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Messinstrumente v0.3.x


Einführung

Das Programm Messinstrumente kann ein oderer mehrere Instrumente ansprechen, die über eine Netzwerk- oder USB-Schnittstelle mit dem PC verbunden sind. Netzwerkinstrumente die eine LXI (VXI-11) Unterstützung haben, können automatisch gesucht werden. Instrumente mit USB-Unterstützung müssen zur USB-Klasse 'Test and Measurement' gehören, sowie zur Unterklasse USB488.
Windows bietet keine Treiberunterstützung für USBTMC-Geräte an, man kann aber den vorhandenen WinUSB-Treiber verwenden. Das Programm verwendet für den Zugriff auf die Instrumente die libusb-1.0 Bibliothek, die wiederum mit dem installierten WinUSB-Treiber kommuniziert.

Das Programm funktioniert nicht mit einen vorhandenen anderen USB-Treiber z.B. von Rigol oder NI.

Das Programm soll es ermöglichen, gleichzeitig mehrere Instumente zu steuern, Daten einzulesen, auszuwerten und anzuzeigen sowie automatisch zu speichern.

Ich verwende das Programm mit Instrumenten von Rohde & Schwarz, Rigol, Picotest und mit selbst programmierten PIC18F-Mikrocontrollern. Andere USBTMC-Geräte besitze ich nicht, und kann nur vermuten und hoffen, dass es auch mit anderen Instrumenten funktioniert.


Installation

Das Programm kann in ein beliebiges Verzeichnis kopiert werden, es ist keine Installation notwendig oder vorgesehen. Um Einstellungen speichern zu können, werden Schreibrechte in diesem Verzeichnis benötigt.
Es wird nicht in die Registry geschrieben oder sonstwo Daten ungefragt gespeichert, auch eine Internetverbindung ist nicht notwendig. Im Moment werden alle Einstellungen automatisch ohne Rückfrage gespeichert.

Installiert werden muss der WinUSB-Treiber pro verwendeten USBTMC-Instrument. Es genügt normalerweise eine passende '.inf'-Datei für die Installation. Wegen den verschiedenen Windows-Versionen und der Pflicht der Treibersignatur, ist es am einfachsten das quelloffene Programm Zadig zu verwenden.
Es gibt eine eigene Versionen für Windows XP, und eine Version für neuere Windows-Versionen. Es werden 32- und 64-Bit Systeme unterstützt. Die Webseite mit den Download-Links und Beschreibung lautet: https://zadig.akeo.ie/

Wenn der Treiber richtig installiert ist, erscheint das Instrument im Gerätemanager. Hier ist ein Beispiel von Windows 7:

Windows 7 - GerätemanagerWindows 7 - Gerätemanager

Windows 2000

Das Programm funktioniert auch mit Windows 2000 (Service Pack 4). Der Prozessor muss mindestens ein Pentium III sein, da SSE-Instruktionen verwendet werden.

Für die USBTMC-Instrumente muss der libusb-win32 (libusb0) Treiber pro Instrument installiert werden. Mit dem Programm Zadig v2.2 für Windows XP, kann der Treiber einfach installiert werden.


Start des Programms

Das Programm öffnet sich mit einem leeren MDI-Frame-Fenster. MDI steht für ' Multiple Document Interface', und ist eine Methode um mehrere Dokumente oder Inhalte, in einem Frame-Fenster zu verwalten. Man kann im Menü 'Datei' jederzeit ein weiteres MDI-Frame-Fenster öffnen.
Bis auf das Auswahl-Fenster für die Instrumente, lassen sich alle weiteren Fenster auch separat öffnen. Wenn die STRG-Taste während des Öffnens gedrückt wird, oder der entsprechende Menüpunkt oder Schaltfläche betätigt wird. Es gibt im Menü 'Fenster' auch eine Option um die Fenster immer separat zu öffnen.

