Доброго времени суток, уважаемые коллеги.
В данной статье я хочу рассмотреть процедуру, которая рано или поздно понадобится любому инженеру, а именно - подключение контрольно-измерительного оборудования к персональному компьютеру. Цели подключения могут быть разными - от автоматизации тестирования до пост-обработки собранной информации. Но все эти цели объединяет одно - никто не хочет тратить много времени на то, чтобы "подружить" прибор и ПК, всем необходимо как можно быстрее установить соединение и начать решать поставленную задачу.
Данное руководство применимо ко всем приборам производства
Keysight Technologies: анализаторам спектра, осциллографам, анализаторам цепей, генераторам, анализаторам коэффициента шума, измерителям мощности, мультиметрам, частотомерам, источникам питания, характериографам и т.д.
Для начала приведу небольшое оглавление статьи:
1. Введение
2. Тонкости подключения по LAN
2.1. Настройка подключения с помощью роутера
2.2. Настройка подключения прибора напрямую к ПК
3. Проверка правильности подключения прибора
3.1. Описание главного окна Keysight Connection Expert
3.2. Признаки корректного определения прибора
3.3. Некорректное определение прибора
4. Ручное добавление прибора
4.1. Добавление GPIB подключения
4.2. Добавление LAN подключения
4.2.1 IP или Hostname
4.2.2 Типы протоколов подключения
4.2.3 Завершение и проверка подключения
5. Заключение
1. Введение
Давайте будем идти от простого к сложному. Самое простое, что можно себе представить. когда речь заходит о соединении прибора и ПК - это соединить их кабелем (
GPIB,
USB или
LAN). И действительно, для подавляющего большинства современных приборов соединить кабелем прибор и ПК - это ровно половина всех действий, которые от Вас потребуются перед началом работы с прибором. Вторая же половина действий состоит в установке библиотек ввод-вывода, которые и "подружат" между собой прибор и компьютер. Библиотеки ввода-вывода
Keysight IO Libraries, начиная с версии 17.0 (актуальная версия на момент написания статьи - 17.1), сделали большой шаг в автоопределении подключенных приборов, а также данная версия библиотек постоянно опрашивает приборы на предмет того, что они все еще подключены, что позволяет более чётко контролировать состояние приборов, например, при использовании
VISA. В случае
USB, да и части
GPIB подключений, установка библиотек и соединение прибора и компьютера кабелем - это все, что нужно для начала работы.
1. Библиотеки установлены. 2. Прибор и ПК соединены USB кабелем. 3. Все готово к работе!
2. Тонкости подключения по LAN
Но если бы все было так просто, то, скорее всего, Вы бы не искали информацию а эту тему в интернете, не так ли? Давайте перейдем к чуть более сложному варианту - подключению через
LAN. Первым делом установим
библиотеки ввода-вывода, а затем перейдем к танцам с бубном и прочим вещам, которые всплывают как ассоциации у многих людей, когда они слышат слова "настройка локальной сети" и "сисадмин". Современные приборы в большинстве своём соответствуют
классу С стандарта
LXI (в т.ч. имеют свой
Web-сервер для удаленного доступа к прибору через браузер). Выпускающиеся сейчас приборы соответствуют стандарту
LXI версии 1.3, и с ним у Вас не возникнет никаких проблем. Все, что нужно - это правильно настроить IP-адреса и их выдачу в Вашей подсети. Более старые приборы могут соответствовать
LXI версии 1.1, с несколько меньшим функционалом. С ними возникает большинство сложностей и вопросов, так как приборы с этой версией
LXI необходимо добавлять вручную, автоматически они не определяются. Про ручное добавление я расскажу позже, а пока перейдем к тонкостям локальных сетей. Если у Вас или Ваших коллег есть опыт администрирования сетей. то у Вас не возникнет никаких трудностей с настройкой, но подобный опыт есть не у всех, поэтому я расскажу несколько базовых вещей, которые помогут настроить соединение с прибором.
2.1 Настройка подключения с помощью роутера
Рассмотрим случай, когда в помещении, где находится прибор, есть роутер, в котором включена функция автоматической выдачи IP-адресов DHCP (DCHP on). Это наиболее простое, хоть и не самое безопасное решение (в случае, если роутер соединен с WAN-кабелем и имеет выход в Internet). В данном случае роутер берет на себя роль раздатчика IP-адресов что, конечно, упрощает подключение, но имеет минус, что при каждом переподключении или каждой перезагрузке роутера, подключенные к роутеру приборы и компьютеры будут получать разные IP-адреса, что затруднит автоматизацию тестирования. так как в программах зачастую жёстко задаётся IP-адрес прибора. Эту проблему можно решить, закрепив за инструментом определенный IP в настройках роутера. Каждый участник локальной сети имеет свой MAC-адрес, который распознается роутером, и роутеры умеют запоминать, что прибору с определенным MAC-адресом надо выдать соответствующий IP-адрес. В зависимости от модели и производителя роутера интерфейс и местонахождение этой опции настроек может меняться, но общий смысл таков, как на рисунке.
