GPIB通用接口總線是一種設備和計算機連接的總線。大多數臺式儀器是通過GPIB線以及GPIB接口與電腦相連。

本文介紹了虛擬儀器的GPIB總線接口技術。計算機通過GPIB接口卡控制帶有GPIB總線接口的電流源和電壓表，構成了I~V曲線虛擬儀器測試系統。在Labview環境下完成了虛擬儀器前面板以及后臺框圖程序的設計，與硬件系統一起完成虛擬儀器的測試任務。

1、引言

通過GPIB接口技術，不同廠家生產的各種不同的儀器設備可以很方便地與計算機一起組建成自動測試系統。以往實現儀器與計算機之間的通信，用戶就必須要把大量時間和精力花費在熟悉各種儀器的編程上。近年來，虛擬儀器技術的迅猛發展，為GPIB自動測試系統的組建提供了良好的開發平臺和儀器驅動程序。采用虛擬儀器的軟件開發平臺，從根本上消除了儀器編程的復雜性，使用戶能夠集中精力于儀器的使用而不是儀器的編程。

由于計算機內部采用與GPIB總線完全不同標準的總線，為使計算機作為GPIB系統控制器，必須在計算機的擴展槽上插一塊與GPIB總線相連的接口卡。虛擬儀器軟件Labview對GPIB接口卡的控制有兩種方法：一種是利用Labview中提供的GPIB和GPIB488.2功能模板或VISA庫，這種方法只能對NI公司自己生產的GPIB接口板或具有VISA庫的GPIB488接口板進行控制，其價格比較昂貴；另一種方法是利用Labview本身提供的調用庫函數（CallLibraryFunction），通過對GPIBDLL動態鏈接庫的調用，實現對GPIB接口卡的控制。相對而言，這種方法價格便宜，而且更具有通用性，其它類似的硬件設備，只要它能夠提供Windows環境下的動態鏈接庫，而且又知道其函數原型后，都可以在Labview中得到應用。

本文采用廣泛使用且價格相當便宜的AX5488接口板，通過Labview對其GPIBDLL的調用實現對GPIB接口卡的控制。在此基礎上，通過對帶有GPIB接口的電流源和電壓表的控制，構成一個I~V曲線虛擬儀器測試系統。

2、基于GPIB總線的虛擬儀器

根據基于GPIB總線的虛擬儀器系統組成原則，我們建立了一套I~V曲線虛擬儀器測試系統，計算機通過GPIB接口卡對Keithley220電流源和Keithley2182納伏表進行自動測試控制。測量采用四引線測量法，兩根電流引線與恒流源相連，兩根電壓引線連至電壓表用來測量樣品的電壓，由于電壓測量回路的高輸入阻抗特性，吸取的電流極小，因此能夠避免引線及接點電阻給測量帶來的影響。

要完成虛擬儀器的測試功能，軟件的設計是關鍵。基于Labview的虛擬儀器測試軟件設計包括前面板的設計及后臺圖形化控制程序的設計。前面板是圖形化用戶界面，模擬真實儀器，由控制、指示和修飾等部分組成。用戶可以使用各種圖標，如按鈕、開關、實時趨勢圖和事后記錄儀等，設置輸入數值和觀察輸出量。

圖1為我們建立的I~V曲線虛擬儀器測試前面板，主要包括：

（1）啟動按鈕START：點擊啟動測試；

（2）停止按鈕STOP：點擊停止測試；

（3）電壓表量程選擇開關：根據測試精度要求選擇電壓表量程；

（4）電流源輸出電流設定：包括起始電流、終點電流及每步步長值；

（5）電壓電流數值顯示：顯示當前設定的電流值及測試的電壓值；

（6）實時I~V曲線：實時趨勢顯示I~V曲線，而且可以實時調整；

（7）測試結果保存文件設定：設定測試結果以文本文件形式保存的路徑及文件名；

（8）其它輔助指示：包括測試總點數、每點測試所需時間以及剩余測試時間等。

前面板的后臺對應的是一組框圖程序，用圖形化語言編寫，由節點和數據連線組成。圖2為I~V虛擬儀器測試的后臺框圖控制程序，包括對GPIBDLL的函數調用模塊、波形顯示模塊、參數測量模塊、數據存儲和回放模塊以及測試控制結構模塊等，圖中只能顯示出部分框圖程序。Labview程序對測試儀器的控制是通過GPIB總線進行的，實際上是通過Labview本身提供的調用庫函數（CallLibraryFunction）對GPIB卡的GPIBDLL進行調用來實現的。在調用DLL之前，應了解如下信息：

（1）GPIBDLL在計算機中存放的路徑；

（2）函數返回數據類型：Void、Numeric或String；

（3）傳遞給函數形式參數的數據類型及參數的傳遞程序；

（4）DLL使用的調用規程?？刹捎肅和Stdcall（缺省值）兩種調用，Win32API使用缺省的標準調用（Stdcall）規程。

所有后臺各個控制程序模塊都包括相應的功能函數、結構、代碼接口和子程序等節點，節點之間、節點與前面板對象之間通過數據端口和數據連線來傳遞數據。在各個框圖程序控制模塊設計完成后，將這些模塊在主程序中按照一定的邏輯關系有機地組合起來，就形成了I~V曲線虛擬儀器示波器，它與系統的硬件一起組成一個完整的虛擬儀器測試系統，充分體現了“軟件就是儀器”的思想。

3、結束語

本文基于GPIB總線技術，計算機通過GPIB接口卡控制帶有GPIB總線接口的電流源和電壓表，建立了一套I~V曲線虛擬儀器測試系統。在Labview環境下完成了虛擬儀器前面板以及后臺框圖程序的設計，它與硬件系統一起完成虛擬儀器的測試任務，這也是基于GPIB總線的虛擬儀器系統的基本組成原則。