通过 LAN 远程控制仪器

ceken

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2011年12月26日

CPOL

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通过 LAN 远程控制测试仪器的分步说明

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引言

远程控制桌面测试仪器包括：使用 GPIB、USB、以太网、LXI、局域网和串口将仪器物理连接到计算机；通过仪器的命令集设置测量条件；获取测量结果；并记录测量结果以供进一步分析。

一些供应商（例如 National Instruments、Agilent、Rohde Schwarz、Keithley、Tektronix...）提供了大量的仪器控制硬件和软件工具，以帮助您在仪器控制系统的整个生命周期中节省时间和金钱。通过用于 GPIB、USB、以太网、LXI、LAN 和串行的总线硬件提高性能和可靠性，同时利用诸如 NI LabVIEW、Agilent VEE、Visual Studio C# 和预制仪器驱动程序等软件工具提高生产力。

使用现成的仪器驱动程序可能不符合我们的需求，因为我们需要供应商永远无法知道的自定义应用程序和测量。因此，使用直接 I/O 命令（测试仪器的用户/程序员手册中提供的命令集）开发仪器驱动程序，解决了自定义驱动程序的需求。本文解释了如何使用 C# 通过 LAN 逐步远程控制桌面电子测试仪器（在本例中为 Agilent N9010A）。

背景

通过仪器控制，可以使用计算机连接到桌面仪器并进行测量。有几种不同的方式来控制您的仪器 – 您可以使用仪器驱动程序或通过直接 I/O 命令控制仪器（参见图 1）。

图 1。

开始

在本教程中，我们将通过局域网与仪器通信。我们通信的仪器是 Agilent N9010A，IP 地址为 192.168.1.47，端口号为 5025。（参见图 2）

图 2. N9010A 局域网通信用户界面

为了完成这项工作，我们需要使用 Visual Studio 2010 创建一个新的 Windows 项目，因此单击“文件”->“新建项目”。然后为项目指定名称和位置（参见图 3）

图 3. N9010A 项目设置

创建 VS C#.NET 项目后，我们开始设计用户界面 (UI)。我们的 UI 由以下控件和相关属性组成：

表 1. 仪器控制表单

Control	名称	文本
Windows.Forms	MainForm	N9010A 通过局域网通信
Windows.Forms.Button	btnConnect	&连接
Windows.Forms.TextBox	tbSAPort	5025
Windows.Forms.TextBox	tbSAAddress	192.168.1.47
Windows.Forms.Label	lblIDN	此控件的文本由 N9010A 的 *IDN? 查询填充
Windows.Forms.Label	labelControl1	SA IP
Windows.Forms.Label	labelControl2	SA 端口
Windows.Forms.Label	labelControl3	IDN
Windows.Forms.ToolStripMenuItem	tsmiFile	文件
Windows.Forms.ToolStripMenuItem	tsmiExit	退出

在以下名为 N9010A 的类中，我们将编写 N9010A 通信基础设施。 writeLine(string command) 方法将命令发送到仪器，并附加 "\n"。此 "\n" 字符称为 EOL，表示命令结束。 readLine 方法读取仪器对 writeLine(string command) 发送的远程命令的响应，并以 ASCII 字符串形式返回。

using System;
using System.Text;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;

namespace N90101A
{
    // N9010A Spectrumm Analyzer Class
    public class N9010A
    {
        //N9010A IP Address
        private string IpAddr;
        //N9010A Port number
        private int PortNumber;
        //a network endpoint as an IP address and a port number
        private IPEndPoint ip = null;
        //IPEndPoint property for N9010A
        public IPEndPoint Ip
        {
            get
            {
                if (ip == null)
                    ip = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(this.IpAddr), this.PortNumber);
                return ip;
            }
            set { ip = value; }
        }
        //N9010A Spectrum Analyzer Constructor
        //instrIPAddress:N9010A IP Address,ex:"192.168.001.047"
        //instrPortNo:N9010A Port Number, ex:5025
        public N9010A(string instrIPAddress, int instrPortNo)
        {
            this.IpAddr = instrIPAddress;
            this.PortNumber = instrPortNo;

            if (!Soket.Connected)
                throw new ApplicationException("Instrument at "+ this.Ip.Address + ":" + this.Ip.Port + " is not connected");
        }