Добавляя подключенные к сети приборы с помощью Add/Delete, можно закрепить за каждым постоянный IP. Чтобы понять, какой MAC-адрес какому прибору соответствует, необходимо сначала отключить все приборы (в т.ч. смартфоны и планшеты, если включена беспроводная сеть) от сети, оставив в сети только компьютер, с которого Вы настраиваете сеть. После того, как Вы закрепите за ним постоянный IP-адрес, по одному добавляйте приборы и устройства, чтобы избежать путаницы. Этот метод позволяет использовать роутер для объединения нескольких приборов в одну систему, что значительно облегчает автоматизацию, так как IP-адреса приборов остаются постоянными при переподключении или перезагрузке роутера.
2.2. Настройка подключения прибора напрямую к ПК
В случае, если необходимо подключить только один прибор, и выход в Internet не критичен для управляющего прибором инженера (или, как часто бывает, доступ заблокирован на всем предприятии), то можно осуществить прямое подключение прибора к компьютеру. Сразу после подключения кабеля чуда не произойдет и соединение не установится. Необходимо вручную сконфигурировать сеть. Для этого на прибор надо зайти в настройки LAN (см. руководство пользователя на прибор) и руками прописать IP-адрес 192.168.1.102 (формально, можно любой, но "отраслевым стандартом" считается IP-адрес вида 192.168.1.10Х, где Х = 1 для управляющего компьютера, и Х = 2 для подключаемого прибора). В качестве маски подсети укажите 255.255.255.0, а в качестве DNS-сервера - IP-адрес компьютера 192.168.1.101. На ПК необходимо будет зайти в сетевые настройки появившегося подключения (см. картинку ниже) и повторить операции по вводу IP-адреса, маски подсети и DNS-сервера. После нажатия кнопки OK, ПК должен будет, наконец, "увидеть" подключенный прибор и Вы сможете перейти к шагу проверки подключения.
Данные значения, повторюсь, не являются обязательными, главное, чтобы совпадали маски подсети и адрес DNS-сервера на компьютере и Вашем приборе, как это продемонстрировано на следующей картинке. Настройки IP на используемом в данном примере осциллографе MSOX4154A следующие: IP: 192.168.0.1, Subnet mask (маска подсети): 255.255.248.0, Default Gateway (шлюз) 0.0.0.0, DNS: 192.168.0.2, Hostname: a-mx4154a-00587. Настройки на ПК приведены ниже. Цифрами обозначены кнопки и ссылки на которые нужно кликнуть (или выделить, как в п.3), чтобы попасть в меню ввода настроек.
На выходе в окне Connection Expert получаем следующее:
Как видно из картинки, осциллограф готов к работе. Про то, как определить, действительно ли Ваш прибор готов к работе, читайте далее, там тоже есть свои тонкости.
3. Проверка правильности подключения прибора
3.1. Описание главного окна Keysight Connection Expert
Допустим, Вы сделали все базовые начальные шаги по подключению. Библиотеки ввода-вывода установлены, прибор соединен кабелем, все необходимые настройки сделаны. Теперь перейдем к следующему шагу - будем проверять, а понял ли ПК, что к нему что-то подключили и что именно к нему подключили. Для этого необходимо открыть Keysight Connection Expert (двойной клик по иконке IO в системном трее или через меню Пуск/Start). Эта утилита устанавливается вместе с библиотеками ввода-вывода и предоставляет удобный интерфейс для коммуникации с прибором. Главное окно выглядит так:
1. Окно, где будут показываться подключенные приборы
2. Область подробной информации о приборах
3. Панель информационных сообщений
4. Кнопка добавления прибора в избранные, кнопка повторного поиска подключенных приборов и поле для быстрого поиска прибора
5. Панель вкладок программы (доступ к настройкам PXI/AXIe мейнфреймов, ручное добавление приборов, настройки программы)
3.2. Признаки корректного определения прибора
Тут опять возникает развилка на простой и сложный путь. Простой путь заключается в том, что прибор автоматически и, что главнее, корректно определился, и тогда окно программы выглядит следующим образом:
1. Главный (необходимый и достаточный) признак корректности определения прибора - Модель, производитель, тип прибора, краткое описание и адрес в окне слева.
