示波器的用户自定义应用开发

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1、示波器的用户自定义应用开发 田志东 应用工程师 安捷伦科技有限公司 一、 概述 大量的测试测量是电子测量工程师每天都要 面对的事情。很多的测试内容具有很强的重复性， 使工程师疲于测试和文档工作，失去了创新性工 作的时间和机会。在这样的背景下，自动化测试 变得更重要，需求不断扩大，对工程师的要求更 高。电子测量工程师需要学习的知识也随之增长。 本文主要涉及数字实时示波器的自动化测量 方案以及相应的自动化测试开发平台。 二、 自动化测试比较 自动化测试有何益处是工程师们关心的问题， 益处有二，一是自动化测试可以大大提供效率； 二是自动化测试可以保证测试方法和测试条件的 一致性，将测试过程中人为因素

2、的影响减少到最 小程度。 实时数字示波器的自动化测试目前主要有两 种方法： 第一种方法是标准化的一致性测试，诸如 Agilent公司在Infiniium 9000 及90000系列示波器 上开发的 USB、PCIE、DDR、HDMI 等一系列的一 致性测试软件。 第二种方法是基于各种自动化测试开发平台 而开发的自定制自动化测试软件，例如基于 VB、 VC、 VEE 等开发平台开发的各种自定制自动化测试 软件。在这类开发平台中，值得重点讨论的是 VEE 开发平台，此平台是针对电子测量仪器自动化测 试的开发平台，相对于其他开发环境，可以更快 的开发出自动化测试系统软件。 这两种方法各有一定的优缺点

3、，一致性测试 软件的优点是经过了标准化组织的认可，测试结 果具有权威性，方便使用；缺点是不能对用户的 自定义测试项目做出相应的调整，都是针对于特 定的串行总线或标准而定制的自动化测试软件。 而基于各种开发平台的自动化测试软件优点是使 用灵活和功能丰富，可根据用户的需要定制各种测试项目、设计测试方法，同样它也有一定的缺 点，例如需要用户掌握各种开发环境和详细的仪 器编程语言，报告的生成和格式的管理，界面的 设计，测试流程的设计。 总结上述两种方法的优缺点，自动化测试开 发的灵活性和易用性是对矛盾的问题。用户需要 一种更灵活易用而不需要繁琐的编程语言的自动 化测试开发环境。针对这样的需要，Agil

4、ent 公司 推出了基于 Infiniium 系列示波器的 UDA(User Defined Application)自动化测试开发平台。 UDA 是一个快速自定义自动化测试的开发平 台， 平台中已经设计好测试的流程， 报告的生成； 用户需要开发的内容完全集中在测试内容和测试 方法上。通过 UDA 开发平台，用户可以设计出和 Agilent 的一致性测试软件同样的界面风格和测试 流程、生成同样格式的报告的自动化测试软件。 图 1 各种自动化测试软件的比较 从图 1 中可以看到，UDA 的灵活性和功能介 于一致性测试软件和专业的自动化测试开发平台 之间，而易用性高于专业的自动化测试软件开发 平台

5、。 三、 UDA 的功能 UDA 是完全的用户自定义开发平台，可以完易 用 性灵活性和功能 全控制示波器的所有功能，以及控制所有 Agilent 的其他仪器， 调用其他应用平台， 控制 DUT （Device Under Test） 。UDA 也和 Agilent Infiniium 系列示波 器的其他应用兼容，诸如 Equalization(串行数据均 衡)、串行数据眼图分析，Infiniiscan 触发等，通过 使用 SCPI 命令就可调用其他上述示波器应用。将 UDA 和示波器的其他应用结合可开发出复杂的自 动化测试软件，例如可以使用 UDA 寻找一个最佳 的均衡算法来张开眼图，仅需要结

