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C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

一、概述

本文描述采用C#语言访问控制Tektronix TBS 2000B 系列示波器。接口协议采用NI-VISA。

最近一个项目需要和一款示波器进行通信,需要对示波器进行一些简单控制并获取到波形数据。经过一段时间研究,大致了解了相关操作,因为发现相关资料不是很多,所以把我了解的相关知识和大家分享一下。文末将提供本文涉及的相关文档、代码、安装程序的下载地址。

正常情况下,我们如果需要和一个设备进行通信,首先需要知道PC通过什么方式和设备进行连接,通信协议是什么。由于工作需要和很多设备进行过连接,常用的连接方式主要有:网络连接、串口连接、USB接口连接等;通信协议都是自定义的协议文本。 本来以为这个项目首先得需要搞清楚示波器的通信协议,然后才能进行下一步开发,在官方网站下载了一些编程资料,发现该设备是可以通过VISA进行连接的,那什么是VISA呢?VISA是由National Instruments公司牵头,联合一些设备制造厂商共同指定的一个通用设备连接标准,不管设备通过何种方式进行连接,只要符合VISA规范就可以通过该标准协议进行连接,而NI-VISA就是NI公司实现的一个协议,通过这个协议接口,我们不用直接和设备进行通信,只需要通过NI-VISA提供的接口就可以访问设备,而常用的接口非常简单,主要就是OPEN、WRITE、READ等几个命令。符合规范的设备都会公开一份SCPI指令集的文档,只要仔细阅读该文档就可以实现设备的控制。在整个项目过程中,我仅仅通过几个官方网站下载的文档就完成项目开发,几乎没有什么障碍,在此不得不感慨我们的制造业和发达国家相比确实有很大差距,我们就缺少这样标准性的东西,什么事情都得从底层做起,很不科学。要是那些巨头们肯做一些这方面的工作就太好了,比做什么买菜、卖鱼的APP有意义得多了。

 

二、连接

示波器通过网络接口和PC进行连接

 C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器 

 配置示波器IP和PC在同一个网段,例如:192.168.11.11,在设置时注意IP内不要有0,然后在PC上先ping一下,看能否ping通。

 C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

 如果能ping通就在浏览器输入http://192.168.11.11看能否打开示波器主页,确认SCPI指令可以运行。

 C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

    

三、安装驱动

运行NI-VISA Runtime安装程序,选中运行时基础包和.NET支持包。 

C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

  .NET支持包选.NET 4.0-4.5.1 Runtime Support(IVI),不选.NET XX Runtime Support(NS),NS的包是老版本。

安装完成后形成两个包:Ivi.Visa和NationalInstruments.Visa

其中Ivi.Visa有两个版本:

32位位置:C:Program Files (x86)IVI FoundationVISAMicrosoft.NETFramework32v2.0.50727VISA.NET Shared Components 5.8.0

64位位置:C:Program FilesIVI FoundationVISAMicrosoft.NETFramework64v2.0.50727VISA.NET Shared Components 5.8.0

NationalInstruments.Visa位置:C:WindowsMicrosoft.NETassemblyGAC_MSILNationalInstruments.Visav4.0_17.0.0.0__2eaa5af0834e221d

 

四、引用

新建VS工程,按上述地址添加Ivi.Visa和NationalInstruments.Visa两个引用。Ivi.Visa的库根据需要可以选32位或64位。

程序运行需要在目标机器安装运行时,所以引用的库不需要复制到项目文件夹。

C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

    

五、代码

 已经有网友把VISA接口调用进行了封装,我直接使用了相关代码,几乎一字未改,相关代码请查阅:https://www.cnblogs.com/cncc/p/7866899.html

连接代码:

C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

            string IP = this.txtIP.Text.Trim();              string IpRegex = @"^((25[0-5]|2[0-4]d|[01]?dd?).){3}(25[0-5]|2[0-4]d|[01]?dd?)$";              if (!Regex.IsMatch(IP, IpRegex))             {                 MessageBox.Show("IP地址不正确!");                 return;             }              if (!PortUltility.OpenIPAddress(IP, out string fullAddress))             {                 MessageBox.Show("未找到设备!");                 return;             }              try             {                 _portOperatorBase = new LANPortOperator(fullAddress);             }             catch (Exception ex)             {                 MessageBox.Show($"初始化设备失败:{ex.Message}");                 return;             }              try             {                 _portOperatorBase.Timeout = 2000;                 _portOperatorBase.Open();             }             catch (Exception ex)             {                 MessageBox.Show($"连接设备失败:{ex.Message}");                 return;             }              EnabledControls(true);             MessageBox.Show("连接成功!");

