france.ni.com Journée technique Du contrôle d instruments au banc de test

Transcription

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2 Journée technique Du contrôle d instruments au banc de test

3 Le contrôle d'instruments Les bonnes pratiques pour améliorer les performances, comment maîtriser et optimiser l utilisation des drivers

4 Dans quels domaines utilise-t-on des instruments? Autonome Mesures basées PC Mesures personnalisées Test automatique

5 Au début C était simple. Téléphoner Envoyer des SMS

6 Et ça se complique a/b/g n ac Téléphoner ad CDMA Envoyer des SMS EDGE GPS GLONASS LTE ZigBee Bluetooth LTE-A GSM NFC RFID WiMAX

7 Appels Textos Affichage du numéro Répondeur Caméra Musique Vidéos Facetime GPS Accéléromètre Commande vocale Gyroscope infrarouge ereader Pedometre Téléphones portables 1970s 2012

8 De plus en plus de fonctionnalités à tester GSM Gyroscope Audio GPS Vidéo Accélerometre 4G WLAN ac

9 Pourquoi le contrôle d instrument?

10 Circa 1983

11 Considération Les produits sont de plus en plus complexes à tester et le temps de mise sur le marché plus court Stratégie Une approche centrée sur le logiciel Une approche centrée sur Les technologies propriétaires ne sont plus compétitives Les technologies sur étagères sont puissantes, mais plus compliquées le logiciel Utiliser des solutions sur étagère (COTS) Utilisation a plus haut-niveau d abstraction grâce au logiciel Il faut considérer la longévité du système De plus en plus de fonctionnalités ou de standards Il est possible de modulariser le matériel grâce au logiciel Remplacement des firmwares matériels par des routines logicielles

12 L instrumentation définie par logiciel Logiciel Gestion du système, des exigences, des données de test Blocs de tests, fonctions Logiciel de gestion du système Programmes de test Communications avec les instruments Drivers Matériel Instrumentation

13 Les logiciels de gestion de systèmes Gestion des ressources modulaires Ordonnancement Interface graphique Utilisation du multithread Intégration d applications issues de divers langages de programmation Logiciel de gestion du système Programmes de test Drivers

14 Les logiciels de test Interface graphique flexible Fonctions d analyse avancées intégrées Importation de code issu d autre senvironnements (gestion de l obsolescence) Développement rapide et efficace Crédible, très utilisé, suivi des modifications, longévité Logiciel de gestion du système Programmes de test Drivers

15 Architecture modulaire de drivers DAQ Logiciel de developement de test FGEN IVI... Logiciel de gestion du système Programmes de test Drivers Driver Frame work VISA HAL Bus PC et systèmm d exploitation

16 Les technologies de bus évoluent GPIB PCI 100BASE-T Ethernet BASE-5 Ethernet VMEbus 1000BASE-T Ethernet FireWire is a trademark of Apple Inc. registered in the U.S. and other countries.

17 Latence et bande passante

18 Un système hybride PXI ou PC PCI MXI LAN LXI GPIB USB PXI Architecture modulaire Coût total de la plateforme peu élevé Amélioration de la flexibilité et des performances Coûts de développement et de maintenance peu élevés Longévité étendue

19 Les différents types de bus d instrumentation Autonome Modulaire GPIB PCI Série Ethernet VXI USB IEEE 1394 PXI

20 Les origines du GPIB Conçu par Hewlett-Packard en 1965 Interface pour les contrôleurs et instruments HP National Instruments est créé en 1976 Création d interface pour les ordinateurs standard de l industrie o DEC, IBM, etc. Introduction d alternative à HP Basic o LabVIEW, LabWindows

21 L histoire de la standardisation du GPIB IEEE Standardisation des composantes physiques, électriques et mécaniques du GPIB IEEE Standardisation du logiciel pour contrôleurs afin de s interfacer avec les instruments Standard Commands for Programmable Instrumentation (SCPI) 1990 HS488 GPIB «haute vitesse» (8 Mo/s)

