系统开发者指南

USB在测试和测量环境中的使用

应用指南1465-12

这套应用指南为您介绍如何利

目录

用开放连通性标准简化测试系统的集成。这些应用指南的总体目标是评估您的连通性选择2帮助您获得可靠结果，满足您对吞GPIB2吐能力的要求，并将成本控制在预LAN2算范围内。

USB

2USB 在PC世界中

3USB在测试和测量环境中的使USB 的故事3用，是该系列中的第四篇应用指南，USB 的连接3使您能深入了解作为测试系统连通USB 的速度

4性选择方案之一的通用串行总线Agilent对USB仪器连通性USB）。第一篇应用指南AN 1465-的支持

49 LAN 在测试系统的使用：基本原用Agilent IO Libraries Suite理为您介绍局域网（LAN）的主要部设置USB仪器5件，LAN在测试系统中的使用，该通过USB连接仪器5系列的其它应用指南的主要议题包与USB连接设备通信6括网络和PC配置。请参看第9页上术语表

8本系列其它应用指南的标题。

相关文献9

（评估您的连通性选择

无论您是要建立实验台上的adhoc系统，还是设计生产线的永久性解决方案，今天在现代仪器与计算机的连接上有三种最好的选择，即GPIB、LAN和USB。

GPIB最常用的测试和测量仪器程序

接口是原称HP-IB的通用接口总线

GPIB），它也可称为IEEE-488。

GPIB易于连接，可提供良好的电气

和机械可靠性，对于众多自动应用

有足够的吞吐率，因而在二十多年

中，它是大多数测试自动化任务的

明智选择。GPIB的最大不足是连接

器和电缆的尺寸及售价，以及需要

在PC中安装接口卡，因为GPIB不是PC的标准配置。LAN

目前的PC已广泛采用工业标准LAN连接，从而成为当前相对GPIB有吸引力的替代方案。LAN技术兼具开放性、低售价、高速度和可靠的机械特性。此外，许多办公室和工厂现已安装了LAN，使分散工作的团队能容易地发送、保存和检索测试数据。许多新的Agilent仪器也已配有LAN，使您能实现与PC的直接连接。由于有这么多的好处，因此LAN成为本系列应用指南的主要焦点。

2

对于测试应用，使用LAN的最大潜在不足是需要配置PC和网络部件，例如路由器。要了解有关详情，请参看LAN在测试系统中的使用：网络配置（AN 1465-10）和LAN在测试系统中的使用：PC配置（AN

1465-11）。

USB

新的PC上也广泛采用USB，在您需要很快建立测试解决方案时，USB的低价和简明使其成为很好的选择。对于频繁搬动、共用和重新配置仪器的工程实验室及其它类似环境，USB“投入测量时间”短的这一特性是非常诱人的。为此，几乎所

有新的Agilent测试和测量仪器都提

供USB连通性。

当然，大多数实验室和生产设

施都混用较老的和较新的仪器。为能在USB系统中使用包括遗存的GPIB仪器，您只需要使用一个转换装置，例如Agilent 82357 USB/GPIB接口。您同样可使用AgilentE5805A USB/4端口RS232接口，通过USB把遗存的RS-232仪器或其它RS-232设备（例如条码读出器或被测设备上的诊断端口）接到计算机（请参看第4页，Agilent对USB系统中GPIB仪器的支持）。

RS232

测试和测量应用中还在广泛使

用的最老通信协议是RS232。许多仪器都支持这种简单的串行接口，

它也常用作DUT（被测设备）上的诊断和控制端口。RS232用作仪器

通信接口的主要好处是价格低，以

及在PC和老仪器上广泛 PC如较老的仪器上都配有该接口。速度低、不一致的实现和原始的通信及发现

能力是它的主要不足。在工作台用

户和研发工程师更新较老的仪器和

设备后，USB会最终替代RS232。

到那时，工程师将摆脱这种接口的

种种。

（USB在PC世界中

机会来自您已熟悉的USB，因为它已在PC打印机、扫描仪、数码相机和其它数字设备中得到广泛应用。了解USB在PC世界中的一些背景会帮助您决定如何和何时把USB用于测试和测量。

