3. VISA und VISA-Tools

Verlauf

Als GPIB noch die wichtigste physische Kommunikationsschnittstelle war, kommunizierten Fernsteueranwendungen direkt mit GPIB-Hardwaretreibern. Später wurde die serielle RS-232-Schnittstelle als günstigere Alternative zu GPIB eingeführt. Auch hier kommunizierten die Anwendungen direkt mit den RS-232-Hardwaretreibern.

Mit der Etablierung der LAN-Schnittstelle als Standard in der Computerindustrie wurde die Situation noch komplexer. Die Anbieter von Messtechnik haben erkannt, welche Vorteile eine LAN-Schnittstelle für die Gerätekonnektivität bietet. Die Verwendung einer dritten Softwareschnittstelle für über LAN angeschlossene Geräte würde die Kompatibilitätsprobleme für die Messapplikationen jedoch noch verschärfen.

Um eine einheitliche Softwareschnittstelle zu schaffen, führte die VXIplug&play Alliance den VISA-Standard ein (Virtual Instrument Software Architecture). Der derzeitige Träger von VISA ist die IVI Foundation. Für die LAN-Schnittstelle erhielt das TCP/IP-basierte Protokoll die Bezeichnung VXI-11. Später wurde eine verbesserte Version namens HiSLIP (High Speed LAN Instrument Protocol) eingeführt. Die letzte Ergänzung war die Unterstützung der USB-Schnittstelle. Die von VISA nativ unterstützte USB-Geräteklasse nennt sich USB-TMC (Test and Measurement Class).

VISA-Struktur

Nachfolgend finden Sie eine Liste der wichtigsten VISA-Funktionen:

Zugriffs- und Suchfunktionen:

  • VISA Open Default RM – öffnet einen neuen Ressourcenmanager für alle VISA-Remoteverbindungen.
  • VISA Find Resource / Find Next Resource – Gerät nach bestimmten Kriterien suchen
  • VISA Open/Close – öffnet und schließt die Fernverbindung zu einem Gerät.
  • VISA Set / Get Attribute – setzt oder liest ein Sitzungsattribut.

Eingabe-/Ausgabefunktionen:

  • VISA Write – schreibt eine Befehlszeichenfolge in ein Gerät.
  • VISA Read – liest eine Antwortzeichenfolge aus einem Gerät aus.
  • VISA Clear – löscht den Eingabe- und Ausgabepuffer des Geräts.
  • VISA Read STB – liest das Summary-Byte des Statussystems des Geräts namens Status Byte aus.
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Das Bild oben zeigt verschiedene Software- und Hardwareebenen, die an der Fernsteuerkommunikation beteiligt sind. Ganz unten befindet sich das Gerät, oben Ihre Anwendung. Die VISA-Schicht isoliert Ihre Anwendung von den Besonderheiten der physischen Kommunikationsschnittstelle. Telnet-Verbindungen stellen eine Ausnahme dar und können VISA umgehen – siehe *Hinweis1.

R&S®VISA

Es gibt verschiedene VISA-Implementierungen von verschiedenen Anbietern. Alle entsprechen jedoch dem gleichen VISA-Schnittstellenstandard. In den folgenden Kapiteln stellen wir VISA und VISA Tools von Rohde & Schwarz und National Instruments vor.

Vorteile von R&S VISA gegenüber anderen VISA-Anbietern:

  • Kompakte Größe – das Installationsprogramm ist nur ca. 35 MB und die installierte Software 45 MB groß
  • Suche nach Geräten im Netzwerk per mDNS und VXI-11
  • Native Unterstützung für R&S NRP-Zxx Leistungsmessköpfe (siehe *Hinweis5)
  • Verfügbar für Windows, Linux, Mac OS

Rohde & Schwarz VISA steht hier zum Download bereit:

1DC02: R&S®VISA Beschreibung

R&S®VISA Installationsprogramme

Windows

Durch das Herunterladen von R&S®VISA für Windows willigen Sie ein, an die folgenden Geschäftsbedingungen gebunden zu sein: Terms_and_Conditions_for_Royalty_Free_Software

MAC OS X

Durch das Herunterladen von R&S®VISA für MAC OS X willigen Sie ein, an die folgenden Geschäftsbedingungen gebunden zu sein: Terms_and_Conditions_for_Royalty_Free_Software

Linux

Durch das Herunterladen von R&S®VISA für Linux willigen Sie ein, an die folgenden Geschäftsbedingungen gebunden zu sein: Terms_and_Conditions_for_Royalty_Free_Software

VISA Tester Tools

VISA Tester Tools sind einsatzfertige Anwendungen, die Verbindungen zu Ihren Geräten, das Senden von SCPI-Befehlen und das Auslesen von Antworten unterstützen. Sie bieten eine völlig unabhängige Möglichkeit, die Kommunikation mit Ihrem Gerät zu verifizieren.

