Použití USB-GPIB převodníku v Linuxu

16. 3. 2010 17:37

Provozování zařízení komunikujících přes sběrnici GPIB je v Linuxu možné a to dokonce s využitím pouze Open Source.

Pro komunikaci využívám NI GPIB-USB-HS převodník. Jeho výhoda oproti jiným převodníkům je v tom, že pro jeho rozchození není potřeba vypreparovat firmware z binárních ovladačů pro windows. Jeho VID:PID je 3923:709b.

Instalace ovladače

Pro správnou funkci je nejprve potřeba nainstalovat ovladače linux-gpib a správně ho nastavit. Instalaci provedete s použitím přiloženého ebuildu (odkaz dole) a nebo vlastní kompilací ze zdrojových kódů. Instalaci pro Debian jsem nepochopil, protože při instalaci balíku gpib-modules-source se do adresáře /usr/src nahraje archiv pouze se zdrojáky modulů. Není u nich žádný Makefile, takže je jednoduší stáhnout oficiální zdrojáky všeho a moduly zkompilovat odsud.

V souboru /etc/gpib.conf mám pro tento převodník nastaveno

interface {
        minor = 0       /* board index */
        board_type = "ni_usb_b" /* type of interface */
        name = "violet" /* optional name*/
        pad = 0
        master = yes
        timeout = T3s
        set-reos = yes
}

Po připojení zařízení do USB je potřeba zavolat příkaz

gpib_config --minor 0

který inicializuje převodník. Pokud chcete používat GPIB z jiného účtu než root je dobré přidat příslušného uživatele do skupiny gpib. Pokud vše proběhlo jak má. Měla by se vám vytvořit zařízení /dev/gpib0 až /dev/gpib15.

Komunikace s přístrojem

Pro komunikaci s přístrojem je možné použít jednoduchou utilitku ibtest. Pokud chcete posílat sběrnicové příkazy, použijete volbu „b“ jako board. Jako název použijete položku „name“, kterou jste si zvolili v konfiguraci. Pokud chcete komunikovat přímo s přístrojem, stačí napsat „d“ jako device a následně napsat číselně adresu tohoto přístroje.

Používám momentálně tři přístroje na této sběrnici.

Multimetr Keithley na adrese 12
Čítač Picotest na adrese 2
Čítač Stanford na adrese 16

Vrátím se tedy k utilitce ibtest. Pokud tedy zvolím režim device a následně například adresu připojeného multimetru (12), objeví se nabídka s možností příkazů. Asi nejdůležitější příkazy jsou v tuto chvíli příkazy „w“ a „r“.

Stisknu tedy „w“ a zadám příkaz

*IDN?

Po následném stisknutí „r“ se načte identifikace

KEITHLEY INSTRUMENTS INC.,MODEL 2700,1120230,B09  /A02

To vypadá dobře, takže zkusím načíst nějaká data. Mohu použít například příkaz READ?, který vrátí to, co je zrovna na displeji. Pokud jsem si tedy nastavil přístroj tak, aby měřil něco konkrétního, pak mohu v určité periodě volat příkaz „READ?“ a tím provádět nová měření se stejnou konfigurací. V mém případě měřím multimetrem teplotu pomocí PT100. Ta je připojena pomocí 4 vodičů. Pro výběr čtyřvodičového měření teploty mohu do multimetru před měření poslat příkaz conf:fres, který přepne multimetr do přesného měření odporu.

API pro přístup k přístroji

Pro jednoduchou komunikaci je možné použít knihovnu pro jazyk C a přímo komunikovat se zařízením.

#include <iostream>
#include <gpib/ib.h>
 
using namespace std;
 
int main()
{
    int dev;
    int board_index = 0;
    int pad = 12;
    int sad = 0;
    int send_eoi = 1;
    int eos_mode = 0;
    char buffer[100];
 
    // pripojeni ke karte
    dev = ibdev(board_index, pad, sad, TNONE, send_eoi, eos_mode);
 
    if( dev < 0 ) {
        cerr << "ibdev() failed" << endl;
        cerr << gpib_error_string( ThreadIberr() );
        return -1;
    }
 
    for(int i=0; i<10; i++) {
        // odeslani prikazu pro mereni odporu
        ibwrt(dev, "measure:fresistance?\n", 21);
        sleep(1);
        // nacteni dat
        ibrd(dev, buffer, 100);
        // zjistim, kolik znaku prislo a ukoncim retezec
        buffer[ThreadIbcnt()] = 0;
        cout << buffer;
    }
 
    // prepnu zarizeni z REMOTE do LOCAL
    ibloc(dev);
 
    // uzavru komunikaci se zarizenim
    ibonl(dev, 0);
 
    return 0;
}

Při kompilaci je pak nutné přilinkovat knihovnu libgpib.so.

Skriptování

Protože jsem si zvolil, že chci zkompilovat podporu i pro PHP. Mám teď další, trochu pohodlnější možnost komunikace s přístrojem.

#!/usr/bin/php -q
<?php
 
$pad = 12;
$count = 10;
 
function device_connect($pad) {
        $dev = ibdev(0, $pad, 0, T10s, 1, 0);
        return $dev;
}
 
function multi_prepare_fres($dev) {
        ibwrt($dev, "conf:fres");
}
 
function device_disconnect($dev) {
        ibloc($dev);
}
 
function multi_fres($dev) {
        //ibwrt($dev, "meas:fres?");
        ibwrt($dev, "read?");
        // nactu data
        ibrd($dev, &$data, 1024);
        list($ohm4w, $secs, $rdng) = explode(",", $data);
        $ohm4w = $ohm4w + 0;
        $secs = $secs + 0;
        $rdng = $rdng + 0;
        $result = array("ohm" => $ohm4w, "time" => $secs, "rdng" => $rdng);
        return $result;
}
 
// prevod pro PT100 pro teploty > 100C
function ohm2deg($ohm) {
        $a = 3.9083e-3;
        $b = -5.775e-7;
        $r = $ohm/100;
        return -($a - sqrt($a*$a - 4*$b + 4*$r*$b))/(2*$b);
}
 
 
$dev = device_connect($pad);
multi_prepare_fres($dev);
 
for($i=0; $i<$count || $count<0; $i++)
{
        $data = multi_fres($dev);
        $deg = ohm2deg($data['ohm']);
        echo "$deg\t{$data['ohm']}\t{$data['time']}\n";
        sleep(1);
}
 
 
device_disconnect($dev);

Program se připojí k přístroji, nastaví měření a provede deset odměrů s periodou zhruba 1s. Poté převede přístroj zpět do lokálního režimu.

Závěr

Popisovaný způsob komunikace s přístrojem funguje vcelku správně. Není potřeba VISA knihovna, i když by to s ní bylo jednodušší. Bohužel jsem zatím nepřišel na to, proč se dějí některé anomálie. Pokud například násilně ukončím právě probíhající měření „CTRL-C“, pak se celý převodník převede do nefunkčního stavu a ani po uplynutí timeoutu se nic neděje. Nereaguje dokonce ani opětovné zavolání příkazu gpib_config --minor 0. To také timeoutuje. Nezbývá, než celý převodník odpojit od USB, připojit znovu a znovu spustit konfiguraci. Od této chvíle fungují znovu všechna měření.

Přiložené soubory:

linux-gpib.tar.gz (ebuild pro verzi 3.2.14)

Autor		WWW
Titulek

Číslo stojedna