USB的故事在计算技术的时间进程表上，USB已经普及相当历了一段时间：USB的最初版本与Microsoft® Win-dows® 95同时发布。USB的最早目标是代替当时PC上的多种类型的

接口以及 ，然后是在PC中使用和

去除有时需要的复杂配置步骤。配

有USB 1.0的计算机于1996年首次

出现，从那时到现在，USB一直受

Windows支持。

从1.0版起，USB标准已经过两次重要的校订。USB 1.1随Win-dows 98推出，它带来了在操作系统中新的即插即用连通能力的优点。在大多数情况下，您只需要插上连接器,这样您就可以开始使用了。您需要做的一切已附着在连接器上，并都已为您准备就绪（今天几乎所有的PC，无论是台式机或笔记本机，都配有内装的USB端口。您也可为老PC加装USB卡）。这一易用简明性刺激了提供 内装USB的PC和外设的急剧增长。但随着数字装置对更高带宽的需求，USB 1.1的12 Mbits/s最高速度成为某些应用发展的瓶颈 极为关心的问题。2001年推出的USB 2.0把带宽扩展到高达480Mbits/s的速度。USB2.0向下兼容USB1.1 USB2.0与USB 1.1后向兼容，虽然这可能导致后面会看到在数据率上的混乱，后面会有相关描述。

USB的连接

USB的好处

在消费类产品中的使用证明今天的PC均已配备

USB不仅是价廉的，而且是易用的。其连接是可热插拔的（有时也称为

热插拔和自动发现，实现真正的可热交换的），因此在您增加或改变即插即用连接时，不需要关断电源，PC能立价格低

刻自动发现您插入的新设备。与连接简单，不需要配置GPIB必须为系统中的每台设备分

配一个独有的地址识别符（如果重

适应各种设备的灵活速度级新配置系统，需跟踪哪台设备在什同时连接多达128台设备

么地方）不同，每台USB设备都有

一个嵌入序列号，

PC能在您连接时立刻读出。从机械角度来看，USB 1.1和2.

0是相同的；两者使用同样的四线方

案（两条电源线和用于数据的双绞

线对），完全遵从USB标准的电缆都

能用于任何USB系统，而不论其速

度如何。一个USB系统中的理论最大设备数为128（PC加127台其它设备）。但不能像GPIB那样，把设备以菊花链方式连到一起。但您可用集线器进行扩展，典型集线器可为4至8台设备提供端口。为增加更多设备，您可把其它集线器以菊花链方式连接。集线器可以自加电，或通过总线供电；需要较高功率的设备必需使用 将要求 自加电集线器来必须保证具有足够的功率供给级。

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3

Agilent也为RS-232仪器提供USB解决方案。Agilent E5805A

USB 2.0规范包含所有USB数

USB/4端口RS232接口提供从笔记

据传输速度：高速（480Mb/s）、全为给用户提供最大的方便，本或台式PC至多达4台RS232仪速（12Mb/s）和低速（专门为键盘、Agilent承诺要在几乎每一台新的测

器或设备的直接连接。

鼠标和其它低数据率装置设计的1.试和测量仪器中，把USB连通性作5Mb/s）。仅仅因为一个设备是为标准特性提供。为简化USB连接仪器的编程，在大多数情况下，

USB 2.0兼容并非自动意味着它可新仪器支持GPIB 480Mb/s高速Agilent和其它测试设备厂商协同开工作于480Mb/s，验证USB设备速USB，与GPIB相比，它有更高的带发了工业标准USB测试和测量类度的最好方法是查看官方USB标宽和更短 低的反应时间（响应程序（USBTMC）协议和USB488I/O协USB的速度