Das VISA Tester Tool von Rohde & Schwarz heißt RsVisaTester. Sie finden es unter:

Windows Startmenü -> Alle Programme -> R&S VISA -> Tester 32bit/64bit

Wie teilen Sie VISA mit, zu welchem Gerät und mit welcher Schnittstelle Sie eine Verbindung herstellen wollen? Diese Informationen werden als eine Zeichenfolge codiert, die Resource String genannt und an die VISA Open-Funktion übermittelt wird. Wenn Sie Ihren Resource String bereits kennen, geben Sie ihn in das Feld Resource ein. Wenn nicht, verwenden Sie die Menüoption Find Resource.

Einige der gängigsten Resource Strings sind beispielsweise:

  • TCPIP0::192.168.2.100::inst0::INSTR– Das Gerät ist über LAN verbunden (VXI-11-Protokoll), seine IP-Adresse lautet 192.168.2.100. 'TCPIP0' gibt den LAN-Adapter-Index an, falls mehrere verfügbar sind. Der Teil 'inst0' gibt die Instanz eines Geräts an, falls mehrere logische Geräte dieselbe IP-Adresse haben (z. B. R&S CMW). Sie können diese Angabe auch weglassen und die folgende kürzere Form verwenden: TCPIP::192.168.2.100::INSTR
  • TCPIP0::192.168.2.100::hislip0– Das Gerät ist über LAN verbunden (HiSLIP-Protokoll), seine IP-Adresse lautet 192.168.2.100. Ähnlich wie bei VXI-11 gibt die '0' am Ende die Geräteinstanz an. Siehe *Hinweis2.
  • TCPIP0::192.168.2.100::5025::SOCKET– Das Gerät ist über LAN verbunden (RawSocket), seine IP-Adresse lautet 192.168.2.100 und der Port ist 5025.
  • GPIB0::20::INSTR– Das Gerät ist über die GPIB-Schnittstelle verbunden, seine GPIB-Adresse ist 20. Wenn weitere GPIB-Controller-Karten verfügbar sind, unterscheiden Sie diese mit „GPIB0“, „GPIB1“, „GPIB2“ usw. ... Siehe *Hinweis3.
  • ASRL3::INSTR– Das Gerät ist über die serielle Schnittstelle COM3 verbunden.
  • USB::0x0AAD::0x0119::022019943::INSTR– Das Gerät ist über eine USB-Schnittstelle verbunden (USB Test and Measurement Class). Die Hersteller-ID lautet 0xAAD, die Produkt-ID 0x119 und die Seriennummer 022019943.
  • RSNRP::0x0095::104015::INSTR– Rohde & Schwarz NRP-Zxx, Produkt-ID 0x095 (NRP-Z86), Seriennummer 104015 (siehe *Hinweis5)

Wenn Sie den richtigen Resource String bereits haben, verbinden Sie sich mit dem Gerät, indem Sie die Schaltfläche Connectdrücken. Geben Sie dann die Zeichenfolge *IDN?\nin das Befehlsfeld ein und drücken Write + Readoder Query– diese Schaltfläche kombiniert automatisch Write + Read. Zum Zeichen „\n“ siehe *Hinweis4. Das Gerät antwortet mit einer Identifikationszeichenfolge:

NI VISA bietet mit seiner Anwendung NI MAX die gleichen Optionen. In der Baumstruktur links können Sie unter Devices and InterfacesIhr Gerät suchen oder ein neues hinzufügen. Die Verbindung wird hergestellt, wenn Sie das VISA Test Panelöffnen. Die Registerkarte Input/Outputbietet ähnliche Steuerelemente wie der RsVisaTester:

VISA Trace Tools

Ein weiterer Vorteil von VISA ist die Möglichkeit, die gesamte Kommunikation mit dem Gerät nachzuverfolgen und zu protokollieren. Das Protokoll enthält Informationen über jede Aktion, die Sie über VISA ausgeführt haben – jeden Befehl, den Sie gesendet haben, jede Nachricht, die Sie von einem Gerät erhalten haben, sowie Zeitstempel dieser Aktionen und von Fehlern, falls welche auftreten. Sie können dieses Protokoll auf Fehler, Leistungsdefizite oder andere Probleme analysieren, mit denen Sie möglicherweise konfrontiert sind. Wenn Sie das Problem nicht selbst lösen können, können Sie das Kommunikationsprotokoll als Datei speichern und an einen Kollegen oder an einen unserer Experten vom Rohde & Schwarz Kundensupport schicken. Unser Gerätetreiber-Plugin für LabVIEW ermöglicht den Import der IO-Trace und eine schnelle Konvertierung in LabVIEW-Code (siehe Tipp 2.1 in 1MA228).

