SCPI instruments

マルチメーター、電源、電子負荷、データ収集装置など、SCPI を話すベンチ測定器を、TCP、シリアル回線、または VISA 経由の USB と GPIB で扱います。それぞれのつなぎ方、「測定器」のカード、クエリと書き込みコマンド、機器検出、そして 2 つの完全な例です。

SCPI instruments ドライバーは、SCPI を話すベンチ測定器を読み書きします。SCPI は IEEE 488.2 の試験装置のコマンド言語で、マルチメーター、電源、電子負荷、Fluke 1586A Super-DAQ のようなデータ収集装置、校正器などが話し、Keysight、Rigol、Tektronix、Siglent、GW Instek、B&K Precision、Fluke などのメーカーが作っています。各タグは測定器に MEAS:VOLT:DC? や READ? のようなクエリを送ってその応答を読み、書き込むタグは VOLT 5 のように値を入れたコマンドを送ります。LabVIEW のプログラムが VISA を通して行うやり取りを、ブロックダイアグラムで配線する代わりにパネルで設定するもので、値はほかのどのタグの値とも同じところに届きます。Logic、ダッシュボード、そして Process の試験台の実行です。

測定器は、その機器を作るときに選ぶ 3 つの方法のどれかでつなぎます。

シリアル回線上の測定器は回線の下に入るので、ツリーのその部分は Generic serial and TCP と同じく ドライバー → 回線 → 機器 → タグ と読めます。TCP や VISA でつなぐ測定器はドライバーの下に置かれ、ほかのどのドライバーの機器とも同じようにフォルダーに整理でき、ドライバー → フォルダー → 機器 → タグ となります。機器は作られた側にとどまります。TCP と VISA は切り替えられますが、回線とネットワークのあいだを移ることはありません。

ドライバーのページ

見出しの下の行は「シリアル回線には 1 本のバスを共有する測定器が並び、TCP や VISA でつなぐ測定器はドライバーの直下に置きます。回線か機器を追加してから開き、クエリを設定してください。」と述べ、ページには上から順に次のものがあります。

見出しはかっこの中に機器の数を示し、ツリーのドライバーの行は回線が 1 本でもあれば両方の段を数えます（「回線 1 本 · 機器 2 台」）。ドライバーのバーには機器検出があります。ドライバーの行を右クリックすると機器を追加、回線を追加、新しいフォルダー、再読み込み、機器検出が出て、区切り線のあとにドライバーを削除が出ます。欄の新規…メニューでは、このドライバーの項目に新しい機器、新しいシリアル回線、新しいフォルダーがあり、そのあとに回線、フォルダー、機器が並びます。追加したドライバーは、回線や機器があってもなくても、ツリーのドライバーのフォルダーの下に並びます。

シリアル回線

このドライバーの回線は、シリアル回線で説明している回線で、項目は Generic serial and TCP ドライバーの回線と同じです。そのページは「1 つの物理的なシリアルバスです。つながる計器が共有するポートの設定で、要求は 1 つずつ送ります。」と述べ、「物理的な回線」のカードには名前、シリアルポート（再読み込み付き）、ボーレート、シリアルの形式があり、形式は 8 ビットの 6 個と 7 ビットの 4 個を合わせた 10 個すべてを選べます。伝送モード、応答のタイムアウト、トランザクションの最小間隔、ユニットを検出するカードはありません。各測定器が自分の「測定器」のカードで、メッセージの終わりと応答を待つ時間を決めるからです。また測定器はアドレスではなく問い合わせる内容で区別するので、回線の「機器」の表にはユニット ID の列がありません。

ここで作った回線は無効の状態で生まれるので、ポートが開く前にポートの設定を入力できます。ポート、ボーレート、形式は回線が無効のあいだだけ変えられます。回線の上、またはその右クリックのメニューで機器を追加すると、その回線にこのドライバーの機器を作ります。回線は、作られたときのドライバーにずっと属します。ほかのドライバーの機器はその回線に入らず、1 つのポートは、回線がどのドライバーのものであっても 1 本の回線にだけ属します。

ドライバーは回線上のすべての測定器のためにポートを一度だけ開き、要求を 1 つずつ送って、次を送る前にその応答を待ちます。ポートが開いているあいだは DTR をオンにしておきます。Keysight 34401A や E36xx の電源のように DTR と DSR で出力のペースを決める測定器は、DTR がオフだと何も送らないからです。故障したポートは、故障が続くあいだ 1 秒から 1 分まで倍々に延びる待ち時間の後で開き直し、そのポートの測定器はすべて、最初に接続したときと同じように初期設定コマンドを送り直して準備し直します。