6、合 UDA 与均衡 应用、串行数据眼图分析和眼高测量功能，就可 以完成这样的自动化测试软件。 UDA 还完全兼容 MatLab 应用，这样可大大提 高 UDA 的灵活性和功能。 使用 Matlab 对测试信号 进行数据后处理或各种算法运算，得到的结果作 为测试的中间结果或最终结果，将 Matlab 的图像 显示作为报告内容。 UDA有两种开发模式， 基本模式和高级模式。 在基本模式下(见图 2)，用户通过导入一个示波器 设置文件或命令文件就完成定义一个测试项目； 还可定义变量，用于记录测量的中间结果或其他 设置。在基本模式下，用户仅需学习一条仪器编 程指令就能完成一个项目的测量，对于编程者而

7、言，所要学习的仪器编程内容少到几乎为零。 图 2 UDA 开发环境界面(基本模式) 在高级模式下(见图 3)，基本模式的所有功能 都具有外，还具有定义测试连接向导、外部其他 仪器控制、序列测试步骤设置、添加用户公司的 Logo 图像等功能。在高级模式下还可定义测试项 目组，例如定义时间测试组和电压测试组等。 UDA 支持变量定义和使用。有两种变量可以 使用，一种为设置变量，这类变量用于测试条件 的设置。例如在配置选项下定义一个变量 Ch，用 于选择使用示波器的哪一个通道，然后在测试项目下使用该变量。第二类变量是内部变量，用于 存储测试过程中的中间值或最终值，也可以用于 其他外部应用的变量赋值。

8、 图 3 UDA 开发环境的高级模式界面 在自动测试过程中，工程师希望能够在测试 过程中使用特定程序设置 DUT 的测试模式和测试 条件。那么在用 UDA 进行自动化测试软件开发过 程中能否将这些特定程序调用就是工程师关心的 另一个问题，答案是肯定的，UDA 支持 console application(控制台程序)，通过在测试步骤中调用 控制台程序，发送命令至控制台程序的方式设置 DUT。 构造应用程序和生成安装文件是 UDA 开发过 程的最后阶段。用户仅需点击构造按钮和生成安 装文件按钮即可，无需设置其他条件或引用文件。 同时用户可在 UDA 开发环境所在的计算机上启动 设计的自动化测试程

9、序进行调试。 四、 UDA 使用实例 本文以一个实际使用 UDA 开发测试示波器的 探头补偿信号为例讲述 UDA 开发自动化测试程序 过程。本例中不涉及外部程序的使用和控制台程 序的使用。 首先安装 UDA 开发环境，开发环境免费从 Agilent 公司网站下载，下载后安装在 PC 上或 Agilent 的 Infiniium 系列示波器上。安装后启动开 发环境。 1. Setup 设置设置 这个项目的设置包含应用程序的名称、版本， 测试项目分组设定，以及外部仪器的设置。首先 将开发模式设置为 Advance Mode。在应用程序设 定选项中设定程序名称和版本。参考图 4 设定. 图 4 UD

10、A 的 setup 设定 2. Test 设计设计 这部分内容是自动化测试开发的主体，正是 用户真正关心的内容。而 UDA 最大的好处就在于 它将繁琐的用户界面设计、报告生成、软件操作 流程等耗时的工作集成在 UDA 的开发环境中，用 户把精力全部集中在测试内容的设计开发上。图 5 添加测试组和测试项目 本例中设计了两个测试组（test group） ，分别 是电压组测试和时间组测试；时间组测试中包括 频率和周期测试。电压组测试中包括峰峰值测试。通过点击添加按钮即可添加测试项目，点击编辑 栏目下的 add group 添加测试组。添加测试项目过 程和结果参考图 5 添加测试项目后就开始测试步骤

