3. VISA y herramientas VISA

Contexto histórico

En la época en que el bus GPIB se utilizaba como principal interfaz de comunicación física, las aplicaciones de control remoto se comunicaban directamente con drivers de hardware GPIB. Posteriormente se introdujo la interfaz serie RS232 como alternativa más económica al GPIB. En este caso, las aplicaciones también se comunicaban directamente con drivers de hardware RS232.

Con la implantación de la interfaz LAN como estándar sectorial para la informática se ha complicado aún más la situación. Los fabricantes de instrumentos de test y medida han descubierto el potencial que encierra la interfaz LAN en relación con las opciones de conectividad para sus instrumentos. Sin embargo, tener que utilizar una interfaz de software de otro fabricante para los instrumentos conectados por LAN supondría también una mayor incompatibilidad de las aplicaciones de medida.

Con el objetivo de unificar la interfaz de software, la VXIplug&play Alliance lanzó el estándar VISA (Virtual Instrument Software Architecture). En la actualidad, IVI Foundation gestiona la especificación VISA. Para la interfaz LAN, el protocolo basado en TCP/IP se denominó VXI-11. Más tarde apareció su versión mejorada, llamada HiSLIP (High Speed LAN Instrument Protocol). La última ampliación ha sido la compatibilidad para la interfaz USB. Los dispositivos USB que son compatibles de forma nativa con VISA se denominan USB-TMC (Test and Measurement Class).

Estructura de VISA

A continuación se relacionan las funciones más importantes de VISA:

Funciones de acceso y búsqueda:

• VISA Open Default RM: abre un nuevo gestor de recursos (RM) para todas las conexiones remotas VISA.
• VISA Find Resource / Find Next Resource: busca un instrumento de acuerdo a los criterios especificados.
• VISA Open / Close: abre y cierra la conexión remota con un instrumento.
• VISA Set / Get Attribute: ajusta o lee un atributo de sesión.

Funciones de entrada/salida:

• VISA Write: escribe una cadena de comandos a un instrumento.
• VISA Read: lee una cadena de respuesta de un instrumento.
• VISA Clear: borra los búferes de entrada y salida del dispositivo.
• VISA Read STB: lee el byte de estado de resumen del sistema para el instrumento, denominado STatus Byte.

La figura de arriba muestra las diferentes capas de software y hardware que intervienen en una comunicación por control remoto. El instrumento se encuentra en la parte inferior, su aplicación en la parte superior. La API VISA actúa como capa intermedia entre su aplicación y las características específicas de la interfaz de comunicación física. Una excepción donde es posible eludir VISA es la conexión Telnet —véase *Nota 1.

R&S VISA

Las implementaciones de VISA provienen de diferentes fabricantes, pero todas deben cumplir el mismo estándar de interfaz VISA. En los siguientes apartados presentamos la API VISA y las herramientas VISA de Rohde & Schwarz y National Instruments.

Ventajas de R&S VISA frente a la API VISA de otros fabricantes:

• Tamaño reducido: el instalador tiene solo unos 35 MB, y extraído 45 MB
• Búsqueda de instrumentos en la red a través de mDNS y VXI-11
• Compatibilidad nativa para sensores de potencia R&S NRP-Zxx (véase *Nota 5)
• Disponible para los sistemas operativos Windows, Linux, Mac

Puede descargar VISA de Rohde & Schwarz del siguiente enlace:

1DC02: Descripción de R&S®VISA

Instaladores de R&S®VISA

Windows

Al descargar R&S®VISA for Windows Ud. acepta quedar vinculado a las Condiciones generales para software libre de regalías

• 7.2.3
• 7.2.2
• 5.12.10
• 5.12.8
• 5.12.3

MAC OS X

Al descargar R&S®VISA for MAC OS X Ud. acepta quedar vinculado a las Condiciones generales para software libre de regalías

• 5.12.9
• 5.12.6
• 5.12.1
• 5.8.6
• 5.5.6

Linux

Al descargar R&S®VISA for Linux Ud. acepta quedar vinculado a las Condiciones generales para software libre de regalías

• Ubuntu 5.12.9
• CentOS 5.12.9
• openSUSE 5.12.9
• Raspbian 5.12.3

Herramientas de medida VISA

Las herramientas de medida VISA son aplicaciones listas para su uso que permiten realizar la conexión al instrumento, enviar comandos SCPI y leer respuestas. Proporcionan un método totalmente independiente para verificar la comunicación con su instrumento.

