SCPI instruments

Instruments de banc qui parlent SCPI, comme les multimètres, les alimentations, les charges électroniques et les centrales d'acquisition, sur TCP, sur ligne série, ou en USB et GPIB par VISA : comment chacun est atteint, la carte Instrument de mesure, les requêtes et les commandes d'écriture, la découverte et deux exemples complets.

Le pilote SCPI instruments lit et écrit les instruments de banc qui parlent SCPI, le langage de commande des équipements de test IEEE 488.2 : multimètres, alimentations, charges électroniques, centrales d'acquisition comme la Fluke 1586A Super-DAQ, calibrateurs, de Keysight, Rigol, Tektronix, Siglent, GW Instek, B&K Precision, Fluke et des autres. Chaque tag pose une requête à l'instrument, comme MEAS:VOLT:DC? ou READ?, et lit sa réponse; un tag qui est écrit envoie une commande qui contient la valeur, comme VOLT 5. C'est l'échange qu'un programme LabVIEW fait par VISA, réglé dans un panneau au lieu d'être câblé dans un diagramme, et les valeurs arrivent là où arrivent celles de tout autre tag : dans la Logique, sur les tableaux de bord, dans les essais d'un banc de test de Process.

Un instrument est atteint de l'une de trois façons, choisie à la création de son équipement :

Un instrument sur une ligne série est accroché sous sa ligne, si bien que cette partie de l'arborescence se lit Pilote → Ligne → Équipement → Tag, comme sous Generic serial and TCP. Un instrument atteint en TCP ou par VISA se trouve sous le pilote et peut être rangé dans des dossiers comme l'équipement de n'importe quel autre pilote, Pilote → Dossier → Équipement → Tag. Un équipement reste du côté où il a été créé : TCP et VISA s'échangent, mais un équipement ne passe jamais d'une ligne au réseau ni du réseau à une ligne.

La page du pilote

La phrase sous l'en-tête dit « Les lignes série portent les instruments qui partagent un bus, et les instruments atteints en TCP ou par VISA se trouvent sous le pilote. Ajoutez une ligne ou un équipement, puis ouvrez-le pour indiquer ses requêtes. » et la page porte, l'une sous l'autre :

L'en-tête compte les équipements entre parenthèses, et la ligne du pilote dans l'arborescence compte les deux niveaux dès qu'une ligne existe (« 1 ligne · 2 équipements »). La barre du pilote porte Découvrir. Le clic droit sur la ligne du pilote propose Ajouter un équipement, Ajouter une ligne, Nouveau dossier, Actualiser et Découvrir, puis, après un séparateur, Retirer le pilote; dans le menu Nouveau… de la colonne, l'entrée du pilote propose Nouvel équipement, Nouvelle ligne série et Nouveau dossier, puis ses lignes, ses dossiers et ses équipements. Une fois ajouté, le pilote se range sous le dossier Pilotes de l'arborescence, avec ou sans ligne ni équipement.

Ligne série

Une ligne de ce pilote est la ligne décrite dans Lignes série, avec les champs d'une ligne du pilote Generic serial and TCP. Sa page dit « Un bus série physique : les réglages de port que partagent ses instruments, une requête à la fois. » et sa carte Ligne physique porte Nom, Port série (avec Actualiser), Débit (bauds) et Format série, les dix formats proposés, six à 8 bits et quatre à 7 bits. Elle n'a ni mode de transmission, ni délai de réponse, ni intervalle minimal entre transactions, ni carte de découverte des unités : chaque instrument dit sur sa propre carte Instrument de mesure ce qui termine ses messages et combien de temps il attend une réponse, et un instrument se distingue par ce qu'on lui demande, non par une adresse, si bien que le tableau Équipements de la ligne n'a pas de colonne ID d'unité.

Une ligne créée ici naît désactivée, pour que les réglages de port soient saisis avant que le port s'ouvre; le port, le débit et le format ne changent que ligne désactivée. Ajouter un équipement sur la ligne, ou dans son menu du clic droit, crée un équipement de ce pilote sur cette ligne. Une ligne appartient pour de bon au pilote sous lequel elle a été créée : aucun équipement d'un autre pilote n'y va, et un port appartient à une ligne, quel que soit le pilote de la ligne.