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写指令一共有两种,一种不需要返回数据、一种需要返回数据,下发了需要返回数据的指令后才能进行读取指令,否则就会读取失败。

读写指令如下:

C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

        private void btnWrite_Click(object sender, EventArgs e)         {             string CmdStr = this.txtCommand.Text.Trim();                          try             {                 _portOperatorBase.WriteLine(CmdStr);                 ShowLog($"[Write][{CmdStr}][Success]");             }             catch             {                 ShowLog($"[Write][{CmdStr}][ERROR]");             }         }          private void btnReadString_Click(object sender, EventArgs e)         {             try             {                 var result = _portOperatorBase.Read();                 ShowLog($"[Read][{result}][{result.Length}]");             }             catch (IOTimeoutException)             {                 ShowLog($"[Read][ERROR:Timeout]");             }             catch (Exception ex)             {                 ShowLog($"[Read][Exception:{ex.Message}]");             }         }

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核心代码就这么多,剩下的就根据需要查询SCPI指令表就可以了。

 

附录、相关SCPI指令

 以下指令仅适用于Tektronix TBS 2000B系列示波器。

C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器C#通过NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

(一)       基本指令 1.     身份 WRITE:*IDN?  READ:  (二)       设置 1.     默认设置 RECAll:SETUp FACtory  2.    通道控制 Select:CH<x> ON/OFF  3.    水平位置与比例 HORizontal:POSition?  HORizontal:POSition 10     HORizontal:SCAle?  400   单位是秒  HORizontal:SCAle 0.2     4.    垂直位置与比例 CH1:POSition?  CH1:POSition 1     CH1:SCAle?  CH1:SCAle 2.5     5.    触发 模式  TRIGger:A:MODe?  NORMAL     触发类型  TRIGger:A:TYPe?  EDGE     触发源  TRIGger:A:EDGE:SOUrce CH1     耦合:  TRIGger:A:EDGE:COUPling g {DC|HFRej|LFRej|NOISErej}     斜率  TRIGger:A:EDGE:SLOpe {RISe|FALL}     触发电平(当前)  TRIGger:A:LEVel?  2.0800  TRIGger:A:LEVel 3.5     触发电平(指定通道)  TRIGger:A:LEVel:CH1?  2.0800  TRIGger:A:LEVel :CH1 3.5     (三)       控制 1.     设置/查询工作类型 ACQuire:STOPAfter SEQuence  ACQuire:STOPAfter RUNSTOP  查询:ACQuire:STOPAfter?  返回最后一次设置的工作类型     2.    设置/查询运行状态 ACQuire:STATE?  0:Run或Single  1:Stop  设置:ACQuire:STATE ON/OFF     3.    查询触发状态 TRIGger:STATE?  READY:等待触发  SAVE:已经触发     (四)       读取数据 1.     设置数据来源(通道) DATA:SOURCE CH1     2.    设置/读取记录宽度 HORizontal:RECOrdlength?  2000     3.    读取波形数据宽度(仅读取,触发完成后有效) WFMOutpre:RECOrdlength?  2000  4.    设置传输数据窗口 DATa:STARt 1    最小为1  DATa:STOP 2000  DATa:WIDth? 单个数据宽度(字节数)默认为1,可以修改为2字节,但高位始终为0     5.    数据读取 CURVe?  Read(Bytes):返回指定长度的字节数据【LENGTH= N+(STOP-STARt+1)+1】  数据为:帧头(N字节)+数据(STOP-STARt+1字节)+帧尾(1字节)。  帧头为:#(1字节)+数据长度的长度(1字节)+数据长度(1~9字节)  帧尾为:n  数据每个字节表示一个波形高度值,采用补码方式,即第一个位表示符号,范围从-128~127

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相关文档、代码下载:https://gitee.com/seabluescn/tksamples.git

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