3. VISA e ferramentas do VISA

Histórico

Antigamente, quando o GPIB era a principal interface de comunicação física, os programas de controle remoto se comunicavam diretamente com os drivers de hardware do GPIB. Posteriormente, a interface serial do padrão RS232 foi introduzida como uma alternativa mais barata ao GPIB. Nesse caso, os programas se comunicavam diretamente com os drivers de hardware do RS232.

A situação ficou ainda mais complexa quando a interface de LAN se tornou o padrão no indústria de computadores. Os fabricantes de instrumentos de teste e medição perceberam o potencial que a interface de LAN pode proporcionar para as opções de conectividade de seus instrumentos. No entanto, o uso de uma terceira interface de software para os instrumentos conectados à LAN traria uma incompatibilidade ainda maior para os programas de medição.

A partir da motivação de unificar a interface do software, a VXIplug&play Alliance introduziu o padrão VISA (Arquitetura de software de instrumentação virtual). O atual mantenedor do VISA é a IVI Foundation. Para a interface de LAN, o protocolo baseado em TCP/IP foi denominado VXI-11. Posteriormente, surgiu sua versão aprimorada chamada HiSLIP (Protocolo de instrumento de alta velocidade de LAN). A última contribuição foi a compatibilidade com interface USB. O classe de dispositivos USB originalmente compatíveis com o VISA é chamada de USB-TMC (classe de teste e medição).

Estrutura do VISA

A seguir está uma lista das funções mais importantes do VISA:

Funções de acesso e pesquisa:

  • « VISA Open Default RM » - abre um novo gerenciador de recursos para todas as comunicações remotas do VISA.
  • « VISA Find Resource / Find Next Resource » - Localizar um instrumento de acordo com o critério determinado
  • « VISA Open / Close » - inicia e encerra a conexão remota com um instrumento.
  • « VISA Set / Get Attribute » - define ou lê um atributo de sessão.

Funções de entrada / saída:

  • « VISA Write » - escreve uma string (sequência de caracteres) de comando em um instrumento.
  • « VISA Read » - lê uma string de resposta de um instrumento.
  • « VISA Clear » - limpa os buffers de entrada e saída do dispositivo.
  • « VISA Read STB » - lê o byte de resumo do sistema de status do instrumento denominado « STatus byte » (byte de status).
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Acima está uma imagem que mostra diferentes camadas de software e hardware envolvidas em uma comunicação por controle remoto. O instrumento está na parte inferior, seu aplicativo está na parte superior. A camada do VISA protege seu programa das particularidades da interface de comunicação física. Uma exceção em que você pode ignorar o VISA é a conexão Telnet - consulte a *Nota1.

R&S®VISA

As implementações do VISA são diferentes dependendo do fabricante, mas todas elas devem obedecer ao mesmo padrão de interface do VISA. Nos capítulos seguintes, apresentaremos o VISA e as ferramentas do VISA da Rohde & Schwarz e da National Instruments.

Vantagens do R&S®VISA em comparação com outros fabricantes de VISA:

  • Tamanho compacto - o instalador tem apenas cerca de 35 MB e instalado 45 MB
  • Pesquisa por instrumentos na rede via mDNS e VXI-11
  • Suporte nativo para sensores de potência R&S®NRP-Zxx (consulte a *Nota5)
  • Disponível para Windows, Linux e MacOS

O VISA da Rohde & Schwarz está disponível para download abaixo:

1DC02: « R&S®VISA description »

Instaladores do R&S®VISA

Windows

Ao fazer o download do R&S®VISA para Windows, você está de acordo com os Termos_e_Condições_para_Softwares_gratuitos

MacOS X

Ao fazer o download do R&S®VISA para macOS X, você está de acordo com os Termos_e_Condições_para_Softwares_gratuitos

Linux

Ao fazer o download do R&S®VISA para Linux, você está de acordo com os Termos_e_Condições_para_Softwares_gratuitos

Ferramentas de teste do VISA

As Ferramentas de teste do VISA são programas prontos para uso que permitem a conexão com seu instrumento, o envio de comandos SCPI e a leitura de respostas. Eles oferecem uma maneira totalmente independente de verificar a comunicação com seu instrumento.

