示波器远程控制方法在瑞萨集成开发环境CubeSuite+中的应用

摘要：在瑞萨单片机集成开发环境CubeSuite+下，使用IronPython语言在Python Console平台中控制横河DL9000系列示波器的参数设置，并接收测试波形，从而简化单片机功能验证操作，为单片机功能验证的自动化实施提供了保证。

前言

在单片机功能验证过程中，需要利用示波器采集验证结果的波形，而示波器参数的设置一般是通过手动设置前端面板按键完成。功能验证的结果需要手动保存到U盘中，由工程师再拷贝到电脑上。图1为横河DL9000系列示波器的前面板示意图，从图中可以看出，示波器按键较多，每一个验证项目都需要设置通道、触发条件等，手动设置的步骤多，变换验证的功能项目时，需要重新对示波器进行设置。在大量的单片机功能验证工作中，这样的常规操作方法不仅效率低，操作复杂，而且误操作的发生率也比较高。

本文介绍的示波器远程控制方法是基于瑞萨单片机RL78族，在其集成开发环境CubeSuite+的Python Console平台上使用IronPython脚本语言编写程序代替人工手动操作，完成示波器的远程控制操作，实现了示波器的参数设置和波形保存的自动化，使得示波器的操作更加简化，自动化程度得到了显著提高。

1 系统构建

瑞萨单片机的集成开发环境CubeSuite+，为用户提供了高度友好的开发环境，极大地缩短了构建时间，并且具有多种图形调试功能。各种扩展功能和用户支持功能可以保证为所有用户提供可靠的环境^[1]。

IronPython是流行的程序设计语言Python在.NET framework中的实现。IronPython已经很好地集成到.NET framework中，通过使用Python的导入手段，就能够访问.NET程序库和类。在使用.NET framework时，需要导入clr模块，该模块含有用来为程序集添加索引之类的函数。一旦为程序集添加了引用，就能够从该程序集的命名空间中导入类^[2]。

CubeSuite+提供了Python Console平台，Python Console采用的是IronPython语言。除了可以使用IronPython语言支持的函数和控制语句之外，还可以使用CubeSuite+内置的Python函数来控制CubeSuite+。

数字示波器DL9000系列是横河电机推出的一代高性价比示波器，它是为满足高速信号的测量需求而研发设计的。DL9000系列数字示波器具有1.5GHz模拟带宽，最高10GS/s实时采样频率，可满足手机、液晶电视、数字家电、汽车电子等众多领域的研发和测试^[3]。另外，DL9000系列示波器还为用户提供了丰富的DL系列函数库^[4]，包括基于.net的动态链接库接口函数，可对示波器进行与前端面板按键操作相同的设定，实现PC机对示波器的集中控制，可完成通道配置、触发条件、捕获波形命名保存等操作。

2 横河示波器的远程控制实现

横河示波器提供了3种与PC机通信的方式：USB接口方式、GPIB或以太网接口，如图4所示。三种接口方式均包含接收功能和发送功能。接收功能：可进行与前端面板按键操作相同的设定，接收被测和被处理数据的输出请求、设定面板参数及错误码;发送功能：输出被测和被处理的数据，输出面板设置参数和状态字节，输出发生的错误代码。

从通用性考虑，本应用选用了USB接口方式，使用一端为B型口的USB线与示波器相连。首先为PC机安装YOKOGAWA的TMC(Text and Measurement Class)驱动。

驱动下载网址http://www.yokogawa.com/tm/tm-softdownload.htm

然后在示波器上选择通信接口：

按SYSTEM键→按 Remote Control 键→按 USB 键;

• 在上述菜单中选择“TMC”，可实现通过USB端口，使用通信命令来远程控制DL9000;

• 重启DL9000以激活设置。关闭电源后至少等待10秒钟，然后打开电源;

IronPython调用横河示波器提供的动态链接库TmctlAPINet.dll，根据DL9000系列示波器通讯接口用户手册提供的各种命令函数进行通信。PC机与示波器之间通过消息来交换信息。PC机发送给示波器的消息称为编程消息，示波器返回给PC机的消息称为响应消息。如果编程消息包含一个需要响应的信息单元，那么示波器在接收到编程消息后返回响应消息。编程消息是由一个或多个编程消息单元组成的，每个单元对应一个命令，示波器顺序执行收到的命令。示波器通讯接口用户手册提供了丰富的命令函数，如初始化并打开与指定设备的连接的Initialize函数，向设备发送消息的Send函数，从设备接收响应消息的Receive函数等，使得对示波器的远程控制得以方便地实现^[5]。

IronPython对示波器进行远程控制的流程如图5所示。 以下为IronPython远程控制横河示波器的程序示例：

#Add Class
　　import clr
　　clr.AddReferenceToFile("TmctlAPINet.dll")
　　from TmctlAPINet import *
　　#New Object
　　h=TMCTL()
　　ykosid =0
　　#Initializes and opens a connection to the specified devices:DL9040 serial number=91FC36537
　　ret=h.Initialize(h.TM_CTL_USBTMC,"91FC36537", ykosid)
　　#Sets the terminator for sending or receiving a message to LF
　　ret=h.SetTerm(ykosid,2,1)
　　#sets the timeout time for communications.
　　ret=h.SetTimeout(ykosid,100)
　　#Sets remote on
　　ret=h.Send(ykosid, "COMMUNICATE:REMOTE ON")
　　#Sets the display format
　　ret=h.Send(ykosid,"DISPLAY:FORMAT QUAD")
　　#Sets the graticule
　　ret=h.Send(ykosid, "DISPLAY:GRATICULE GRID")
　　#Turns on the cursor
　　ret=h.Send(ykosid,"CURSOR:DISPLAY 1")
　　#Turns on the display of the channel
　　ret=h.Send(ykosid," CHANNEL1: DISPLAY ON")
　　#Sets the vertical position of the channel
　　ret=h.Send(ykosid," CHANNEL4: POSITION -2")
　　#Turns ON the waveform label display of the channel
　　ret=h.Send(ykosid,"CHANNEL4:LABEL:MODE 1")
　　#Sets the waveform label of channel
　　ret=h.Send(ykosid,"CHANNEL4:LABEL:DEFINE 'TRDIOD0'")
　　#Sets the vertical sensitivity (V/div) of the channel
　　ret=h.Send(ykosid,"CHANNEL4:Vdiv 2")
　　#Sets the T/div value
　　ret=h.Send(ykosid,"TIMEBASE:Tdiv 1.000E-03")
　　#Sets the file output image format
　　ret=yktmc.Send(ykosid," HCOPY:FILE:FORMAT PNG")
　　# Queries the screen image data
　　ret=yktmc.Send(ykosid," IMAGe:SEND?")
　　# Receives the header portion of the Block Data sent from the device, and
　　# returns the number of bytes of the data after the header.
　　ret,c=yktmc.ReceiveBlockHeader(ykosid, 0)
　　temp=0
　　ImageName1='d:/'+ImageName+'.png'
　　output = open(ImageName1,'wb')
　　for i in range(c+1) :
　　# Receives the data portion of the Block Data sent from a device into an Short array.
　　ret,temp,rlen,rend=yktmc.ReceiveBlockData(ykosid,temp,1,0,0)
　　output.write(chr(temp))
　　output.close()