Agilent对USB仪器连通性的支持

识。被鉴定可以 经论证运行于1.5Mb/s或12Mb/s这两种早期USB速率的设备应具有白色和蓝色的USB认可标识（图1）。被鉴定可以经论证运行于480Mb/s速率的设备应具有红色、白色和蓝色的高速USB认可标识1。

USB系统中的集线器的额定速度决定 确定了系统的运行速度。例如，若您把高速USB设备接到全速集线器，那么可预见任何设备的最

大速度是12Mb/s，而不是480Mb/

s。为得到高速数据率的好处，您必须通过高速集线器连接这些设备。

图1. USB

4

命令所需要的时间）。少数支持全速USB（12 Mb/s）的仪器所提供的带宽接近GPIB，但反应时间稍长高。您也可把USB的优点用于现有的GPIB仪器。Agilent 82357AUSB/GPIB接口（图2）把GPIB仪器接到您计算机的USB端口上，使

您能用每一个82357A，从笔记本机或其它PC控制多达14台GPIB仪器。82357A是完全遵循标准的可热插拔USB设备，因此可在任何需

要的时候连接，而不必重起动PC。通过82357A连接的仪器连接有GPIB形式的VISA和SICL地址，就像是Agilent基于PCI或较老ISA的GPIB卡，所以使用这些卡的老系统程序不需要重新配置或改变代码。

您也不受限于在本地使用仪器。您可使用Agilent E5813A联网5端口USB集线器，通过标准LAN访问远地的USB设备或仪器。把E5813A接到PC并正确配置，就能像本地一样地得到远地仪器和设备的种种功能。

议。这些协议与Agilent E2094N IOLibraries Suite一起，使您能从GPIB容易地切换到USB连接，而不需要在新PC软件或重写现有程

序上作大的投资。除了地址变换外，

您的USB仪器就像是在GPIB的控

制下。图2. Agilent 82357A USB/GPIB接口1

资料来源：实现者论坛网址，www.usb.org.

用Agilent IO Libraries Suite设置USB仪器

通过为您提供自动的连接和配置，Agilent E2094N IO LibrariesSuite（现已包括在大多数Agilent仪器，W1140A—VEE Agilent VEEPro 7.0这样的测试和测量软件产品，以及82357A、E5805A和E5813A这类连通性产品中）使USB测量设置更容易。该IO LibrariesSuite包括三种单独的direct I/O应用程序接口（API）库，因此您能选择最适合您开发环境的库：VISA(虚拟仪器软件体系结构，一种工业标准应用程序接口)VISA COM（遵从Microsoft公共对象模型和IVI基金会标准的VISA版）

Agilent SICL（包括对现有测试系统的支持；为新系统开发推荐的direct I/O API是VISA和VISACOM。）

通过USB连接仪器

Agilent E5805和E5813A是随该IO库包括适用于USBTMC/

同Agilent IO Libraries一起工作的USB488设备的驱动程序和82357A软件，它们为RS-232仪器和远地USB/GPIB接口，在安装软件后系USB仪器提供同样的灵活性。对PC统就已就绪。在您插入仪器（或来说，这些仪器和设备都以本地方82357A接口）时，就出现一个对话式出现，并同样能使用别名。框，您可用易读 可阅读的USB别为验证与各台仪器的连接，只名命名各设备（图4）。这一别名能需启用Agilent Connection Expert，力是管理设备名的有用方法，因为在新发布的Agilent IO LibrariesUSB设备标准VISA资源的命名惯Suite 14中有配置实用程序。如果例（例如USB0::2391::1031::未显示您的仪器，可更新仪器表，然MY43000786::0::IN STR）也许后选择“Verify This Instrument”。是相当麻烦的。别名能力也允许同您也可启动与仪器的交互式I/O会样的测试系统软件工作于使用相同话，发送*IDN?命令，这是可编程仪别名的多种自动测试系统，例如把器的标准命令集(SCPI)命令DMM”作为电压表的别名。如果（SCPI）命令集之中的标准仪器识您已有基于 与GPIB上，或其它非别查询。通过识别制造商、序列号和USB接口上的仪器通信的程序，在固件版本，仪器将予以响应。