22 Programmer avec des commandes SCPI Manuel du périphérique Commandes Bus Programmation intense

23 La longévité du GPIB Une base d utilisation d environ 5 à 10 millions d instruments GPIB Un consensus sur le standard depuis plus de 30 ans Robuste et fiable Handshaking, connecteurs blindés, gestion d erreurs, etc. Plus rapide que la majorité des bus pendant une grande partie de son existence Assez rapide à 1.5 Mo/s (IEEE ) Très compétitif à 8 Mo/s (HS-488) Facile à utiliser pour les utilisateurs et à implémenter pour les fournisseurs

24 Démonstration : Application de contrôle d instrument

25 Aperçu technique du GPIB Spécifications logicielles et matérielles

26 Spécifications électriques du GPIB Définies par IEEE lignes Spécifications du câble Longueur maximale entre deux instruments = 4 m (2 m en moyenne) Longueur maximale de câble = 20 m Nombre maximale d instruments = 15 (min 2/3 allumés) Vitesse du bus 1.5 Mo/s IEEE Mo/s HS488 DIO1 DIO2 DIO3 DIO4 EOI DAV NRFD NDAC IFC SRQ ATN SHIELD DIO5 DIO6 DIO7 DIO8 REN GND (TW PAR W/DAV) GND (TW PAIR W/NRFD) GND (TW PAIR W/NDAC) GND (TW PAIR W/IFC) GND (TW PAIR W/SRQ) GND (TW PAIR W/ATN) SIGNAL GROUND

27 Configuration d un système GPIB Configuration en étoile Configuration linéaire

28 Outils de configuration et de debug La plate-forme pour le contrôle d instrument Application utilisateur Driver d instrument Moteur du driver et API Bus pour le contrôle d instrument Matériel de mesure

29 Outils de configuration et de debug La plate-forme pour le contrôle d instrument Driver d instrument Moteur du driver et API GPIB (NI-488.2) Outils de configuration et de debug VISA et les drivers d instruments

30 Communication GPIB Communication basée message Concept naturel Différents instruments Différents langages o SCPI: standardisation en cours (<25% des instruments) L encapsulation des messages réduit la bande passante Polling GPIB Permet aux instruments de faire une requête Ajoute beaucoup d efficacité à la programmation GPIB

31 Logiciel de configuration : Measurement and Automation Explorer (MAX) Gestion de tout le matériel en une interface unique Découverte des instruments connectés Assignation d alias Lancement des panneaux de test Configuration des drivers IVI

32 Outils de test : NI Communicator Permet de tester rapidement la connexion Test des requêtes

33 Outils de debug : NI I/O Trace Debugage rapide de la communication avec les instruments Capture les commandes pour chaque instrument quel que soit le bus Affiche la commande entière, le process ID, le thread ID, le statut, etc

34 Outils de programmation : L assistant d E/S d Instrument Simplifie la programmation d un instrument quand aucun driver n est disponible Réduit le temps de développement Basé configuration Parse automatiquement les données en retour

35 Demonstration

36 Le VISA

37 VISA Virtual Instrument Software Architecture (VISA) Standard depuis 20 ans Créé par VXIplug&play Systems Alliance Contrôle les instruments GPIB, VXI, PXI, serial, USB, et Ethernet avec la même API

38 Exemple de programme VISA LabVIEW LabWindows/CVI viopendefaultrm (&rsrc); viopen (rsrc, GPIB::1::INSTR, 0, 0, &io); viwrite (io, *IDN?\n, 6, &count); viread (io, buf, 1024, &count); viclose (rsrc);

39 Demonstration : VISA

40 Les drivers d instrument

41 Driver d instrument Jeu de routines logicielles pour contrôler un instrument Cela simplifie le contrôle d instrument Cela réduit le temps de développement des tests Nul besoin d apprendre de nouveaux protocoles Architecture et interface communes Application Development Environment (ADE) Instrument Commands (*idn?, meas?) Instrument Driver Bus Communication Protocol (configure, read, write, trigger) Instrument