A ferramenta de teste do VISA da Rohde & Schwarz se chama RsVisaTester. Você pode encontrá-lo em:

Menu do Windows -> Todos os programas -> R&S VISA -> Tester 32bit/64bit

Como se indica ao VISA qual instrumento e em qual interface você deseja se conectar? Todas essas informações são codificadas em uma string chamada de « Resource String » (string de recurso) que você passa para a função « VISA Open ». Se você já conhece a string do recurso, insira-a no campo « Resource ». Caso contrário, você pode usar a opção do menu « Find Resource »(encontrar recurso).

A seguir estão os exemplos mais comuns de strings de recurso:

  • TCPIP0::192.168.2.100::inst0::INSTR- o instrumento está conectado via LAN (protocolo VXI-11) e seu endereço IP é 192.168.2.100. O « TCPIP0 » identifica o índice do adaptador de LAN, se houver mais de um disponível. A parte « inst0 » identifica a instância de um instrumento no caso de mais instrumentos lógicos compartilharem o mesmo endereço IP (por exemplo, o R&S®CMW). Você pode omiti-lo e usar a forma mais curta TCPIP::192.168.2.100::INSTR
  • TCPIP0::192.168.2.100::hislip0- o instrumento está conectado via LAN (protocolo HiSLIP) e seu endereço IP é 192.168.2.100. De maneira semelhante ao VXI-11, o « 0 » no final identifica a instância do instrumento. (Consulte a *Note2).
  • TCPIP0::192.168.2.100::5025::SOCKET- instrumento está conectado via LAN (soquete bruto), seu endereço IP é 192.168.2.100 e a porta é 5025
  • GPIB0::20::INSTR- se o instrumento estiver conectado por meio da interface de GPIB, seu endereço de GPIB será 20. Se mais placas controladoras de GPIB estiverem disponíveis, você poderá diferenciá-las com « GPIB0 », « GPIB1 », « GPIB2 » e assim por diante. Consulte a *Nota3.
  • ASRL3::INSTR- o instrumento é conectado por meio da interface serial COM3.
  • USB::0x0AAD::0x0119::022019943::INSTR- o instrumento está conectado por meio da interface USB (classe de teste e medição USB), com ID do fabricante 0xAAD, ID do produto 0x119, número de série 022019943.
  • RSNRP::0x0095::104015::INSTR- R&S®NRP-Zxx, ID do produto 0x095 (NRP-Z86), número de série 104015 (consulte a *Note5)

Supondo que você já tenha a string de recurso correta, conecte-se ao seu instrumento clicando no botão « Connect ». Em seguida, digite a string *IDN?\nno campo de comando e clique em « Write + Read »(escrever + ler) ou « Query »(consultar), que combina automaticamente as operações de « Write + Read ». Para o caractere « \n », consulte a *Nota4. O resultado é o instrumento respondendo com uma string de identificação:

O NI-VISA oferece as mesmas opções com o programa NI MAX. No ramo esquerdo do controle de árvore, em « Devices and Interfaces »(dispositivos e interfaces), você pode procurar pelo seu instrumento ou adicionar um novo. A conexão é estabelecida quando você abre o painel de teste « VISA Test Panel ». A aba « Input/Output »oferece controles semelhantes aos do RsVisaTester:

VISA Trace Tools (Ferramentas de Rastreamento do VISA)

Outra vantagem de usar o VISA é a capacidade de rastrear e registrar toda a comunicação com o seu instrumento. O registro contém informações sobre cada ação executada no VISA - cada comando enviado, mensagens recebidas de um instrumento, além de registros de data e hora dessas ações e erros, se ocorrerem. Você pode analisar esse registro para identificar erros, problemas de desempenho ou outros problemas que você possa estar enfrentando. Se não conseguir resolver o problema sozinho, você pode salvar o registro da comunicação em um arquivo e enviá-lo a um colega ou a um de nossos especialistas do suporte ao cliente da Rohde & Schwarz. Nosso plug-in de driver de instrumento para o LabVIEW permite importar o traço IO e convertê-lo rapidamente em código do LabVIEW (consulte a dica 2.1 em 1MA228).