        //Writes an remote command to an N9010A with "\n"
        public void writeLine(string command)
        {
            Soket.Send(Encoding.ASCII.GetBytes(command + "\n"));
        }
        //Reads the N9010A response as string to a command sent with writeLine method
        public string readLine()
        {
            byte[] data = new byte[1024];
            int receivedDataLength = Soket.Receive(data);
            return Encoding.ASCII.GetString(data, 0, receivedDataLength);
        }

        Socket soket = null;

        //TCPIP connection to a N9010A
        public Socket Soket
        {
            get
            {
                if (soket == null)
                {
                    soket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
                    try
                    {
                        if (!soket.Connected)
                            soket.Connect(this.Ip);
                    }
                    //Throw an exception if not connected
                    catch (SocketException e)
                    {
                        Console.WriteLine("Unable to connect to server.");
                        throw new ApplicationException("Instrument at "+ this.Ip.Address + ":" + this.Ip.Port + " is not connected");
                    }
                }
                return soket;
            }
            set { soket = value; }
        }
    }
}

让我们设计一个表单，以便我们可以与仪器 N9010A 通信。表单上使用的控件在表 1 中给出。

MainForm 类的代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;

namespace N90101A
{
    public partial class MainForm : Form
    {
        private N9010A sa;
        public MainForm()
        {
            
            InitializeComponent();
        }
        //When invoked, the Instrument is connected and instrument handle is created
        private void btnSAConnect_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            this.saBaglan(this.tbSAAddress.Text, this.tbSAPort.Text);
        }
        //Sends a command "*IDN?" to an instrument whose IP Address is saAddress Port Number is saPort, reads the response from N9010A and update the User Interface
        private void saBaglan(string saAddress, string saPort
        {
            try
            {
                sa = new N9010A(saAddress, int.Parse(saPort));
                sa.writeLine("*IDN?");
                this.lblIDN.Text = sa.readLine();
            }
            catch (ApplicationException ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.ToString());
            }
        }
    }
}

从频谱分析仪获取的 IDN 响应如下：

改进 N9010A 类

现在是时候通过添加更多方法来改进 N9010A 类了。可以通过创建新的类库项目将 N9010A 类扩展到 .dll

        
        // Adjusts the N9010A's RBW, VBW and Sweep Time
        // RBW in MHz
        // VBW in MHz
        // Sweep Auto 0-->OFF, 1-->ON
        public void saRbwVbwSweTime(double rbw, double vbw, byte swe)
        {
            writeLine("BAND " + rbw + " MHZ");
            writeLine("BAND:VID " + vbw + " MHZ");
            writeLine("SWE:TIME:AUTO " + (swe == 0 ? "OFF":"ON"));
        }

//Read the Marker Peak values and return the marker1 frequency to SAFreqOut, amplitude value to SAAmpOut
public void readMarker1Peak(out double SAFreqOut, out double SAAmpOut)
        {
            writeLine(":CALC:MARK1:STAT ON");
            writeLine(":CALC:MARK1:MAX");//Do a peak search
            writeLine(":CALC:MARK1:X?");//Query the marker peak value
            SAFreqOut = double.Parse(readDouble())/1E6;//in MHz
            writeLine(":CALC:MARK1:Y?");
            SAAmpOut = double.Parse(readLine());
        }

结论

在本教程中，我解释了如何通过 LAN 远程控制电子测试仪器，以及如何在没有 VISA 库和仪器供应商设备驱动程序（dll、驱动程序文件...）的情况下开发仪器驱动程序。要扩展 N9010A 类，可以编写并向类添加更多方法，并为仪器开发自定义驱动程序。更多文章请访问 http://www.miltest.com/

频谱分析仪、网络分析仪、EMI 接收器、万用表、信号发生器的仪器驱动程序也可提供，并且可以设计自定义驱动程序。如有其他问题，请与我联系。