42 Les drivers d instrument Fonctions haut niveau intuitives Adressage d instrument Constitution des lignes de commande Vérification de la gamme Gestion de la mémoire Mise à l échelle des données Récupération et formatage des données en retour Facile à utiliser

43 Les avantages des drivers d instrument Les drivers simplifient le développement des test Remplace la programmation des commandes d instrument API haut niveau permettant d isoler les E/S de l instrument Focus sur la facilité d utilisation Les drivers réduisent le temps d apprentissage Différents instruments, structure commune

44 Démonstration : Les drivers d instruments

45 Histoire et évolution des drivers d instruments IEEE Définit les commandes pour identification, l auto-test, etc. Aucune commande standard au delà de ça SCPI Regroupe les fonctionnalités des instruments dans divers groupes d attribut Focus mis sur la communication basée message LV & CVI Plug&Play Instrument Drivers

46 Histoire et évolution des drivers d instruments VXIplug&play Focus mis sur l interopérabilité inter-vendeurs Quelques fonctions standard Code source Les utilisateurs demandaient de l interchangeabilité Le standard des drivers nécessitait de : Construire sur le modèle de driver du VXIplug&play Intégration de fonctionnalités avancées telles que l interchangeabilité, la simulation, et la mise en cache de l état Drivers haut niveau LV & CVI Plug&Play Instrument Drivers

47 IVI

48 IVI: Interchangeable Virtual Instruments IVI Foundation est un consortium ouvert de : Utilisateurs: Boeing, Northrop Grumman Intégrateurs: BAE Systems Fournisseurs: National Instruments, Agilent, Tektronix Fondé en août 1998 intégré en mars entreprises membres A absorbé le SCPI Consortium et le VXIplug&play Systems Alliance

49 La fondation IVI : objectifs Interchangeabilité du matériel Optimisation de la réutilisation logicielle Préserve l investissement logiciel Offre une qualité de driver constante Interopérabilité logicielle Conçue pour intégrer du logiciel de différents fournisseurs Accès standard aux fonctionnalités des drivers

50 IVI : drivers spécifiques Spécifique à un modèle ou à une famille d instrument Fonctionnalités Simulation Vérification de l état Test multithread/parallèle Contient Fonctionnalités spécifiques aux classes Fonctionnalités spécifiques à l instrument Classes et drivers IVI génériques Classes et drivers IVI spécifiques a l instrument

51 IVI : Drivers de classes Générique pour des classes d instruments Un driver unique pour la classe d instrument Fonctionnalité Interchangeabilité des instruments Fonctionnalités avancées Contient o (simulation, debugging, etc.) Fonctionnalités spécifiques à la classe Classes et drivers IVI génériques Classes et drivers IVI spécifiques a l instrument

52 IVI: Les avantages Réduit la maintenance et les coûts liés au support Maintenance à long terme améliorée (défense/aérospatiale/aviation) Réutilisation du code entre les services et les bancs de test Réduction du temps d imobilisation Maintient en condition opérationnelle des lignes de production lors de la panne d un instrument (HAL) simplicité Interfaces de programmation similaire Validation et vérification simplifiées

53 Démonstration : IVI

54 Outils de configuration et de debug La plateforme pour le contrôle d instrument Application utilisateur Driver d instrument Moteur du driver et API Bus pour le contrôle d instruments Matériel de mesure

55 Le matériel de mesure : les bus autonomes Bus pour le contrôle d instruments Matériel de mesure Série (RS-232) Ethernet USB

56 Série (RS-232) Interface utilisée à la base pour connecter des périphériques au PC Historiquement utilisé pour les souris, claviers, joysticks.. Débit max : 28.8 ko/s Utilisé a la base dans les laboratoires et pour la science Mise en œuvre peu onéreuse