Das Rohde & Schwarz Tool zur VISA IO-Überwachung heißt RsVisaTraceTool. Sie finden es in Windows unter Startmenü -> Alle Programme -> R&S VISA -> Trace Tool. Eine ausführliche Beschreibung befindet sich im R&S VISA-Handbuch im selben Ordner. Hier protokolliert das RsVisaTraceTool die Kommunikation bei einer *IDN? Query:

Das VISA Trace Tool von NI nennt sich NI IO Trace. Sie finden es in Windows unter Startmenü -> Alle Programme -> National Instruments -> NI IO Trace. Das Protokoll von NI IO Trace für die *IDN? Query enthält zusätzliche Einträge, da mehrere Sitzungsattribute ausgelesen werden:

*Hinweis1 – Telnet- und RawSocket-Verbindung

Die Geräte von Rohde & Schwarz unterstützen das Telnet-Protokoll (Teletype Network) für Fälle, in denen VISA nicht verwendet werden kann (sehr häufig auf LINUX oder eingebetteten Systemen) oder darf (z. B. in der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie). Wenn ein Gerät das Telnet-Protokoll zur Fernsteuerung unterstützt, können Sie dennoch auch VISA verwenden, um mit dem Gerät zu kommunizieren. In diesem Fall spricht man von einer RawSocket-Verbindung.

*Hinweis2 – HiSLIP-Protokoll

Das HiSLIP-Protokoll wird in der Application Note 1MA208: Schnelle Messgeräte-Fernsteuerung mit HiSLIPnäher erläutert. Dort finden Sie auch eine Liste der Geräte von Rohde & Schwarz, die das HiSLIP-Protokoll unterstützen.

*Hinweis3 – GPIB-Schnittstelle und R&S VISA

Der Hersteller Ihres GPIB-Controllers (PCI/PCIe/USB-GPIB) muss mit dem VISA-Anbieter identisch sein. Wenn Sie beispielsweise einen NI GPIB-Controller verwenden, müssen Sie auch NI VISA einsetzen.

*Hinweis4 – Terminierungszeichen „\n“

„\n“ ist ein Linefeed-(LF)-Terminierungszeichen, dessen Hex-Form 0x0A lautet. Es dient als Abschlusszeichen für Nachrichten.

Bei RawSocket- und seriellen Verbindungen müssen Sie die Zeichenfolgen für VISA Write-Operationen immer mit dem LF-Zeichen abschließen, da dies die einzige Möglichkeit ist, dem Gerät mitzuteilen, dass die Nachricht beendet ist. Um bei VISA Read-Operationen das Ende der Antwort zu erkennen, müssen Sie das VISA-Attribut VI_ATTR_TERMCHAR_ENauf TRUE und VI_ATTR_TERMCHARauf 0x0A setzen. Andernfalls empfängt VISA Read zwar die korrekte Antwort, wird jedoch mit einem Zeitüberschreitungsfehler beendet, da noch weitere Bytes erwartet werden.

Einige Geräte verlangen unabhängig von der Verbindungsart ein LF-Zeichen. Auf jeden Fall ist die Übermittlung einer Nachricht mit abschließendem LF die sicherste Methode und funktioniert immer.

Gemäß dem SCPI-Standard muss ein Gerät jede Antwort mit LF beenden. Beachten Sie in unserem obigen Beispiel im NI Visa Test Panel das LF-Zeichen am Ende der Antwort auf die IDN Query. RsVisaTester zeigt zwar keine Whitespace-Zeichen wie LF an. Sie sehen diese aber im Protokoll von RsVisaTraceTool.

*Hinweis5 – Unterstützung von R&S NRP-Zxx

Ab Version 5.11.0 unterstützt R&S VISA for Windowsdie Vorgängergeneration der R&S NRP-Zxx Leistungsmessköpfe. Um diese Funktionalität zu aktivieren, müssen Sie das R&S NRP Toolkit 4.17 oder neuer für Windows installieren.

Als Resource String können Sie zwei verschiedene Varianten verwenden, die austauschbar sind:

  • RSNRP::0x0095::104015::INSTR– Rohde & Schwarz NRP-Zxx, Produkt-ID 0x095 (NRP-Z86), Seriennummer 104015
  • USB::0x0AAD::0x0095::104015::INSTR– Hersteller-ID 0x0AAD (Rohde & Schwarz), Produkt-ID 0x095 (NRP-Z86), Seriennummer 104015

Tipp: Wenn Sie die PID Ihrer Leistungsmessköpfe nicht kennen, schließen Sie sie an Ihren Computer an und führen mit dem R&S Visa Tester „Find Resource“ aus. Verwenden Sie dann den gewünschten Resource String aus der Liste. Falls mehr als ein Leistungsmesskopf angeschlossen ist, können Sie die Produkt-ID mit der Seriennummer abgleichen, die auf dem Label des Leistungsmesskopfs über dem Barcode aufgedruckt ist.

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