移植到USB接口的仪器上时,就可建立类似GPIB地址的VISA别名，例如“GPIB1::23::INSTR”，程序的工作就如同仍在GPIB接口上通信。

图4. Agilent IO库中连接对话框的例子

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5

“与USB连接仪器通信

您不必担心USB连接的细节问题，大多数已编写的与GPIB设备对话的程序都可无需修改地用于USB连接设备。如果您的程序使用了会影响整个GPIB总线的低级命令（如通过GPIB::INTFC这样的VISA会话），就有可能遇到一些未预见的结果。USB设备最适合现代仪器通信，它排斥低级和易错的接口管理方式。#include #include #include #include \"visa.h\"

#pragma comment(lib, \"visa32.lib\") /* include the visa32.libimport library */

/* Error-checking routine */

void CHECKERROR(ViSession vi, ViStatus status){

请查看仪器或I/O适配器的文档，了解对它们的。

如上所述，除了不同的I/O地址外，通过USB电缆连接的仪器就像是在GPIB总线上连接的仪器。这里是与USB连接通信的一些C代码例子，无论这些仪器是直接连接，还是通过E5813A联网5端口USB集线器：

6

char desc[256];ViStatus err = 0;if (status < 0){

err = viStatusDesc(vi, status, desc);fprintf(stderr, desc);viClose(vi);_exit(status);

}

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){

char idnResult[256];

ViSession rm = 0, funcGen = 0;ViStatus err = 0;

viOpenDefaultRM(&rm);

err = viOpen(rm, \"FuncGen\CHECKERROR(rm, err);

err = viPrintf(funcGen, \"*IDN?\\n\");CHECKERROR(funcGen, err);

err = viScanf(funcGen, \"%t\CHECKERROR(funcGen, err);

printf(\"The *IDN? string is %s\viClose(funcGen);viClose(rm);return 0;

}

与其相似，82357A USB/GPIB接口就像是用于典型仪器通信的PCI/ GPIB适配器，因此所连的仪器就有GPIB形式的地址名，也如同其它任何GPIB连接仪器。除了某些仪器地址用“FuncGen”代替“GPIB0::23::INSTR”外，源代码与上面完全相同。

对于RS-232，E5805A USB/4端口RS-232接口就如同是您PC上的RS-232端口，连接于其上的仪器将有RS-232形式的地址名，其行为如同其它RS-232连接仪器：

/* Same header and error-handling code as above... */

/* Do a simple *IDN? Instrument Identification Query */int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){

char idnResult[256];

ViSession rm = 0, dmm = 0;ViStatus err = 0;

viOpenDefaultRM(&rm);

err = viOpen(rm, \"ASRL1::INSTR\CHECKERROR(rm, err);

/* don't bother checking errors for these, nothing will happen until communication is attempted */err = viSetAttribute(dmm, VI_ATTR_ASRL_PARITY, VI_ASRL_PAR_NONE);err = viSetAttribute(dmm, VI_ATTR_ASRL_BAUD, 9600);err = viSetAttribute(dmm, VI_ATTR_ASRL_DATA_BITS, 8);

err = viSetAttribute(dmm, VI_ATTR_ASRL_STOP_BITS, VI_ASRL_STOP_ONE);

err = viSetAttribute(dmm, VI_ATTR_ASRL_FLOW_CNTRL, VI_ASRL_FLOW_DTR_DSR);/* clear out any old data and prepare the instrument */

err = viFlush(dmm, VI_IO_IN_BUF_DISCARD | VI_IO_OUT_BUF_DISCARD);CHECKERROR(dmm, err);err = viPrintf(dmm, \"*CLS\\n\");CHECKERROR(dmm, err);/* do the identification query */err = viPrintf(dmm, \"*IDN?\\n\");CHECKERROR(dmm, err);

err = viScanf(dmm, \"%T\CHECKERROR(dmm, err);

printf(\"The *IDN? string is %s\

viClose(rm);return 0;