A ferramenta de rastreamento I/O do VISA da Rohde & Schwarz é chamado RsVisaTraceTool. Você pode encontrá-lo em Windows Menu iniciar -> Todos os programas -> R&S VISA -> Trace Tool. Uma descrição detalhada está disponível no Manual do R&S®VISA, localizado na mesma pasta. O RsVisaTraceTool registrando a comunicação de query (consulta) *IDN? :

A ferramenta de rastreamento do NI-VISA é chamada NI IO Trace. Você pode encontrá-la em Windows Menu iniciar -> Todos os programas -> National Instruments -> NI IO Trace. O NI IO Trace que registra a comunicação de query *IDN? contém mais entradas devido à leitura de diversos atributos de sessão:

*Note1 - Conexão Telnet e de soquete bruto

Os instrumentos da Rohde & Schwarz oferecem suporte ao protocolo Telnet (Teletype Network) para os casos em que o VISA não pode ser utilizado (muitas vezes em LINUX ou sistemas incorporados) ou não deve ser utilizado (por exemplo, na indústria aeroespacial e de defesa). Se um instrumento oferece suporte ao protocolo Telnet para controle remoto, você ainda poderá usar o VISA para se comunicar com ele. Nesse caso, a conexão é chamada de soquete bruto.

*Note2 - Protocolo HiSLIP

O HiSLIP é explicado mais detalhadamente na nota de aplicação 1MA208: « Fast Remote Instrument Control with HiSLIP », incluindo a lista dos instrumentos da Rohde & Schwarz que oferecem suporte ao protocolo HiSLIP.

*Note3 - Interface do GPIB e o R&S®VISA

O fabricante do seu controlador de GPIB (PCI / PCIe / USB-GPIB) deve coincidir ao fabricante do VISA. Por exemplo, se você usar o controlador NI-GPIB, deve usar também o NI-VISA.

*Note4 - Caractere de terminação « \n »

o « \n » é um caractere de terminação linefeed, representado hexadecimalmente como 0x0A. Ele serve como caractere de finalização da mensagem.

No caso da conexão serial e de soquete bruto, para as operações « VISA Write », você sempre deve encerrar as strings com o caractere linefeed, pois essa é a única maneira de informar ao instrumento que a mensagem terminou. Para reconhecer o fim da resposta nas operações « VISA Read », você precisa definir os atributos do VISA VI_ATTR_TERMCHAR_ENcomo TRUE e VI_ATTR_TERMCHARcomo 0x0A. Caso contrário, apesar do « VISA Read » receber a resposta correta, ele termina com um erro de tempo limite, já que ainda espera que cheguem mais byte.

Alguns instrumentos requerem do linefeed independentemente do tipo de conexão. De qualquer forma, o envio da mensagem com o linefeed no final é o método mais universal e sempre funciona de maneira adequada.

De acordo com o padrão SCPI, os instrumentos devem finalizar as respostas com o linefeed. No exemplo acima, observe o linefeed no final da resposta da string de identificação no painel de teste do NI-VISA. O RsVisaTester não exibe caracteres brancos, mas você pode vê-los no registro do RsVisaTraceTool.

*Note5 - Compatibilidade com o R&S®NRP-Zxx

Começando pela versão 5.11.0, O R&S®VISA para Windowsé compatível com a geração anterior de sensores de potência R&S®NRP-Zxx. Para ativar essa funcionalidade, você precisa instalar o R&S®NRP Toolkit 4.17 ou um mais recente para Windows.

Assim como a string de recurso, você pode usar duas variantes diferentes que são intercambiáveis:

  • RSNRP::0x0095::104015::INSTR- R&S®NRP-Zxx, ID do produto 0x095 (NRP-Z86), número de série 104015
  • USB::0x0AAD::0x0095::104015::INSTR- ID do fabricante 0x0AAD (Rohde & Schwarz) ID do produto 0x095 (NRP-Z86), número de série 104015

Dica: se você não souber o ID do produto do(s) seu(s) sensor(es) de potência, conecte-os ao computador e execute o recurso « Find resource » no RsVisaTester. Em seguida, você pode usar a string de recursos desejada da lista ou, caso tenha mais de um sensor de potência conectado, pode emparelhar a ID do produto com o número de série que esta acima do código de barras impresso na etiqueta do instrumento.

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