В данном тексте я выполнил обзор одного широко известного и распространенного мультиметра модели XDM1241.

У меня уже был текст про то, как управлять лабораторным блоком питания. Теперь надо понять как управлять мультиметром.

Будучи ВУЗовцем, у нас был курс Advanced Electronic Tеchnique. Суть лабораторных работ была в том, чтобы взять электронную плату, придумать для нее авто‑тест, подключить всю измериловку (осциллограф, блок питания, DMM, генератор сигналов и прочее) к PC, написать скрипт и протестировать электронную плату этим скриптом. Из 20 плат надо было выявить одну бажную. Я тогда тестировал генератор на таймере 555. Проверял амплитуду, частоту, скважность и прочее.

При тестировании электронных плат на производстве часто надо делать множество однообразных измерений напряжений. Например для проверки линейности ADC пинов на автомобильных ECU надо прочитать множество измерений на всем рабочем диапазоне. Чтобы исключить человеческий фактор, надо автоматизировать данную рутинную задачу. Для этого надо как‑то заставить мультиметр работать по электрическим командам, нежели через кнопки на HMI. В связи с этим возникает следующая задача:

Постановка задачи

Научиться опрашивать DMM XDM1241 по последовательному порту. Научиться измерять напряжения без использования HMI на лицевой панели.

Какие команды надо отправлять на XDM1241 по последовательному COM порту, чтобы прибор выдавал в ответ напряжение на клеммах?

Аппаратная часть

Как можно заметить, с оборотной стороны прибора присутствует USB‑B разъём. Это для управления прибором. Надо соединить DMM и LapTop PC кабелем от принтера.

Управление буду производить по проводам (Drive‑by‑Wire). С обратной стороны заложен USB‑B штекер для соединения DMM и LapTop. Внутри себя прибор использует чип CH340.

Программная часть

При соединении DMM и LapTop PC принтерным кабелем в Windows появляется виртуальный последовательный порт. У меня выскочил COM11. При переключении через USB HUB стал COM4.

Битовая скорость последовательного порта задается через HMI кнопками Utility → Next → Serial. По умолчанию там применяется битовая скорость 115 200 бит в секунду.

Протокол SCPI

Для управления мультиметром XDM1241 по COM‑порту (без использования HMI), прибор использует стандартный протокол SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments). Это очень старый протокол. SCPI — это текстовый протокол. По сути — CSV строки. Работает по принципу запрос‑ответ.

Каждый запрос должен заканчиваться байтом 0x0A. Это ASCII символ возврата каретки LF. Он же \r. Ответ заканчивается байтами 0x0D 0x0A. Убедиться, что интерфейс живой, можно при помощи утилиты HTerm и команды *IDN?.

Перед Вами система команд для управления мультиметром. В принципе, этого должно быть достаточно для 99% задач.

Как можно заметить, XDM1241  мультиметр возвращает действительное число в научном формате. То есть с мантиссой и экспонентой (например 2.978931E+01). Поэтому Ваша клиентская программа должна уметь распознавать число из такой строки. Про то, как делать синтаксический разбор числа из строки, есть отдельный текст: Техникум: Распознавание Вещественного Числа из Строчки. Если коротко, то это делает отдельный конечный автомат.

Я написал консольную утилиту xdm1241.exe, которая позволяет измерять напряжения на входе DMM. Утилита сама вызывает все нужные команды и просто выдает физическую величину в консоль. Аргументы очень просты. Вот пример типичной команды xdm1241_get 4 VOLT

Благодаря этой tool‑е можно буквально одной строчкой управлять прибором.

Недостатки XDM1241 

1. У мультиметра XDM1241 нет внутри акселерометра. Если поставить прибор вертикально (что интуитивно естественно для мультиметров), то экран не делает транспонирование изображения, как мы привыкли это видеть на всех смартфонах и планшетных компьютерах. При этом в вертикальном положении прибор, как блок питания, занимает меньше места на столе.

2. Протокол SCPI интуитивно непонятный. Нет как таковой help команды. Прибор сам про себя ничего рассказать не способен. Протокол SCPI реализован в приборе тоже далеко не полностью. На ключевые команды даже нет ответа по serial интерфейсу, что провоцирует мысли об осечке. Пришлось прибегнуть у реверс инжинирингу, чтобы хоть приблизительно понять, как управлять данным мультиметром. Лучше бы разработчики просто реализовали классический интерфейс командной строки, с командой help.

Итоги

Удалось опрашивать измеренное XDM1241 напряжение по последовательному порту через текстовый протокол SCPI. Это открывает прямую дорогу для проведения огромного количества последовательных автоматических тестов электронной аппаратуры в условиях массового конвейерного производства.

Ссылки

Словарь

Вопросы

1) Зачем в UART 2 стоповых бита, если это только замедляет битовую скорость? Это для режима передачи по DMA. Чтобы можно было подключаться к UART в середине трансляции по DMA и найти начало байта для синхронизации приема.

2) Как заставить DMM XDM1241 переключить режим измерения? Например, с VOLT на RES, или с CURR на FREQ? Какие SCPI команды надо исполнить для переключения режима измерений? CONF:CAP;CONF:VOLT и тому подобное