Messinstrumente

Beim Beenden des Programms werden alle geöffneten Fenster einzeln benachrichtigt, damit diese sich schließen. Sollte sich das Programm nicht beenden lassen, kann man das Beenden erzwingen, wenn die STRG-Taste gedrückt wird, während der Menüpunkt 'Datei'->'Beenden' betätigt wird.


Verbinden mit einem Instrument

Mit dem Menü 'Instrument'->'Auswählen...' öffnet sich das Fenster mit den verfügbaren Instrumenten. Es werden nur USBTMC-Instrumente mit installierten WinUSB-Treiber angezeigt, und nur Instrumente die noch nicht geöffnet wurden. Wenn ein Instrument z.B. mit einem Doppelklick geöffnet wird, verschwindet es aus der angezeigten Liste. Nach dem Schließen oder Trennen des Instruments, erscheint es wieder in der Liste.

Instrument auswählen

Instrument auswählen

Optionen für die USB- und LAN-Verbindung

Damit LAN-Instrumente gefunden werden, muss in dem Reiter 'Optionen' die passende Einstellung vorgenommen werden.

Instrument Optionen

LAN-Instrument hinzufügen

Wenn ein Instrument nicht automatisch gefunden werden kann, ist es möglich die IP-Adresse und den verwendeten Port manuell einzugeben. Es muss das Netzwerk bzw. der LAN-Adapter ausgewählt werden. Damit man leichter erkennen kann welches Instrument manuell hinzugefügt wurde, wird die Beschreibung in der Auswahlliste mit eckigen Klammern angezeigt. Wenn der VXI-Port nicht angegeben wird, wird der VXI-Port zuerst über eine Anfrage an den RPC-Port 111 ermittelt. Ist der RPC-Port nicht erreichbar, muss der VXI-Port angegeben werden.
Damit das Instrument in der Auswahlliste erscheint, muss im Reiter 'Optionen für USB und LAN' das Suchen nach LXI (VXI-11)-Instrumenten aktiviert werden.

LAN-Instrument hinzufügen

Serielles Instrument hinzufügen

Serielles Instrument hinzufügen


Instrument

Ein Instrument kann per Doppelklick, Kontextmenü, Toolbarschaltfläche oder über das Menü 'Instrument' verbunden werden. In der Titelleiste des Hauptfenster und in der Statusleiste wird das Modell angezeigt.

Verbundenes Instrument

Alle weiteren verfügbaren Funktionen für das verbundene Instrument sind im Menü 'Funktion' erreichbar. Im Moment ist nur das Senden und Empfangen von SCPI-Kommandos möglich.
Das Fenster für die Funktion kann als MDI-Fenster oder separat geöffnet werden. Wird die STRG-Taste beim Öffnen gedrückt, oder wenn der Menüpunkt 'Separat öffnen' in Menü 'Fenster' aktiviert wurde, öffnet sich ein separates Fenster. Das separate Fenster bleibt mit dem MDI-Frame-Fenster verbunden, und dieses muss geöffnet bleiben. Wenn das MDI-Frame-Fenster geschlossen wird, werden alle verbundenen Fenster ebenfalls geschlossen.

Funktionen


SCPI-Kommando

Mit der SCPI-Kommando-Funktion kann man Kommandos Senden und Empfangen. Es lassen sich Dateien für das Senden auswählen, und die empfangenen Daten können gespeichert werden. Das SCPI-Blockformat kann beim Senden eingefügt, oder beim Speichern entfernt werden.
Die Kommandos können in Dateien verwaltet, und mehrzeilig oder mit Semikolon getrennt eingegeben werden. Alle Eingaben werden automatisch gespeichert. Dateien mit Kommandos lassen sich über den letzten Eintrag 'Verzeichnis auswählen...' in der Kombinationsliste anzeigen.

Wenn man Dateien sendet, muss der Platzhalter "|FILE|" am Ende, bei dem letzten SCPI-Kommando stehen.