2. Необходимый, но недостаточный признак корректности определения прибора - полностью заполненная информация в окне справа - производитель, модель, серийный номер (скрыт), версия микропрограммного обеспечения, зеленая галочка рядом с VISA-адресом. (Остальные ссылки имеют следующие функции: открыть страницу прибора на нашем сайте; открыть Web-интерфейс прибора для удаленного контроля над прибором по LAN; открыть утилиту посылки SCPI-команд (*IDN?, *RST и др.) и утилиту IO монитора, а также сменить псевдоним VISA).
Если Вы видите такое окно (пункты 1 и 2 выполнены) - можете поздравить себя - Вы молодец, у Вас все получилось, и прибор и компьютер полностью готовы к совместной работе. Любое приложение, будь то ПО BenchVue, или VSA, или Ваша собственная программа тестирования, будут "видеть" прибор и смогут с ним взаимодействовать. Вы можете помечать прибор звездочкой, добавляя его в избранные. Это поможет Вам в некоторых приложениях, например, функция viFindRsrc будет корректно следить за состоянием подключенного прибора из списка избранных, обновляя информацию в случае отключения или переподключения прибора. Этой функции не было в более старых версиях библиотек ввода-вывода и это еще один аргумент в пользу того, что необходимо регулярно обновлять ПО и микропрограммное обеспечение приборов. Эти процедуры безопасны и не занимают много времени, но зачастую избавляют от многих проблем, экономя время инженеров.
3.3. Некорректное определение прибора.
Перейдем, наконец, к самому интересному, ради чего и была затеяна вся эта большая статья. Сложный путь состоит в том, что прибор может определиться некорректно или не определиться вовсе.
Как видно из рисунка, приборы N5182B и N9010A были корректно определены (неважно, автоматически или вручную), а вот некий прибор Infiniium, Agilent, очевидно, определён некорректно, так как отсутствует чёткое название модели и тип прибора. И хотя, вроде бы в окне информации все правильно, указан серийный номер прибора (скрыт), указана версия микропрограммного обеспечения, VISA адрес горит зелёным, а в окне сообщений даже проскакивает информация, что это DSO9404A, всё равно использовать прибор в программах не получается.
4. Ручное добавление прибора.
Что же делать в этом случае? В этом случае необходимо добавить прибор вручную. В случае, если прибор определился некорректно, то для этого сначала необходимо удалить прибор из списка, нажав Delete User-Added Connections в окне справа. После этого необходимо перейти во вкладку Manual Configuration. Откроется окно Add New Instruments/Interfaces.
Добавление интерфейсов (выделено зелёной рамкой) требуется редко и его нужно применять, например, если в ПК несколько сетевых или GPIB плат и больше одной из них заняты Вашими инструментами. Тогда создание нового интерфейса позволит получить доступ к устройствам, подключенным к этим дополнительным платам, так как иначе бы опрос производился только для основного интерфейса.
С интерфейсами разобрались, а значит, нас интересуют две самые верхние строчки:
Lan instrument и
GPIB instrument (в красной рамке). Как я уже писал ранее, в случае
USB подключения проблем с подключением обычно не возникает. Это наименее проблемный способ подключения, хоть и не такой функциональный, как
LAN. Поэтому, я советую использовать
USB-GPIB интерфейс
82357B для подключения до 14
GPIB приборов к ПК. Эта небольшая штучка экономит кучу времени и нервов, полностью оправдывая свою цену. Единственное, что стоит иметь в виду при работе с
82357B - это то, что лучше не назначать ему
Primary Address под номерами 9, 11, 13, 15, 25, 27 или 29, так как на некоторых редких (и достаточно старых) конфигурациях ПК возможна некорректная работа с данными адресами, но случаи, чтобы требовались такие высокие номера встречаются крайне нечасто, обычно пользователю хватает номеров с 0 по 8, с которыми нет никаких проблем.
4.1. Добавление GPIB-подключения
Но, допустим, переходника USB-GPIB у Вас нет, а GPIB-плата в компьютере есть. Что тогда? Тогда необходимо выбрать GPIB Instrument и указать основной адрес прибора (0,1,2...), оставить галочку Auto Identify This Instrument и нажать Test Connection, если указан верный адрес, то появится надпись Verified.
После этого останется нажать Accept в правом нижнем углу и насладиться видом определившегося прибора в главном окне программы, после чего приступать к работе с прибором.
4.2. Добавление LAN подключения
4.2.1. IP или Hostname
С GPIB разобрались, переходим к наиболее современному и функциональному LAN соединению. Первое окно встречает нас предложением ввести IP или Hostname прибора. Для приборов с установленной ОС Windows имеются те же возможности по установке сетевых имен (Hostname), что и для обычных компьютеров. Посмотреть и изменить Hostname прибора можно в разделе Control Panel -> System. Изменение доступно по клику Change settings (кнопка справа, необходимо зайти под учебной записью Администратора) для изменения настроек). Hostname вводится в окно Computer description. Если Вы хотите переименовать Ваш ПК, нажмите Change, и в появившемся окне задайте новое имя.