57 Ethernet Communication distribuée Standard Omniprésent : tous les PC en disposent

58 Ethernet pour le test et la mesure Avantages Communication longue distance Indépendant de l OS Le support de NI-VISA préserve l investissement logiciel Inconvénient Pas supporté par la majorité des instruments du parc actuel Non déterministe Peut nécessiter des droits réseau Problèmes de sécurité si disponible sur le réseau

59 L USB Conçu pour les périphériques PC Des spécifications découlent les vitesses de transferts V. 1.0, 1996 : 200 ko/s (1.5 Mbit/s) V. 1.1, 1998 : 1.5 Mo/s (12 Mbit/s) V. 2.0, 2000 : 60 Mo/s (480 Mbit/s) V. 3.0, 2008 : 600 Mo/s (5 Gbit/s) Rétro compatibilité Topologie idéale pour les hôtes, hub et périphériques Tous les PC disposent de l USB

60 USB pour le test et la mesure Avantages Des connecteurs disponibles sur tout les PC Plug & play, et connectables à chaud Le support de NI-VISA conserve l investissement logiciel Inconvénients Connecteurs peu robustes (pas de vis) Support pour les déclenchements minimaux Latence assez élevée

61 Le matériel : instruments modulaires Bus pour le contrôle d instruments Matériel de mesure PCI bus VXI bus PXI

62 Plus à venir dans la session : Avantages et inconvénients des bus

63 Quel logiciel pour le contrôle d instruments? Logiciels optimisés pour le contrôle d instruments LabVIEW LabWindows/CVI Measurement Studio Logiciels généralistes Les environnements C/C++ o MS Visual C/C++ o Borland C/C++ o Etc.

64 Le standard pour le contrôle d instruments 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% NI LabVIEW 36% Microsoft Visual C/C++ 29% Microsoft Visual Basic Microsoft Visual Basic % 20% NI - LabWindows /CVI Microsoft C# The MathWorks, Inc. - MATLAB NI Measurement Studio 14% 13% 13% 13% Agilent VEE NI TestStand Agilent IO Libraries Suite 10% 9% 9% Python 5% GeoTest ATEasy 2% Other Don't use 7% 8% Base: All qualified respondents. Total = 598; US = 399; China = US Platform Awareness Study: Which of the following software packages/programming languages do you use to control your instruments? (Multiple response question.^) ^For multiple response questions, the sum of the frequencies may equal more than the total respondents, and the sum of the percentage of respondents may equal more than 100%.

65 Pourquoi utiliser LabVIEW pour l instrumentation Facile à utiliser Grande connectivité matérielle Analyse et génération de rapports automatisées Flexible, extensible et déployable

66 NI LabVIEW Environnement de développement graphique Développement d IHM simplifié Programmation par flux de données intuitif Un compilateur qui optimise les applications Indépendant de la plate-forme Connectivité à une vaste gamme de matériels et de standards

67 NI LabWindows/CVI Environnement de développement ANSI C pour le test Intègre : Outils de développement d IHM dédiées aux test Bibliothèque de mesure et d analyse intégrée Génération automatique du code Support à long terme

68 Measurement Studio pour Visual Studio Composants d instrumentation virtuelle pour Microsoft Visual Studio et.net Outils intégrés pour visual studio Outils de création d IHM additionnels Connectivité aux périphériques de mesure Analyse des mesures Publication des données

69 Intégration logicielle et matérielle Conception graphique de systèmes Bus de communication pour l instrumentation GPIB USB LXI Série PXI VXI

70 Une solution complete pour le contrôle d instrument LabVIEW Drivers d instrument E/S (SCPI) Measurement and Automation Explorer NI-VISA NI I/O Trace GPIB USB LXI Série PXI VXI Instrument Instrument Instruments modulaires Instrument Instrument Instruments modulaires

71 Merci Avez-vous des questions?