11、的定义。在 Test Defineition（测试步骤定义）下，可选择的测 试步骤有： 示波器的设置文件、 单一的 SCPI 命令、 SCPI 命令文件、控制台程序、外部程序、变量赋 值、显示信息、延时等，图 6 为可定义测试步骤 类型。最快速的方法是使用示波器的设置文件完 成测试步骤的设定，使用这种方法，需要掌握的 编程指令为最少。本例中以测试 Frequency 为例， 介绍使用 SCPI 命令完成测试步骤（使用单一 SCPI 命令） 。 1) :measure:clear 清除所有当前测试项目 2) :autoscale 示波器自动设置 3) :measure:frequency %va

12、r:chan% 测量信号频率 图 6 测试步骤定义 测试步骤定义完成后，就可定义测试结果。 需要定义的内容有结果的标识， 结果的值、 范围， 结果是从示波器测量获得或者是从文件中读取； 结果值的单位和精度以及最终波形的图像文件。 图 7 是本例中频率测量最终结果的定义。 3. Configs(测试配置测试配置) 在测试中有部分测试条件需要用户在测试中 更改，例如使用的示波器哪一个通道，触发电平 的设置，测量信号的阈值电平等都是用户可能想 要在测试中调制的参数。这样的调整通过在配置 中添加变量完成，然后在测试项目中调用该变量， 实现修改参数。本例中定义了一个 configs 项目： 通道，变量名

13、为 chan，这个变量在测试步骤中调 用，如上文中的 SCPI 命令 :measure:frequency %var:chan% 其中%var:chan%就是调用变量 chan 的值。 图 7 测试结果的定义 4. Connections(连接提示连接提示) 自动化测试程序能够保证仪器的设置和测试 不随操作人员的不同而变化，但是测试过程中的 仪器和被测件、外围设备的连接是自动化测试程 序不能控制的。为了保证不同人员和时间的测试 使用相同的连接，UDA 提供了连接提示页面。自 动化测试程序开发时定义好连接方法，所有自动 化测试程序使用者都按照定义的连接方法连接， 可保证测试方法的一致性。 图 9

14、 连接的定义 图 9 为本例中连接的定义。用户可自定义连 接的示意图或实体连接图。自然用户也期望能够 将configs中变量定义的测试条件的改变(会影响到 连接部分的变量设置)同步到连接定义中。例如本 例中对使用示波器通道的设置由变量 chan 定义， 所以在连接的提示中加入了 %var:chan% 变量的 调用，这样用户在测试过程中改变了测试通道， 连接提示中也同时改变了连接提示。 5. 构造、调试和生成安装文件 经过上述 4 个步骤后，自动化测试程序已设计完成，可以构造、调试程序和生成最终的安装 文件。构造应用程序仅需要点击 Build Application 即可完成。 调试前需要在 D

15、ebug Run 界面设定目标 示波器的仪器地址。调试方式有两种，一是在 test 定义中选择 Debug Run，二是 Build 完成后点击 Lunch Application。 图10为Debug Run和构造页面。 图 10 Debug 和 build 界面 调试完毕程序运行正确后即可生成安装文件， 运行 Generate Installer，生成压缩的安装文件，将 该文件复制到示波器上安装，安装后在示波器的 界 面 上 Analyze-automated Test Apps- User Defined - Application Name 运行自动化测试程序。 自动化测试程序运行完成

16、后自动生成 html 格式的 测试报告。图 11 为自动化测试软件生成的测试报 告。 图 11 UDA 生成的测试报告 五、小结 自动化测试是众多电子测量工程师所期望的 方法，而 Agilent 的 UDA 提供了一种快速的示波器 自动化测试编程的开发平台，使示波器的自动化 测试开发的速度大大提高，并且开发工程师需要 掌握的新知识要求很少。简而言之，UDA 是一种 全新的示波器自动化测试程序开发的方式，UDA 的出现使得示波器的自动化测试开发更加简单。 六、参考文献 1. Agilent N5467A Infiniium User Defined Application 5990-4044EN 2. Agilent Infiniium DSA/DSO90000A series Data sheet 5989-7819EN 3. Agilent Technologies Infiniium 9000 series Oscillos