Le pilote ouvre le port une seule fois pour tous les instruments de la ligne et envoie une requête à la fois, en attendant sa réponse avant la suivante. Il garde DTR actif tant que le port est ouvert, car un instrument qui cadence sa sortie par DTR et DSR, comme le Keysight 34401A ou une alimentation E36xx, n'envoie rien tant que DTR est inactif. Un port qui tombe en panne est rouvert après une pause qui double de 1 seconde jusqu'à 1 minute tant qu'il continue d'échouer, et chaque instrument qui s'y trouve est préparé de nouveau, ses commandes de préparation renvoyées, comme à sa première connexion.

Équipement

Connexion

Un nouvel équipement est un équipement TCP : il indique « Hôte pas encore saisi » et n'est pas connecté tant qu'il n'a pas d'hôte. Un équipement VISA n'appelle aucun hôte et n'en attend jamais. Passer à VISA garde l'hôte et le port pour le retour à TCP, et passer à TCP garde la ressource. Un équipement avec lequel le pilote ne peut pas travailler n'est pas enregistré, et le journal des actions dit pourquoi :

La Base URI qu'affiche l'en-tête est l'adresse d'exécution : scpi://tcp/<host>:<port>, scpi://visa/<resource> ou scpi://serial/<line id>/<port>/<baud>/<format>, suivie du terminateur (term), du délai de réponse (timeout), de la confirmation d'écriture (check) et des commandes de préparation (setup, l'une après l'autre, séparées par %0A). La copie d'un équipement sur une ligne reste sur cette ligne; la copie d'un équipement TCP ou VISA arrive au niveau du pilote lui-même.

La carte Instrument de mesure

Sous la carte Connexion, la carte Instrument de mesure dit ce qu'est l'instrument et comment la station lui parle.

Chaque fois que la station se connecte à l'instrument, et chaque fois qu'une ligne série rouvre son port, elle envoie, dans l'ordre : *CLS quand la confirmation d'écriture lit la file d'erreurs, les commandes de préparation, puis lit la file d'erreurs dans le journal technique (une erreur qu'une commande de préparation a causée y est écrite et n'arrête pas l'équipement) et demande *IDN?, dont la réponse est ce qu'affiche le champ Identité. Une valeur que la carte ne peut pas prendre n'est pas enregistrée, et le journal des actions dit pourquoi : « Le délai de réponse doit être compris entre 100 et 60000 ms. », « Une commande de préparation contient un caractère hors de l'ASCII simple, comme un guillemet typographique, qu'aucun instrument ne lit. » ou « Envoyez au plus 32 commandes de préparation, de 512 caractères au plus chacune. » SCPI est de l'ASCII simple, si bien qu'une commande copiée d'un manuel avec un guillemet typographique ou une espace insécable est refusée là où elle est saisie au lieu d'être envoyée à un instrument qui ne peut pas la lire.

VISA sur cet ordinateur

Le produit n'embarque aucun VISA et n'en installe aucun. Un équipement VISA ouvre son instrument par la bibliothèque VISA 64 bits (visa64.dll) déjà présente sur cet ordinateur, que NI-VISA, que LabVIEW installe, et la Keysight IO Libraries Suite y déposent toutes deux. Seuls les équipements VISA en ont besoin : un instrument en TCP ou sur une ligne série se connecte sans elle. La station vérifie d'elle-même si la bibliothèque se charge, sans attendre un équipement : la première fois que la page du pilote, la page d'un équipement VISA ou l'agent le demande, puis toutes les 30 secondes tant qu'elle manque. Tant que le Connector n'a pas démarré, on ne sait pas si VISA est là, et rien n'en est dit. Tant qu'il manque :

Pour l'installer :

