摘 要:本文介绍了GPIB接口的结构功能及其发展，详细讨论了用GPIB接口实现EMC自动测试系统的硬件连接和软件设计。
关键词：GPIB接口，EMC自动测量系统
1 GPIB接口概述
GPIB（General-Purpose Interface Bus）标准也即ieee488标准，是专为可程控仪器仪表设计的，最初由美国惠普公司提出，因此也称HP-IB。1975年IEEE将其作为规范化的IEEE-488标准予以推荐。1977年后IEC予以认可，并将其作为国际标准。1985年我国颁布了国内的GP-IB标准，即SJ-2479。通过GPIB标准总线接口，不同厂家生产的各种不同仪器设备可以方便地组合成为一个完整统一的测试系统。由于GPIB具有强大的功能和广大的使用者基础，GPIB在未来仍会继续存在和发展。
GPIB是一种８位并行数字通讯接口，一般是２４脚，包括８条数据线，５条控制线，３条信号握手线和８条接地线。使用位并行，字节串行，双向异步传输方式。
在自动测试系统中，为了进行有效的信息传递，GPIB包括了三种基本的接口功能要素，即“控者”、“讲者”和“听者”。“控者”是对系统进行控制的设备，它能发出各种命令、地址，也能接受其他仪器发来的信息。控者对总线进行接口管理，规定每台仪器的具体操作。一个系统中可以有多个控者但每一时刻只能有一个控者作用。 “讲者”是产生和向总线发送仪器消息的设备，每一时刻也只能有一个讲者工作。“听者”是接受总线上传来的数据的设备，一个系统内，可以同时由若干个听者在工作。控者、讲者和听者是任何数据传输过程的三个基本设备。
2 GPIB接口卡介绍
广泛使用的GPIB接口是内置于计算机内部的GPIB接口卡，像基于PCI总线的PCI—GPIB接口卡，可以插在PC机的PCI插槽上，通过电缆与测量仪器连接。
目前随着USB总线的发展和在测量领域的应用，安捷伦、NI两大公司分别推出了USB—GPIB连接桥，桥的一端可以直接插入电脑的USB接口，另一端接入仪器的GPIB接口。Agilent公司的82357A USB/GPIB接口系统提供从笔记本电脑或台式电脑的USB端口至GPIB仪器的直接连接。没有需要设置的开关，不需要安装PC卡，也不需要外部电源，实现方便同时便于室外操作。82357A接口系统带有适用于Windows® 98 (SE)/Me/2000/XP的SICL/VISA软件。该软件易于使用，具有与不同仪器及软件厂商的兼容能力。由于82357A是标准即插即用设备，因此在接到计算机USB端口时能自动检测和配置，可连接多达14台GPIB仪器，对于大数据块可实现超过750Kbytes/sec的传输率。
3 电磁兼容自动测量系统硬件设计
目前我们研究的电磁兼容自动测量系统（EMC自动测量系统）如上图所示，该系统由计算机和频谱仪、场强仪、功率计、示波器、信号源及天线等组成，其主要功能是根据测试内容、测试频率、测试带宽、测试灵敏度等的要求，由计算机选择控制不同的天线和测量仪器进行测量，并按照有关的标准对测量结果进行数据分析处理，增强和扩展仪器的测量功能，它适用于电磁兼容实验室的教学、实验和科研工作等。
在EMC自动测量系统中，计算机的主要作用是通过GPIB接口总线向测量仪器发接口命令和程控命令，同时接受来自仪器的测量数据，并进行处理分析，在系统中具有控者、讲者和听者的功能。各测量仪器的作用则是接受来自计算机的程控命令，向计算机传送测量数据，起到了讲者和听者的功能。GPIB总线在EMC自动测量系统起着重要的作用。
GPIB接口选用了Agilent公司的82357A USB/GPIB接口，随82357A USB/GPIB配有CD-ROM。在安装82357A之前，应首先安装光盘中的I/O库，之后才能把82357A的USB端插入计算机的USB接口，并对82357A进行配置，最后将测量仪器接入82357A的GPIB端，这样就方便地完成了计算机和测量仪器的连接。GPIB总线在２０米的排线长度内最多可连接１４台仪器，但若使用GPIB扩增器和延长器便可突破这两个限制。
4 软件设计
EMC自动测量系统的硬件连接方便易行，主要通过软件设计来完成自动测量和数据的分析处理。使用82357A USB/GPIB接口可以不必详细了解GPIB总线操作的具体规定，使用所配套的软件，即Agilent VISA I/O库通过各种高级语言（VB、VC++、LabVIEW等）来对测量仪器进行编程。
4.1 VISA及在LabVIEW中的应用
LabVIEW是由NI研制的基于图形化编程语言G的开发环境。它结合了简单易用的图形式开发环境与灵活强大的编程语言，提供了一个直觉式的环境，与测量硬件紧密结合，能让用户迅速开发出满足用户需求的各种虚拟仪器系统。LabVIEW主要用于仪器控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域，因此本测量系统的应用软件是基于LabVIEW平台开发和实现的。
VISA是虚拟仪表软件结构体系（Virtual Instrument SOFtware Architecture）的简称，它是在LabVIEW平台上控制VXI、GPIB、RS232及其它种类仪器的单程序接口。VISA是由组成VXI plug&play系统联盟的几十家最大的仪器仪表公司所统一采用的标准。通过这个标准，用户可以不必考虑时间及仪器Ｉ/Ｏ选择项，驱动软件可以相互兼容。
在LabVIEW中，大多数的VISA功能模块使用了VISA session参数。VISA session是每次程序操作过程的唯一逻辑标志符。它标志了与之通讯的设备名称以及进行I/O操作所必需的配置信息。常用的VISA功能模块有：VISA Open，VISA Write，VISA Read和VISA Close。
上图是VISA Open模块，它根据resource name 和visa session与指定的设备建立通讯。
VISA Write模块把Write buffer中的字符串写入指定的设备，返回实际传送的字节数。VISA Read根据指定读取的字节数读入设备中的数据，返回实际传送的字节数。VISA Close关闭与指定设备的通讯过程，释放系统资源。
下面是利用VISA模块与指定的E7402A电磁兼容分析仪进行读写操作，根据分析仪的程控命令利用VISA Write模块设置中心品录、带宽，以及数据读取格式，同时利用VISA Read模块读取分析仪的波形，并通过Waveform Graph在计算机上显示出来。
程序执行读取仪器的波形如图：
4.2主程序设计
电磁兼容自动测试系统的主界面如下图：
电磁兼容自动测量系统主程序主要包括两部分：测量设置模块和数据分析处理模块。
测量设置模块：该模块根据测量内容首先进行天线和测量仪器的选择，对各台测量仪器的地址分别进行配置，例如：对E7402A的地址分配为18，这样编程时“GPIB0::18::INSTR”所指向的设备即为E7402A。测量仪器选定之后要对其频率、扫描、幅度等参数进行设置然后开始测量。
数据分析处理模块：该模块对测量结果进行数据的分析处理，并将测量结果与有关的标准进行比较、分析，也可以进行数据的显示、打印、存储。
5 结论
由带有GPIB接口的仪器构成的EMC自动测量系统，结合LabVIEW可视化编程环境，充分利用计算机强大的计算和处理能力，大大地提高了数据的分析处理能力，显著提高了电磁兼容测量的自动化程度。
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