La herramienta de medida VISA de Rohde & Schwarz se llama RsVisaTester. La encontrará en:

Menú de inicio de Windows -> All Programs -> R&S VISA -> Tester 32bit/64bit

¿Cómo se indica a VISA qué instrumento se desea conectar y a través de qué interfaz? Toda esta información se codifica en una cadena llamada Resource String (cadena de recurso), la cual se entrega a la función VISA Open. Si ya conoce la cadena de recurso, puede introducirla en el campo Resource. En caso contrario, puede utilizar el elemento del menú Find Resource.

Estos son los ejemplos más comunes de cadenas de recursos:

• TCPIP0::192.168.2.100::inst0::INSTR– el instrumento se conecta a través de LAN (protocolo VXI-11), su dirección IP es 192.168.2.100. 'TCPIP0' identifica el índice del adaptador LAN en caso de que haya más de uno. La parte 'inst0' identifica la instancia de un instrumento en caso de que varios instrumentos lógicos compartan la misma dirección IP (p. ej. R&S CMW). También puede omitirla y utilizar el formato más corto TCPIP::192.168.2.100::INSTR
• TCPIP0::192.168.2.100::hislip0– el instrumento se conecta a través de LAN (protocolo HiSLIP), su dirección IP es 192.168.2.100. De forma similar a lo que ocurre en VXI-11, '0' al final identifica la instancia del instrumento. Véase *Nota 2.
• TCPIP0::192.168.2.100::5025::SOCKET– el instrumento se conecta a través de LAN (RawSocket), su dirección IP es 192.168.2.100 y el puerto es 5025
• GPIB0::20::INSTR– el instrumento se conecta a través de interfaz GPIB, su dirección GPIB es 20. Si hay varias tarjetas de controlador GPIB, puede distinguirlas mediante 'GPIB0', 'GPIB1', 'GPIB2' y así sucesivamente. Véase *Nota 3.
• ASRL3::INSTR– el instrumento se conecta a través de interfaz serie COM3.
• USB::0x0AAD::0x0119::022019943::INSTR– el instrumento se conecta a través de interfaz USB (USB Test and Measurement Class), con ID de fabricante ID 0xAAD, ID de producto 0x119, número de serie 022019943.
• RSNRP::0x0095::104015::INSTR– Rohde & Schwarz NRP-Zxx, ID de producto 0x095 (NRP-Z86), número de serie 104015 (véase *Nota 5)

Suponiendo que ya dispone de la cadena de recurso correcta, conecte su instrumento accionando el botón Connect. A continuación, introduzca la cadena *IDN?\nen el campo de comandos y pulse Write + Read, o Querypara combinar automáticamente operaciones de escritura y lectura. Con respecto al carácter '\n', véase la *Nota 4. Como resultado, el instrumento responde con una cadena de identificación:

La API VISA de NI ofrece las mismas opciones con su aplicación NI MAX. En el árbol de control a la izquierda, en la rama Devices and Interfacespuede buscar su instrumento o agregar uno nuevo. La conexión se establece al abrir VISA Test Panel. La pestaña Input/Outputofrece controles similares al RsVisaTester:

Herramientas de seguimiento VISA

Otra ventaja de usar VISA es que le permite realizar un seguimiento y registro de toda la comunicación de su instrumento. El registro contiene información acerca de cada acción realizada a través de VISA: cada comando enviado, cada mensaje recibido de un instrumento, así como los sellos de tiempo de dichas acciones y los errores, en caso de que se hayan producido. Este registro se puede analizar para localizar errores, problemas de rendimiento u otras posibles anomalías. Si no puede resolver el problema por sí mismo, puede guardar el registro de comunicación en un archivo y enviárselo a un compañero o a uno de nuestros especialistas del servicio de asistencia al cliente de Rohde & Schwarz. Nuestro complemento de driver de instrumentos para LabVIEW permite importar registros de seguimiento I/O y convertirlos rápidamente al código LabVIEW (véase el consejo 2.1 en 1MA228).