1. Téléchargez NI-VISA depuis la page de NI NI-VISA Download, ou la Keysight IO Libraries Suite depuis la page de Keysight IO Libraries Suite Downloads.
2. L'une ou l'autre convient, et un ordinateur doté de LabVIEW a déjà NI-VISA. La page de NI demande d'ouvrir une session avec un compte NI avant le téléchargement; celle de Keysight donne directement le programme d'installation. Prenez le programme d'installation Windows le plus récent : sous Windows 64 bits, les deux installent le VISA 64 bits, le seul que Ganter Lab voit.
3. Exécutez le programme d'installation en tant qu'administrateur, depuis un dossier du lecteur C: (celui de Keysight ne s'installe pas depuis un autre lecteur), et redémarrez l'ordinateur quand il le demande.

Un VISA qui n'a installé que sa bibliothèque 32 bits (visa32.dll), comme un VISA prévu pour Windows 32 bits, n'est pas vu : Ganter Lab ne lit que la visa64.dll 64 bits.

Au plus tard 30 secondes après l'installation, l'avis disparaît et les équipements VISA se connectent avec la configuration qu'ils ont, sans redémarrer Ganter Lab. Un instrument doté d'un port réseau peut aussi être atteint en TCP, sans VISA.

Adressage du tag

Un tag de ce pilote pose une requête à son instrument. Sa carte Source de la valeur porte :

Un champ que l'accès du tag n'utilise pas n'est pas dessiné, et garde sa valeur pour le moment où il sert de nouveau. Les types de donnée sont Boolean, Int32, Int64, Float, Double et String, Float par défaut. Un tag dont les champs ne peuvent pas fonctionner n'est pas enregistré, et la page du tag dit ce qui lui manque :

La ligne en lecture seule Adresse source (bus) montre ce que reçoit le pilote : ask=READ? pour un tag qui lit la réponse entière, ask=READ?&field=3 pour sa troisième valeur, ask=VOLT?&write=VOLT {value} pour un tag lu et écrit, et write=*TRG pour un tag en Écriture seule.

Lecture

À l'intervalle de scrutation du tag, la station envoie la requête et lit une réponse, jusqu'au terminateur, dans le délai de réponse. Le texte pris, la réponse entière ou la valeur que le tag désigne, est lu dans le type du tag avant que les propres étapes du tag le convertissent, comme pour tout pilote (voir La chaîne de conversion) :

Écriture

Une écriture passe par le même entonnoir que celle de n'importe quel autre pilote : la case d'écriture prend la valeur physique, et les étapes de conversion sont inversées avant que la valeur brute soit envoyée (voir Connector). La commande est la commande d'écriture avec la valeur là où se trouve {value} : un nombre en culture invariante, le texte le plus court qui relit le même nombre, ou mis en forme par {value:FORMAT} selon un format numérique .NET (CURR {value:0.000} envoie 1,5 sous la forme CURR 1.500); un Boolean sous la forme 1 ou 0, que tout paramètre Boolean de SCPI accepte; un texte tel quel, la commande portant les guillemets dont elle a besoin (DISP:TEXT "{value}"). Le non-nombre et l'infini sont refusés avant tout envoi. Sur un tag Boolean, une commande sans {value}, comme *TRG, est envoyée quand on écrit true, et écrire false est refusé.

Les écritures attendent leur tour dans la file de l'équipement avec les lectures : sur une ligne, elles partagent la requête unique à la fois de la ligne, en TCP et par VISA la connexion propre de l'équipement.