機器

接続

新しい機器は TCP の機器です。「ホストがまだ入力されていません」と表示し、ホストが入るまで接続しません。VISA の機器はどのホストも呼び出さず、ホストを待つこともありません。VISA に切り替えても、TCP に戻すときのためにホストとポートは残り、TCP に切り替えてもリソースは残ります。ドライバーが扱えない機器は保存されず、操作ログ帯が理由を伝えます。

見出しに出る Base URI は実行時のアドレスです。scpi://tcp/<host>:<port>、scpi://visa/<resource>、scpi://serial/<line id>/<port>/<baud>/<format> のどれかの後に、終端文字（term）、応答のタイムアウト（timeout）、書き込みの確認（check）、初期設定コマンド（setup。1 つずつ順に並び、%0A で区切られます）が続きます。回線上の機器の複製はその回線にとどまり、TCP や VISA の機器の複製はドライバー自身の階層に置かれます。

「測定器」のカード

「接続」のカードの下にある測定器のカードは、測定器が何であり、ステーションがどう話しかけるかを示します。

ステーションが測定器に接続するたび、またシリアル回線がポートを開き直すたびに、ステーションは次の順に送ります。書き込みの確認がエラーキューを読むときは *CLS、次に初期設定コマンド、それからエラーキューを診断ログに読み込み（初期設定コマンドが起こしたエラーはそこに残り、機器を止めません）、最後に *IDN? を問い合わせ、その応答を「識別情報」の欄が表示します。カードが受け付けない値は保存されず、操作ログ帯が理由を伝えます：「応答のタイムアウトは 100 から 60000 ms の間にしてください。」、「初期設定コマンドに、活字体の引用符など、通常の ASCII 以外の文字が含まれています。そうした文字はどの測定器も読めません。」、「初期設定コマンドは 32 個まで、1 つ 512 文字までにしてください。」SCPI は通常の ASCII なので、マニュアルから活字体の引用符やノーブレークスペースごとコピーしたコマンドは、読めない測定器に送られる代わりに、入力したところで拒否されます。

このコンピューターの VISA

製品は VISA を同梱せず、インストールもしません。VISA の機器は、このコンピューターにすでにある 64 ビットの VISA ライブラリ（visa64.dll）を通して測定器を開きます。NI-VISA（LabVIEW がインストールします）と Keysight IO Libraries Suite のどちらもここに置くライブラリです。必要なのは VISA の機器だけで、TCP やシリアル回線の測定器は VISA なしで接続します。ステーションは機器を待たずに、ライブラリを読み込めるかを自分で確かめます。ドライバーのページ、VISA の機器のページ、またはエージェントが最初に尋ねたときと、ないあいだは 30 秒ごとです。Connector が起動するまでは VISA があるかどうかわからないので、何も表示しません。ないあいだは次のとおりです。

インストールの手順：

1. NI のページ NI-VISA Download から NI-VISA を、または Keysight のページ IO Libraries Suite Downloads から Keysight IO Libraries Suite をダウンロードします。
2. どちらでも使えます。LabVIEW のあるコンピューターには NI-VISA がすでに入っています。NI のページはダウンロードの前に NI アカウントでのサインインを求めます。Keysight のページはインストーラーに直接リンクしています。最新の Windows 用インストーラーを選んでください。64 ビット版 Windows では、どちらも Ganter Lab が認識する唯一の VISA である 64 ビット版をインストールします。
3. インストーラーは C: ドライブのフォルダーから管理者として実行し（Keysight のものはほかのドライブからはインストールできません）、再起動を求められたらコンピューターを再起動します。

32 ビットのライブラリ（visa32.dll）だけをインストールした VISA（32 ビット版 Windows 用のものなど）は認識されません。Ganter Lab が読むのは 64 ビットの visa64.dll だけです。

インストール後 30 秒以内にお知らせは消え、Ganter Lab を再起動しなくても、VISA の機器は今の設定のまま接続します。ネットワークポートのある測定器なら、VISA なしで TCP でもつなげます。

タグのアドレス

このドライバーのタグは、測定器にクエリを送ります。その信号源のカードには次の項目があります。

タグのアクセスが使わない項目は描かれず、また使うときのために値を残します。データ型は Boolean、Int32、Int64、Float、Double、String で、既定は Float です。項目が成り立たないタグは保存されず、タグのページが足りないものを伝えます。