}

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术语表

网关 - 一种连接不同标准和子网 - 一组连接的网络设协议的硬件设备（如LAN至GPIB）备;用于把网络分成若干便于管理

适配器 - 提供至网络电接口的LAN卡和连接器

网桥 - 一种连接网络各区段的LAN设备

DHCP - 动态主机配置协议；这是一种自动获得LAN连接设备（如PC、路由器、仪器等）IP地址的方法

DMZ - 解禁区；一种帮助保证专用LAN安全的防火墙配置DNS - 域名服务器；把特定设备名映射至IP地址，可使用放置在测试程序IP地址位置的设备名DUT - 被测设备；测试系统所测量的部件、组件或产品以太网 - 在物理层和数据链路层实现中占主导的一种专门的LAN技术；也称IEEE 802.3防火墙 - 保护计算机网络不受未授权访问的硬件装置或软件程序（或它们的组合）

8

GPIB - 通用接口总线；测试设备和测试系统的主导8-bit并行I/O连接HP-IB - Hewlett--Packard接口总线；GPIB的另一名称集线器 - 一种把多台设备连到一起的多端口LAN设备，通常用于星形拓扑

IP - Internet协议；要求一个用于通信的地址

LAN - 局域网

NAT - 网络地址翻译；把专用地址映射到一个或多个公共地址，从而能访问intranet或InternetRS232 - 是一种老的低速串行接口，它正在逐渐被USB代替路由器 - 一种能连接多个网络和建立小的专用网的LAN设备

的区段

子网屏蔽 - 设置相随的IP地址和定义子网边界交换器 - 一种能把多台设备接到一条LAN线上的LAN设备；但与集线器不同，它为各设备保留全网络带宽

TCP/IP - 传输控制协议和Internet协议；这两项标准构成Internet数据通信的基础

USB - 通用串行总线；设计用于替代PC中使用的RS-232和RS-422串行总线

相关文献

本系列的其它应用指南提供有关LAN在测试系统中成功使用的其它资料：

LAN在测试系统中的使用：基本原理，AN 1465-9

（出版号59-1412EN）http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/59-1412EN.pdfLAN在测试系统中的使用：网络配置，AN 1465-10

（出版号59-1413EN）http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/59-1413EN.pdfLAN在测试系统中的使用：PC配置，AN 1465-11

（出版号59-1415EN）http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/59-1415EN.pdf使用SCPI和Direct IO vs.驱动程序，AN 1465-13（2004年11月可提供）

LAN在测试系统中的使用：应用指南，AN 1465-14（2005年1月可提供）

其它Agilent应用指南为您提供选择您的测试系统硬件体系结构助您开发高效测试系统的诀窍：和仪器（AN 1465-5），出版号：5988-9820EN建立至测量系统的无线LAN连接（AN 1409-3），http://cp.literature.agilent.com/出版号：5988-7688ENlitweb/pdf/5988-9820EN.pdfhttp://cp.literature.agilent.com/理解机架和仪器互连的影响litweb/pdf/5988-7688EN（AN 1465-6），

出版号：5988-9821EN测试系统设计入门（AN 1465-1），出版号：5988-9747ENhttp://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-9821EN.pdfhttp://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-9747EN.pdf最大化系统吞吐率和优化调度（AN 1465-7），

计算机I/O考虑（AN 1465-2），出版号：5988-9822EN出版号：5988-9818EN操作维护（AN 1465-8），http://cp.literature.agilent.com/出版号：5988-9823ENlitweb/pdf/5988-9818EN.pdfhttp://cp.literature.agilent.com/理解驱动程序和Direct I/O(ANlitweb/pdf/5988-9823EN.pdf

1465-3),出版号:59-0110ENhttp://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/59-0110EN.pdf选择您的测试系统软件体系结构（AN 1465-4）,

出版号:5988-9819EN

http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-9819EN.pdf

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9

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