SCPI-Kommando


Bildschirmfoto

Mit der Bildschirmfoto-Funktion kann man den Bildschirminhalt von unterstützten Instrumenten einlesen. Im Verzeichnis "Instrument" sind die Konfigurationsdateien der derzeit unterstützten Instrumente gespeichert.
Ein eingelesenes Bildschirmfoto kann in einem eigenen Fenster angezeigt werden. Wenn beim Öffnen des Ansichtfensters die Strg-Taste gedrückt wird, wird statt einem MDI-Fenster ein separates Fenster geöffnet. Mit der Taste "F11" kann eine Vollbildanzeige aktiviert werden. Mit der Taste "F11" oder "Esc" wird diese Ansicht wieder beendet.
Das Bildschirmfoto kann in die Zwischenablage kopiert werden, oder als Datei im PNG-Format gespeichert werden. Für den Dateinamen kann man eine Vorlage erstellen.

Mit den Optionen "Automatisch" und "In Ordner speichern", können die Bildschirmfotos automatisch eingelesen und gespeichert werden. Die Angabe des Intervalls, ist die Zeit die zwischen dem Einlesen gewartet wird. Um so schnell wie möglich einzulesen, kann auch 1 Millisekunde vorgegeben werden. Für das Speichern in einen Ordner, muss mit der Schaltfläche "Ordner auswählen..." auch ein Speicherort ausgewählt werden. Die Dateinamenvorlage und der Ordner werden als Tooltips über den Schaltflächen angezeigt. Im Log-Fenster werden ebenfalls entsprechene Meldungen ausgegeben.
Ist nur die Option "In Ordner speichern" aktiviert, wird beim manuellen Einlesen das Bildschirmfoto automatisch gespeichert.

Die Optionen in der Liste sind abhängig von dem verbundenen Instrument. Die Optionen sind in Gruppen unterteilt, und können je nach Gruppe, gemeinsam aktiviert oder deaktiviert werden. Die Gruppenüberschrift wird mit einem farbigen Hintergrund dargestellt.

Bildschirmfoto-Funktion Bildschirmfoto-Optionen

Bildschirmfotoansicht-Fenster Bildschirmfotoansicht-Fenster

Vorlage für Dateinamen


Messkurve

Mit der Messkurve-Funktion kann man die analogen und digitalen Kanäle von unterstützten Instrumenten einlesen. Die Anzeige der Daten ist noch nicht möglich, die Schaltfläche 'Anzeigen...' öffnet nur ein leeres Fenster.
Vor dem Einlesen müssen die sichtbaren Kanäle für die Auswahl aktualisiert werden. Die Schaltfläche 'Aktualisieren' liest die sichtbaren Kanäle vom Instrument ein. Bei den Logikkanälen werden nur die sichtbaren Kanäle eingelesen und gespeichert. Sollten sich am Instrument die sichtbaren Kanäle ändern, muss die Auswahlliste manuell aktualisiert werden.

Bei manchen Instrumenten können die Daten aus dem Bildschirm, sichtbaren Speicher oder gesamten Speicher eingelesen werden. Wenn aus dem Speicher eingelesen wird, wird die Erfassung vorher gestoppt. Mit den Optionen für die Steuerung kann die Erfassung wieder automatisch gestartet werden. Dafür müssen die entsprechenden Einträge in der Optionen-Liste aktiviert werden.

Die eingelesenen Daten können pro Kanal als CSV- oder binäre Datei gespeichert werden. Die einzelnen Logikkanäle werden immer in einer Datei gemeinsam gespeichert. Dem Dateinamen wird immer die Quelle und der Kanalname angefügt. Am besten verwendet man dafür die Vorlage mit der Schaltfläche 'Dateiname...'. Und wählt beim Speichern nur mehr das Verzeichnis aus. Wenn man den Dateinamen im Speicherdialog ändert, wird immer die Quelle und Kanalname angefügt, egal ob sie im Dateinamen schon vorhanden sind oder nicht.
Das binäre Dateiformat ist gleich dem CSV-Format, nur dass die Daten als Double mit 64 Bit gespeichert werden. Der Zähler bzw. laufende Nummer wird als Long (32 Bit) gespeichert. Am Anfang der Datei gibt es nach dem Test 'DATA OFFSET', eine Angabe im Integer-Format (32 Bit) für den Offset der Daten vom Beginn der Datei an.

