的机制避免了向仪器发送冗余的命令。因为 设置仪器属性时，IVI引擎自动比较缓存的属性值和待设置的 属性值，只有不相等时才设置，减少了不必要的操作。状态缓 存机制使得测试系统的性能提高了38。DateDate1111IVI引擎技术仪器仿真IVI DriverIVI EngineSetAttr (AMP, 5.0)Range-CheckRangeTablesCacheSimulate “Is simulation on?”If YES, dont send anything If NO, continueOn/OffOn/OffOn/Off仿真功能实现脱离硬件设备的
8、开发和调试手段。 IVI仿真是通过范围检查机制或范围表机制为用户产生 必需的测试数据，实现脱离硬件的开发和调试。DateDate1212IVI引擎技术状态检查IVI DriverIVI EngineSetAttr (AMP, 5.0)Range-CheckRangeTablesCacheSimulateSend ValueWrite CallbacksCheck Status “Is status-checking on?” If YES, call status check callback in driverCheck Status send cmd to check instr stat
9、usOn/OffOn/OffOn/OffOn/Off状态检查机制是在每次执行操作之后自动执行仪 器状态检测，确保仪器属性设置及运行状态在正常的 范围内，保证了仪器的正常运行。DateDate1313IVI技术回调函数IVI DriverIVI EngineSetAttr (AMP, 5.0)Range-CheckRangeTablesCacheSimulateSend ValueCall AmpWriteCallback in DriverAmpWriteCallback Sends cmd to set AMP to 5.0On/OffOn/OffOn/OffDateDate1414IVI技
10、术回调函数IVI DriverIVI EngineGetAttr (AMP, 通过IVI.INI文件映射，类驱动器读入映像文件的配置信 息，并动态地载入位于“d:program files cviinstrFL45.dll”的FL45驱动器组件。根据Driver- FL45字段中定义的驱动器前缀“FL45”找到对应的 Fluke 45数字多用表的初始化函数（比如 FL45_InitWithOptions）,并将映像文件中初始信息作为 参数传入：资源地址 GPIB:2:INSTR；属性配置 “Simulate=0,RangeCheck=1,QueryInstrStatus=1,Cach e=1”
11、,从而完成Fluke45 DMM 的初始化。DateDate2727类驱动到特定驱动映射的实现机制IVI类驱动器中不能出现具体的特定仪器 前缀，为实现互换性，类驱动器只能采用 动态链接库的显示调用方式来实现。在显 式调用方式下，通过LoadLibrary函数装载 DLL并获得其句柄后，需通过调用 GetProcAddress函数获得各所需导出函数 的地址，通过对导出函数的地址进行操作 来实现交换前缀的目的。DateDate2828打开配置文件ivi.ini，从中读取特定仪器 驱动器中函数的前缀及其动态链接库的名字定义指向各函数的指针变量将读出的前缀和函数名拼接，生成测试系统需 间接调用到的特定
12、仪器驱动器中的完整函数名显式装入特定仪器驱动器的动态链接库取得特定仪器驱动器中各函数的地址，并将 此地址值赋给上述定义的各相应的指针变量类驱动器动态链接库中的函数通过返回上述 函数指针实现将调用映射到特定仪器驱动器 中的相应函数上，从而实现函数前缀的交换DateDate2929IVI实现仪器的互换机制或HP 34401驱动器Fluke 45 驱动器IVI.INI映像文件数字万用表类 驱动器测试程序VISA I/O 接口HP 34401或Fluke 45 数字万用表IVI类驱动器映射特定驱动器示意图DateDate3030IVI-MSS 体系结构DateDate3131IVI-MSS结构组成 I
13、VI-MSS server 封装了特定测试/测量领域功能的软件模块，与 具体仪器无关； IVI-RCM 为MSS服务器提供特定测试测量功能API，通 过RCM模块实现鲁棒性的仪器可互换接口；DateDate3232IVI-RCM结构示意图DateDate3333IVI-MSS详细结构模型DateDate3434仪器驱动技术总结VPPIVI-CIVI-COMIVI-MSSIVI-SI对应对应 ABBET 标标准的层层次仪仪器控 制 层层仪仪器控制 层层仪仪器控制 层层仪仪器控制/ 资资源管理层层仪仪器控制/ 资资源管理标标准的主要应应用 对对象仪仪器厂 商仪仪器厂商仪仪器厂商系统统集成商系统统集成商仪仪器互换换性的 支持不支持有限支持有限支持鲁鲁棒性仪仪器 互换换能力鲁鲁棒性仪仪器 互换换能 力 开发发 技术术动态链动态链 接 库库动态链动态链 接 库库组组件技术术组组件技术术组组件技术术实现实现 机制标标准I/O公共仪仪器 类类接 口公共仪仪器 类类接 口定制应应用 接口标标准信号 接口TPS编编程语语言与 运行环环境有限有限不限不限不限TPS可移植 与互操作的支持不支持不支持不支持不支持支持DateDate3535