読み取り専用の取得元のアドレス（バス上）の行は、ドライバーが受け取るものを示します。応答全体を読むタグなら ask=READ?、その 3 番目の値なら ask=READ?&field=3、読み書きするタグなら ask=VOLT?&write=VOLT {value}、書き込みのみのタグなら write=*TRG です。

読み取り

タグの読み出し周期ごとに、ステーションはクエリを送り、応答のタイムアウトのうちに終端文字までの応答を 1 つ読みます。取り出したテキスト、つまり応答全体かタグが指す値は、どのドライバーでも同じく、タグ自身の段階が変換する前にタグの型として読まれます（値の変換経路を参照）。

書き込み

書き込みは、ほかのどのドライバーとも同じ経路を通ります。書き込み欄は工業値を受け取り、生の値を送る前に変換の段階を逆にたどります（Connector を参照）。送るコマンドは、書き込みコマンドの {value} の位置に値を入れたものです。数値はインバリアントカルチャで、同じ数に読み戻せる最短のテキストにするか、{value:FORMAT} で .NET の数値書式に従って整えます（CURR {value:0.000} は 1.5 を CURR 1.500 として送ります）。Boolean は、どの SCPI の Boolean 引数も受け付ける 1 か 0 で送り、テキストはそのまま送ります。必要な引用符はコマンドの側が持ちます（DISP:TEXT "{value}"）。非数と無限大は、何かを送る前に拒否されます。Boolean のタグでは、*TRG のような {value} のないコマンドを true を書き込んだときに送り、false の書き込みは拒否されます。

書き込みは読み取りと一緒に機器のキューで順番を待ちます。回線上では回線の 1 つずつの要求を共有し、TCP と VISA では機器自身の接続を使います。

機器検出

ドライバーのページには、省略できる欄が 1 つあるスキャンの範囲のカードがあります。「TCP で問い合わせる測定器のアドレス、例：192.168.0.20 または 192.168.0.20:5025（空欄なら VISA が一覧する測定器を探します）」。機器検出は、次の 2 つの問い合わせを順に行います。

各測定器が答える時間は 1.5 秒で、答えない測定器は提示されません。候補の名前は、答えたメーカーと型式からつけ（Keysight Technologies 34461A）、「測定器」のカードの既定値をすべて持ち、タグは持ちません。測定器は自分のクエリの一覧を公開しないからです：「タグの報告はありませんでした。機器を追加してから、その編集画面でタグを設定してください。」このドライバーの機器がすでに使っているリソースの VISA の候補は、構成済みとして示され、追加の代わりに開くを出します。TCP で見つけた測定器は照合されません。ホストは測定器にたどり着く場所にすぎないからです。VISA はコンピューターのすべてのシリアルポートを、何かつながっていてもいなくてもリソースとして一覧し（ASRL3::INSTR）、問い合わせればそこにあるものに書き込んでしまいます。スキャンはそれらを外し、シリアルの測定器はこのドライバーのシリアル回線に置きます。VISA の機器に手で入力したシリアルのリソースは、そのまま開きます。欄の中身がホストでないときは欄の下で拒否され、機器検出は灰色になります：「SCPI のスキャンは、ここに書いた測定器に TCP で識別情報を問い合わせます。IP アドレスか名前を、必要ならポートを付けて書きます（例：192.168.0.20 や 192.168.0.20:5025）。VISA が一覧する測定器だけに問い合わせるには空欄のままにします。」スキャンのそのほかの動きは機器検出にあります。

例：TCP のマルチメーター

ネットワーク上の Keysight 34461A は、LXI ソケットのポート 5025 で SCPI に答えます。その直流電圧を読みます。

1. ドライバーのページで機器を追加し、名前を DMM にして、TCP（LXI ソケット）のまま、ホストに 192.168.0.20 を入力し、ポートは 5025 のままにします。
2. 測定器のカードで LF（改行）、応答のタイムアウト（ms） 2000、エラーキュー（SYST:ERR?） のままにして、初期設定コマンドを 2 つ、*RST と CONF:VOLT:DC 10 を順に入力します。ステーションが接続するたびに、マルチメーターはリセットされ、10 V レンジの直流電圧に設定されます。
3. 接続すると、「識別情報」の欄にマルチメーターの応答が表示されます。例えば Keysight Technologies,34461A,MY53212345,A.02.14-02.40-02.14-00.49-02-01 です。
4. タグを追加し、名前を Voltage、Double、読み取り専用にして、クエリを READ?、応答内の値を空、単位を V にします。READ? は設定した機能で 1 回測定し、その結果を答えます。