Использование IP или Hostname - дело вкуса, в большинстве случаев, но указание IP - более надёжный вариант, потому что с Hostname есть некоторые подводные и неочевидные камни. Например, Hostname на русифицированных версиях Windows по умолчанию задаётся как Имя_пользователя-ПК на русском языке, и имя пользователя тоже часто выбирается русскоязычным (Андрей-ПК, как пример). Так вот, данная комбинация довольно часто приводит к проблемам обнаружения компьютера (или прибора с ОС Windows) в сети. Да, в общем-то Microsoft наладило распознавание кириллицы, но до сих пор возникают проблемы с кириллическим именем пользователя или кириллицей в Hostname. Поэтому, во избежание таких проблем, основной пользователь системы должен быть на английском языке, как и Hostname (с Hostname Andrey-PC багов кириллицы возникнуть не может). Для приборов Keysight это не очень актуально, так как имя пользователя обычно Instrument или Admin, а Hostname по умолчанию на английском языке и базируется на серийном номере прибора, но тем не менее, это полезно знать.
Вторым подводным камнем является то, что некоторые приложения (да чего греха таить, даже Windows Vista в свое время грешила таким) в принципе имеют трудности с подключением по Hostname даже на латинице, а в случае задания IP-адресов соединение устанавливается нормально.
4.2.2. Типы протоколов подключения
Перейдем к следующей графе. Насчет интерфейсов я писал ранее, если у Вас только одна сетевая карта, то TCPIP Interface ID следует оставить TCPIP0. Далее необходимо выбрать тип протокола подключения. По умолчанию выбран протокол Instrument (inst0). Этот протокол (также известный, как VXI-11) является основным и все приборы могут подключаться по нему.
Протокол Socket предназначен для повышения скорости взаимодействия, но у него есть некоторые функциональные ограничения. Он не поддерживает прерывания (напр., SRQ и т.д.). Помимо скорости, плюсом протокола Socket является то, что он позволяет не Windows устройствам подключаться к приборам. Этот протокол не использует VISA, а подключается к приборам напрямую, таким образом, Вы можете работать с прибором под Linux или Mac.
Протокол HiSlip - самый новый. Он сочетает в себе скорость Socket и функциональность VXI-11, поэтому, если Ваш прибор поддерживает этот протокол, используйте его. Приборы прошлых поколений, скорее всего, не смогут работать с протоколом HiSlip, но это лучше уточнять отдельно для каждого прибора. Информацию можно посмотреть в идентификационном файле LXI. Протокол HiSlip использует VISA для взаимодействия с приборами, поэтому на данный момент он не может быть использован под Linux или Mac, так как эти ОС в настоящее время не поддерживаются Keysight IO Libraries.
4.2.3. Завершение и проверка подключения
Следующий пункт - это подтверждение соединения, здесь нужно оставить галочку Allow *IDN Query, а также будет указан VISA адрес прибора (например, такой: TCPIP::192.168.1.101::hislip0::INSTR). Нажатием на кнопку Test This VISA Address Вы сможете проверить, удалось ли подключиться к прибору. Слово Verified намекнет Вам, что всё сделано верно, а наличие ошибок VISA (например, VISA timeout error) - это признак того, что надо что-то поменять в настройках (или проверить кабель, которым соединены прибор и компьютер, может быть он неисправен). Кнопка Instrument Web-interface позволяет открыть Web-интерфейс приборов, соответствующих стандарту LXI в окне Вашего браузера. Обычно, такой Web-интерфейс дает доступ к управлению большинством функций прибора, в т.ч. сбору данных, а также предоставляет информацию о приборе (версия микропрограммного обеспечения и т.д.). После того, как подключение успешно протестировано, Вы можете похлопать себя по плечу, так как теперь Ваш прибор и Ваш компьютер полностью готовы к совместной работе. Если же прибор определился некорректно, значит, возможно, Вы пропустили некоторые шаги инструкции (например, сняли галочку с Allow *IDN Query или не нажали Test This VISA Address) и Вам следует заново проделать все шаги, начиная с удаления прибора из списка.
5. Заключение
Желаю Вам успешной работы. Все интересующие Вас вопросы Вы можете задать здесь в комментариях или отправить на почтовый адрес tmo_russia@keysight.com и Вы обязательно получите ответ.
В эпоху готовых отладочных плат и тысяч готовых модулей к ним, где достаточно взять пару блоков, соединить их вместе, и получить нужный результат, далеко не каждый понимает основы схемотехники, почему и как это работает, а главное — что надо делать, если это работает не так.