La utilidad de seguimiento IO para la API VISA de Rohde & Schwarz se llama RsVisaTraceTool. Podrá encontrarla en Windows bajo Start Menu -> All Programs -> R&S VISA -> Trace Tool. Encontrará una descripción detallada en el manual de R&S VISA ubicado en la misma carpeta. Registro en RsVisaTraceTool de la comunicación de la consulta *IDN? :

La herramienta de seguimiento VISA de NI se llama NI IO Trace. Podrá encontrarla en Windows bajo Start Menu -> All Programs -> National Instruments -> NI IO Trace. El registro de la comunicación de la consulta *IDN? en NI IO Trace contiene más entradas, ya que se leen varios atributos de sesión:

*Nota 1 – conexión Telnet y RawSocket

Los instrumentos Rohde & Schwarz admiten el protocolo Telnet (Teletype Network) en los casos en los que no se puede usar VISA (muy frecuente en sistemas LINUX o embebidos) o no está previsto (p. ej. sector aeroespacial y de defensa). Si un instrumento admite el protocolo Telnet para el control remoto se puede seguir utilizando no obstante VISA para comunicarse con el mismo. En este caso, la conexión se llama RawSocket.

*Nota 2 – protocolo HiSLIP

HiSLIP se explica más detalladamente en la nota de aplicación 1MA208: Fast Remote Instrument Control with HiSLIP (Control remoto rápido de instrumento con HiSLIP), donde se incluye una lista de los instrumentos Rohde & Schwarz que admiten el protocolo HiSLIP.

*Nota 3 – interfaz GPIB y R&S VISA

El fabricante de su controlador GPIB (PCI / PCIe / USB-GPIB) debe complementarse con el proveedor de VISA. Por ejemplo, si usa un controlador GPIB de NI, deberá utilizar NI VISA.

*Nota 4 – carácter de terminación '\n'

'\n' es un carácter de terminación de avance de línea (LF), representado de forma hexadecimal como 0x0A. Sirve a modo de carácter de terminación de mensaje.

En caso de conexión RawSocket y en serie, para las operaciones VISA Write las cadenas siempre deben terminar con el carácter LF, ya que esta es la única forma de indicar al instrumento que el mensaje ha finalizado. Para reconocer el fin de la respuesta en las operaciones VISA Read debe ajustar los atributos VISA VI_ATTR_TERMCHAR_ENen TRUE y VI_ATTR_TERMCHARen 0x0A. De lo contrario, a pesar de que VISA Read recibe la respuesta correcta, finaliza con un error de tiempo límite, ya que sigue esperando a que lleguen más bytes.

En algunos instrumentos es necesario el LF independientemente del tipo de conexión. En todo caso, el envío del mensaje con el LF al final es el método más extendido y siempre funciona.

Según el estándar SCPI, los instrumentos deben terminar las respuestas con LF. En el ejemplo de arriba, nótese el LF al final de la respuesta de la cadena de identificación en el panel de test NI VISA. RsVisaTester no visualiza los caracteres blancos, pero se pueden ver en el registro RsVisaTraceTool.

*Nota 5 – compatibilidad para R&S NRP-Zxx

A partir de la versión 5.11.0, R&S VISA for Windowsadmite la generación anterior de sensores de potencia de R&S NRP-Zxx. Para habilitar esta funcionalidad es necesario instalar el R&S NRP Toolkit versión 4.17 o más reciente para Windows.

Como cadena de recurso se pueden utilizar dos variantes distintas que son intercambiables:

• RSNRP::0x0095::104015::INSTR– Rohde & Schwarz NRP-Zxx, ID de producto 0x095 (NRP-Z86), número de serie 104015
• USB::0x0AAD::0x0095::104015::INSTR– ID de fabricante 0x0AAD (Rohde & Schwarz), ID de producto 0x095 (NRP-Z86), número de serie 104015

Consejo: Si no conoce la PID de su(s) sensor(es) de potencia, conéctelos al ordenador y ejecute Find Resource en R&S Visa Tester. A continuación puede utilizar la cadena de recurso deseada de la lista o, si ha conectado más de un sensor de potencia, puede emparejar la ID de producto con el número de serie impreso en la etiqueta del sensor de potencia encima de su código de barras.