Découverte

La page du pilote porte une carte Portée du balayage avec une case facultative, « Adresse d'un instrument pour un sondage TCP, par exemple 192.168.0.20 ou 192.168.0.20:5025 (vide = les instruments que VISA liste) ». Découvrir pose alors deux questions, l'une après l'autre :

Chaque instrument a 1,5 seconde pour répondre, et celui qui ne répond pas n'est pas proposé. Un candidat est nommé d'après le fabricant et le modèle qu'il a répondus (Keysight Technologies 34461A), porte toutes les valeurs par défaut de la carte Instrument de mesure, et aucun tag, puisqu'un instrument ne publie aucune liste de ses requêtes : « Aucun tag signalé. Ajoutez l'équipement pour configurer ses tags dans son éditeur. » Un candidat VISA dont un équipement du pilote a déjà la ressource est marqué comme déjà configuré et propose Ouvrir au lieu d'Ajouter; un instrument trouvé en TCP n'est jamais apparié, parce qu'un hôte n'est que l'endroit où l'on atteint un instrument. VISA liste chaque port série de l'ordinateur comme une ressource (ASRL3::INSTR), qu'un équipement y soit branché ou non, et l'interroger écrirait sur ce qui s'y trouve : le balayage les laisse de côté, et un instrument série va sur une ligne série de ce pilote. Une ressource série saisie à la main sur un équipement VISA est quand même ouverte. Ce qui, dans la case, n'est pas un hôte est refusé sous elle, et Découvrir grise : « Un balayage SCPI demande à l'instrument écrit ici de s'identifier sur TCP : son adresse IP ou son nom, avec le port au besoin (par exemple 192.168.0.20 ou 192.168.0.20:5025). Laissez-le vide pour n'interroger que les instruments que VISA liste. » Le reste du comportement du balayage se trouve dans Découverte.

Exemple : un multimètre en TCP

Un Keysight 34461A sur le réseau répond en SCPI sur son socket LXI, port 5025. Pour lire sa tension continue :

1. Sur la page du pilote, Ajouter un équipement; nommez-le DMM, gardez TCP (socket LXI), saisissez l'Hôte 192.168.0.20 et gardez le Port 5025.
2. Sur la carte Instrument de mesure, gardez LF (saut de ligne), un Délai de réponse (ms) de 2000 et File d'erreurs (SYST:ERR?), et saisissez deux Commandes de préparation, *RST puis CONF:VOLT:DC 10 : le multimètre est réinitialisé et mis en volts continus sur sa gamme de 10 V à chaque connexion de la station.
3. Une fois connecté, le champ Identité affiche ce que le multimètre a répondu, par exemple Keysight Technologies,34461A,MY53212345,A.02.14-02.40-02.14-00.49-02-01.
4. Ajouter un tag; nommez-le Voltage, Double, Lecture seule, avec la Requête READ?, la Valeur de la réponse vide et l'Unité V. READ? prend une mesure dans la fonction réglée et la donne en réponse.

La Base URI se lit scpi://tcp/192.168.0.20:5025?term=lf&timeout=2000&check=errorqueue&setup=*RST%0ACONF:VOLT:DC 10. Un agent fait de même en deux appels d'outils :

device_upsert driver=Scpi name=DMM transport=Tcp host=192.168.0.20 port=5025 setupCommands='*RST\nCONF:VOLT:DC 10'
tag_upsert device=DMM name=Voltage opcUaType=Double address='READ?' unit=V

Exemple : une alimentation en RS-232

Une Keysight E3631A répond en SCPI sur son port RS-232, à 9600 bauds avec 8 bits de données, sans parité et 2 bits d'arrêt, et en RS-232 elle n'accepte de commandes qu'une fois passée en mode distant. Pour régler sa tension, commuter sa sortie et lire son courant :

1. Ajouter une ligne sur la page du pilote; nommez-la PSU line, choisissez COM4, réglez le Débit (bauds) sur 9600 et le Format série sur 8N2, puis Activer la ligne.
2. Ajouter un équipement sur la ligne; nommez-le PSU. Sur la carte Instrument de mesure, réglez le Délai de réponse (ms) sur 3000, saisissez SYST:REM comme seule ligne des Commandes de préparation, et réglez la Confirmation d'écriture sur Achèvement, puis file d'erreurs (*OPC?, SYST:ERR?), pour qu'une écriture ne soit faite qu'une fois que la sortie l'a suivie.
3. Ajouter un tag Setpoint, Double, Lecture et écriture, Requête VOLT?, Commande d'écriture VOLT {value}.
4. Ajouter un tag Output, Boolean, Lecture et écriture, Requête OUTP?, Commande d'écriture OUTP {value} : écrire true envoie OUTP 1, false OUTP 0, et l'alimentation répond à OUTP? par 1 ou 0.
5. Ajouter un tag MeasuredCurrent, Double, Lecture seule, Requête MEAS:CURR?, Unité A.

