C#通過NI-VISA操作Tektronix TBS 2000B系列示波器

一、概述

本文描述采用C#語言訪問控制Tektronix TBS 2000B 系列示波器。接口協議采用NI-VISA。

最近一個項目需要和一款示波器進行通信，需要對示波器進行一些簡單控制並獲取到波形數據。經過一段時間研究，大致了解了相關操作，因為發現相關資料不是很多，所以把我了解的相關知識和大家分享一下。文末將提供本文涉及的相關文檔、代碼、安裝程序的下載地址。

正常情況下，我們如果需要和一個設備進行通信，首先需要知道PC通過什么方式和設備進行連接，通信協議是什么。由於工作需要和很多設備進行過連接，常用的連接方式主要有：網絡連接、串口連接、USB接口連接等；通信協議都是自定義的協議文本。 本來以為這個項目首先得需要搞清楚示波器的通信協議，然后才能進行下一步開發，在官方網站下載了一些編程資料，發現該設備是可以通過VISA進行連接的，那什么是VISA呢？VISA是由National Instruments公司牽頭，聯合一些設備制造廠商共同指定的一個通用設備連接標准，不管設備通過何種方式進行連接，只要符合VISA規范就可以通過該標准協議進行連接，而NI-VISA就是NI公司實現的一個協議，通過這個協議接口，我們不用直接和設備進行通信，只需要通過NI-VISA提供的接口就可以訪問設備，而常用的接口非常簡單，主要就是OPEN、WRITE、READ等幾個命令。符合規范的設備都會公開一份SCPI指令集的文檔，只要仔細閱讀該文檔就可以實現設備的控制。在整個項目過程中，我僅僅通過幾個官方網站下載的文檔就完成項目開發，幾乎沒有什么障礙，在此不得不感慨我們的制造業和發達國家相比確實有很大差距，我們就缺少這樣標准性的東西，什么事情都得從底層做起，很不科學。要是那些巨頭們肯做一些這方面的工作就太好了，比做什么買菜、賣魚的APP有意義得多了。

 

二、連接

示波器通過網絡接口和PC進行連接

  

 配置示波器IP和PC在同一個網段，例如：192.168.11.11，在設置時注意IP內不要有0，然后在PC上先ping一下，看能否ping通。

 

 如果能ping通就在瀏覽器輸入http://192.168.11.11看能否打開示波器主頁，確認SCPI指令可以運行。

 

    

三、安裝驅動

運行NI-VISA Runtime安裝程序，選中運行時基礎包和.NET支持包。 

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

安裝完成后形成兩個包：Ivi.Visa和NationalInstruments.Visa

其中Ivi.Visa有兩個版本：

32位位置：C:\Program Files (x86)\IVI Foundation\VISA\Microsoft.NET\Framework32\v2.0.50727\VISA.NET Shared Components 5.8.0

64位位置：C:\Program Files\IVI Foundation\VISA\Microsoft.NET\Framework64\v2.0.50727\VISA.NET Shared Components 5.8.0

NationalInstruments.Visa位置：C:\Windows\Microsoft.NET\assembly\GAC_MSIL\NationalInstruments.Visa\v4.0_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兩個引用。Ivi.Visa的庫根據需要可以選32位或64位。

程序運行需要在目標機器安裝運行時，所以引用的庫不需要復制到項目文件夾。

    

五、代碼

 已經有網友把VISA接口調用進行了封裝，我直接使用了相關代碼，幾乎一字未改，相關代碼請查閱：https://www.cnblogs.com/cncc/p/7866899.html

連接代碼：

            string IP = this.txtIP.Text.Trim();

            string IpRegex = @"^((25[0-5]|2[0-4]\d|[01]?\d\d?)\.){3}(25[0-5]|2[0-4]\d|[01]?\d\d?)$";

            if (!Regex.IsMatch(IP, IpRegex))
            {
                MessageBox.Show("IP地址不正確！");
                return;
            }

            if (!PortUltility.OpenIPAddress(IP, out string fullAddress))
            {
                MessageBox.Show("未找到設備!");
                return;
            }

            try
            {
                _portOperatorBase = new LANPortOperator(fullAddress);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show($"初始化設備失敗:{ex.Message}");
                return;
            }

            try
            {
                _portOperatorBase.Timeout = 2000;
                _portOperatorBase.Open();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show($"連接設備失敗:{ex.Message}");
                return;
            }

            EnabledControls(true);
            MessageBox.Show("連接成功！");

寫指令一共有兩種，一種不需要返回數據、一種需要返回數據，下發了需要返回數據的指令后才能進行讀取指令，否則就會讀取失敗。

讀寫指令如下：

        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}]");
            }
        }

核心代碼就這么多，剩下的就根據需要查詢SCPI指令表就可以了。

 

附錄、相關SCPI指令

 以下指令僅適用於Tektronix TBS 2000B系列示波器。

(一)       基本指令
1.     身份
WRITE：*IDN?

READ：

(二)       設置
1.     默認設置
RECAll:SETUp FACtory

2.    通道控制
Select:CH<x> ON/OFF

3.    水平位置與比例
HORizontal:POSition?

HORizontal:POSition 10

 

HORizontal:SCAle?

400   單位是秒

HORizontal:SCAle 0.2

 

4.    垂直位置與比例
CH1:POSition？

CH1:POSition 1

 

CH1:SCAle?

CH1:SCAle 2.5

 

5.    觸發
模式

TRIGger:A:MODe?

NORMAL

 

觸發類型

TRIGger:A:TYPe?

EDGE

 

觸發源

TRIGger:A:EDGE:SOUrce CH1

 

耦合：

TRIGger:A:EDGE:COUPling g {DC|HFRej|LFRej|NOISErej}

 

斜率

TRIGger:A:EDGE:SLOpe {RISe|FALL}

 

觸發電平（當前）

TRIGger:A:LEVel?

2.0800

TRIGger:A:LEVel 3.5

 

觸發電平（指定通道）

TRIGger:A:LEVel:CH1?

2.0800

TRIGger:A:LEVel :CH1 3.5

 

(三)       控制
1.     設置/查詢工作類型
ACQuire:STOPAfter SEQuence

ACQuire:STOPAfter RUNSTOP

查詢：ACQuire:STOPAfter?

返回最后一次設置的工作類型

 

2.    設置/查詢運行狀態
ACQuire:STATE？

0：Run或Single

1：Stop

設置：ACQuire:STATE ON/OFF

 

3.    查詢觸發狀態
TRIGger:STATE?

READY：等待觸發

SAVE：已經觸發

 

(四)       讀取數據
1.     設置數據來源（通道）
DATA:SOURCE CH1

 

2.    設置/讀取記錄寬度
HORizontal:RECOrdlength?

2000

 

3.    讀取波形數據寬度（僅讀取，觸發完成后有效）
WFMOutpre:RECOrdlength?

2000

4.    設置傳輸數據窗口
DATa:STARt 1    最小為1

DATa:STOP 2000

DATa:WIDth? 單個數據寬度（字節數）默認為1，可以修改為2字節，但高位始終為0

 

5.    數據讀取
CURVe?

Read（Bytes）：返回指定長度的字節數據【LENGTH= N+(STOP-STARt+1)+1】

數據為：幀頭（N字節）+數據（STOP-STARt+1字節）+幀尾（1字節）。

幀頭為:#（1字節）+數據長度的長度（1字節）+數據長度（1~9字節）

幀尾為：\n

數據每個字節表示一個波形高度值，采用補碼方式，即第一個位表示符號，范圍從-128~127

 

相關文檔、代碼下載：https://gitee.com/seabluescn/tksamples.git