Ist nur die Option "In Ordner speichern" aktiviert, werden beim manuellen Einlesen die Messkurvendaten automatisch gespeichert.

Messkurve-Funktion Messkurve-Optionen


Skript

Das Skriptfenster ist noch ein Testfenster. Skriptdateien können als einfache Textdateien mit der Endung '.txt', per Drag & Drop geöffnet werden.

Skripte zur Steuerung der Instrumente können in einem eigenen Fenster ausgeführt werden. Mit dem Menü 'Datei'->'Neues Skript' öffnet sich ein Fenster für das Laden, Bearbeiten und Ausführen eines Skripts.

Eine Beschreibung der Skriptanweisungen gibt es hier: Skript.

Das Skriptfenster bleibt geöffnet wenn das Startfenster geschlossen wird. Es können auch Instrumente verwendet werden, die in einem Startfenster, oder anderen Skript bereits geöffnet wurden. Da Kommandos für die Instrumente nacheinander ausgeführt werden, gibt es keine Kollision der Anweisungen.

Es werden im Auswahlfenster keine USBTMC-Instrumente angezeigt, die aktuell in Skripten verwendet werden. Erst wenn das Skriptfenster wieder geschlossen wird, werden die Instrumente nach dem Aktualisieren im Auswahlfenster wieder angezeigt.

Beispielskripte:

Picotest M3500A DMM - USBTMC
Einlesen von Spannungswerten und speichern in eine CSV-Datei:
Picotest M3500A DMM - Skript 1.txt

Rigol DS1000Z-S - USBTMC oder VXI
Trigger aufzeichnen, und die einzelnen Aufzeichnungen als Bildschirmkopie einlesen und speichern:
Rigol DS1000Z-S Einlesen der Records als Bildschirmkopie - Skript 1.txt

Rigol DP831 und Picotest M3500A - USBTMC
Einlesen der Ausgangsspannungen aller drei Kanäle und speichern in einer CSV-Datei:
Rigol DP831 und Picotest M3500A DMM - Skript 2.txt

Rigol DP831 und Tonghui TH1951 - USBTCM u. Seriell
Einlesen der Ausgangsspannungen aller drei Kanäle und speichern in einer CSV-Datei:
Rigol DP831 und Tonghui TH1951 - Skript 1.txt

Rohde&Schwarz RTB2000 Oszilloskop - VXI
Einlesen einer Bildschirmkopie bei Trigger im Single-Modus:
Rohde&Schwarz RTB2000 - Skript 1.txt
Ein Firmware-Update über die Netzwerkverbindung durchführen:
Rohde&Schwarz RTB2000 Firmware-Update - Skript 2.txt
Ein Firmware-Update in Teilen über die Netzwerkverbindung durchführen:
Rohde&Schwarz RTB2000 Firmware-Update in Teilen - Skript 3.txt
Einen Messwert jede Sekunde einlesen und als CSV-Datei speichern:
Rohde&Schwarz RTB2000 Messwert speichern - Skript 4.txt


Icons für die Instrumentenauswahl

Für die Auswahl der Instrumente habe ich Icons erstellt, die zur Laufzeit mit Vektorbefehlen gezeichnet werden. Es ist nur eine Spielerei, aber ich finde es sieht nett aus, und ich werde die Icons zeitweise erweitern. Die Icons werden für die jeweilige Modellreihe verwendet, z.B. DSA705 bis DSA875.

Instrumentenicons

 

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