L'adresse de bus du tag Setpoint est ask=VOLT?&write=VOLT {value}. Une alimentation à plusieurs sorties, comme celle-ci, agit sur la sortie qu'elle a sélectionnée; une deuxième commande de préparation comme INST:SEL P6V la choisit. La même chose avec les outils de l'agent :

serial_line_upsert driver=Scpi name='PSU line' serialPort=COM4 baudRate=9600 serialFormat=8N2
device_upsert driver=Scpi name=PSU transport=SerialLine serialLineId=<id> responseTimeoutMs=3000 setupCommands='SYST:REM' writeCheck=CompletionAndErrorQueue
tag_upsert device=PSU name=Setpoint opcUaType=Double accessType=ReadAndWrite address='VOLT?' writeTemplate='VOLT {value}'
tag_upsert device=PSU name=Output opcUaType=Boolean accessType=ReadAndWrite address='OUTP?' writeTemplate='OUTP {value}'
tag_upsert device=PSU name=MeasuredCurrent opcUaType=Double address='MEAS:CURR?' unit=A

Outils de l'agent

driver_capabilities décrit ce pilote sous scpi : ses trois transports, si cet ordinateur a VISA (sous prerequisite, avec chaque étape pour l'installer), les terminateurs, le délai de réponse, les confirmations d'écriture, les commandes de préparation, comment s'écrivent une requête et une commande d'écriture, comment les réponses sont lues, la découverte et les deux exemples ci-dessus. device_upsert driver=Scpi prend transport (Tcp, par défaut, Visa, ou SerialLine, qu'implique serialLineId), host et port en TCP, visaResource par VISA, serialLineId pour une ligne de ce pilote, terminator (Lf, CrLf ou Cr; \n, \r\n et \r sont lus aussi), responseTimeoutMs (de 100 à 60000), writeCheck (ErrorQueue, CompletionAndErrorQueue ou None) et setupCommands (une par ligne, ou séparées par \n; '' les efface). tag_upsert prend la requête en address, valueField (de 1 à 1000; 0 ou omis lit la réponse entière) et writeTemplate ('' l'efface). serial_line_upsert driver=Scpi crée une ligne de ce pilote, avec serialPort, baudRate et serialFormat seulement. device_discover driver=Scpi lance le balayage, avec target pour le sondage TCP. Un équipement que les outils renvoient porte scpi, avec l'identité de l'instrument une fois qu'il a répondu, et un tag aussi. Les autres outils sont dans Outils de l'agent.

Limites à connaître

• Les Fluke NetDAQ 2640A, 2645A, 2680A et 2686A parlent un protocole propre à Fluke, qui n'est pas SCPI : ce pilote ne les lit pas. La Fluke 1586A Super-DAQ et la 2638A Hydra Series III parlent SCPI, et il les lit.
• Les réponses envoyées en bloc binaire IEEE 488.2 (un #, une longueur et des octets bruts), comme une forme d'onde ou une image de l'écran, ne sont pas lues : un tag lit une réponse écrite en texte.
• Le produit n'installe pas VISA. Sans NI-VISA ni la Keysight IO Libraries Suite sur cet ordinateur, les instruments USB et GPIB ne sont pas atteints; les instruments TCP et série le sont.
• Le balayage ne liste pas les ressources série de VISA (ASRL…::INSTR) : un instrument série va sur une ligne série de ce pilote.
• Chaque valeur est scrutée : le pilote n'attend ni les demandes de service (SRQ) ni l'octet d'état.
• Un équipement ne peut pas être déplacé entre une ligne série et le réseau, ni vers une autre ligne : créez-le là où il doit être et supprimez l'ancien.