Base URI は scpi://tcp/192.168.0.20:5025?term=lf&timeout=2000&check=errorqueue&setup=*RST%0ACONF:VOLT:DC 10 になります。エージェントは 2 回のツール呼び出しで同じことをします。

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

例：RS-232 の電源

Keysight E3631A は RS-232 のポートで、9600 ボー、データ 8 ビット、パリティなし、ストップ 2 ビットで SCPI に答え、RS-232 ではリモートモードにしてからでないとコマンドを受け付けません。電圧を設定し、出力を切り替え、電流を読みます。

1. ドライバーのページで回線を追加し、名前を PSU line にして COM4 を選び、ボーレートを 9600、シリアルの形式を 8N2 にしてから、回線を有効化します。
2. 回線で機器を追加し、名前を PSU にします。測定器のカードで応答のタイムアウト（ms）を 3000 にし、初期設定コマンドには SYST:REM の 1 行だけを入力して、書き込みの確認を完了確認の後にエラーキュー（*OPC?、SYST:ERR?）にします。こうすると、書き込みは出力が追いついてから完了します。
3. タグを追加で Setpoint、Double、読み書き、クエリ VOLT?、書き込みコマンド VOLT {value} を作ります。
4. タグを追加で Output、Boolean、読み書き、クエリ OUTP?、書き込みコマンド OUTP {value} を作ります。true を書き込むと OUTP 1、false なら OUTP 0 を送り、電源は OUTP? に 1 か 0 で答えます。
5. タグを追加で MeasuredCurrent、Double、読み取り専用、クエリ MEAS:CURR?、単位 A を作ります。

Setpoint のタグのバス上のアドレスは ask=VOLT?&write=VOLT {value} です。この電源のように出力が複数ある電源は、選択中の出力に対して動きます。INST:SEL P6V のような 2 つ目の初期設定コマンドで、その出力を選べます。エージェントのツールでも同じことができます。

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

エージェントのツール

driver_capabilities は、このドライバーを scpi の下で説明します。3 つの通信方式、このコンピューターに VISA があるか（prerequisite の下に、インストールの手順すべてとともに）、終端文字、応答のタイムアウト、書き込みの確認、初期設定コマンド、クエリと書き込みコマンドの書き方、応答の読み方、機器検出、そして上の 2 つの例です。device_upsert driver=Scpi は、transport（既定の Tcp、Visa、または serialLineId があれば決まる SerialLine）、TCP では host と port、VISA では visaResource、このドライバーの回線には serialLineId、terminator（Lf、CrLf、Cr。\n、\r\n、\r も読みます）、responseTimeoutMs（100 から 60000）、writeCheck（ErrorQueue、CompletionAndErrorQueue、None）、setupCommands（1 行に 1 つ、または \n 区切り。'' で消去）を受け取ります。tag_upsert は、クエリを address として、valueField（1 から 1000。0 か省略で応答全体）、writeTemplate（'' で消去）を受け取ります。serial_line_upsert driver=Scpi は、serialPort、baudRate、serialFormat だけを持つこのドライバーの回線を作ります。device_discover driver=Scpi はスキャンを実行し、target で TCP の問い合わせ先を指定します。ツールが返す機器は scpi を持ち、測定器が答えた後はその識別情報が入ります。タグも scpi を持ちます。ほかのツールはエージェントのツールにあります。

知っておきたい制限

• Fluke NetDAQ 2640A、2645A、2680A、2686A は Fluke 独自のプロトコルを話し、それは SCPI ではないので、このドライバーでは読めません。Fluke 1586A Super-DAQ と 2638A Hydra Series III は SCPI を話すので読めます。
• IEEE 488.2 のバイナリブロック（#、長さ、生のバイト）で送られる応答、例えば波形や画面のイメージは読みません。タグが読むのはテキストで書かれた応答です。
• 製品は VISA をインストールしません。このコンピューターに NI-VISA も Keysight IO Libraries Suite もなければ、USB と GPIB の測定器にはつながりません。TCP とシリアルの測定器にはつながります。
• スキャンは VISA のシリアルのリソース（ASRL…::INSTR）を一覧しません。シリアルの測定器は、このドライバーのシリアル回線に置きます。
• 値はすべて読み出しで取得します。ドライバーはサービス要求（SRQ）もステータスバイトも待ちません。
• 機器は、シリアル回線とネットワークのあいだでも、別の回線へも移せません。あるべき場所に作り、古いものを削除してください。