基於GPIB的數字示波器自動檢定系統的硬件由GPIB控制器、FLUKE5500A、被檢定數字示波器和PC機以及打印機等外圍設備組成。
控制器
GPIB是惠普公司於20世紀60年代末、70年代初開發的實用儀器接口系統。由於對測試儀器的控制很方便，並且具有較高的傳輸速度（1Mbps）,GPIB於1975年被定為IEEE488標準，1987年修定為IEEE488.1—1987。GPIB總線是數字化的24腳並行總線，有8根線是地線和屏蔽線，另外16根線是TTL電平信號傳輸線，包括8根數據線、5根接口管理線和3根數據傳輸控制線。GPIB使用8位並行、字節串行、異步通訊方式，所有字節通過總線順序傳送。
GPIB系統設備有控者、講者和聽者三種屬性。實際設備具有其中的壹種、兩種或三種。作為控者，它可以通過尋址指定
連接到總線上具有講者屬性的器件成為講者和具有聽者屬性的器件作為聽者，包括指定它自己。講者能通過總線向其他器件發送數據。聽者能從總線上接收講者發送
的數據。壹般來說在GPIB系統中計算機是控者，具有講、聽、控三種屬性。為避免總線沖突，IEEE488規定壹次只能有壹個講者，但可以同時有幾個聽
者。由於GPIB系統中各器件的工作速度可能相差懸殊，為了保證多線消息能夠雙向、異步、可靠地傳輸，GPIB母線中設置了三條握手線，分別為數據有效
線、未準備好接收線和未收到數據線。
在本系統中采用的GPIB控制器是貝卡科
技公司開發的BC-1401-2型USB-GPIB接口控制器，它帶有USB接口，把USB總線轉換成GPIB總線，操作GPIB儀器。其特點是：完全符
合IEEE488.1和IEEE488.2國際標準，支持PCI、USB、Ethernet工業標準；數據傳輸率為900kbps,適合PC機與儀器之間
的高速數據傳輸；提供了壹套I/O GPIB操作函數庫，其函數與ISA總線的ES1400系列接口控制器相同；提供了壹套符合VPP規範的虛擬儀器軟件架構VISA(Virtual Instrument Software Architecture)函數庫,實現了凡是采用VISA函數開發的應用程序，在更換不同廠家的不同型號的GPIB接口控制器時，應用程序不需要作任何修改；該接口控制器可以用C/C++、VC++、VB、LabView、LabWindows/CVI、HP-VEE、Delphi等多種語言編制測試程序，方便而靈活。
主控PC
PC作為系統的“主控者”，通過發布命令給GPIB接口控制器實現對FLUKE5500A和被檢定示波器的控制，主要包括以下幾個方面的內容：儀器的初始化、復位、儀器參數設置；命令FLUKE5500A產生標準信號，同時被檢示波器顯示；讀取/保存儀器數據並傳給PC等。
二、軟件設計
平臺選擇
軟件是本數字示波器自動檢定系統的核心，軟硬件能否穩定、協調地工作是系統能夠對數字示波器快
速、可靠檢定的基礎。本系統采用性能穩定的Windows2003 Server操作系統、SQL
Sever2005(開發版)數據庫以及Visual.
NET2005作為開發平臺，以C/C++作為編程語言，同時在驅動程序方面選用NI公司的Lab
Windows/CVI7.0做部分程序的驅動開發。同時采用MAX（Measurement&Automation）作為IVI驅動配置程序。
VISA和IVI
VISA是VXI plug&play聯盟制定的I/O接口軟件標準。制定VISA的目的是確保不同廠商、不同接口標準的儀器能相互兼容、可以通訊和進行數據交換。其顯著特點是：VISA是采用了先進的面向對象編程思
想來實現的；它是當前所有儀器接口類型功能函數的超集成，而且十分簡潔，只有90多個函數；VISA作為標準函數，與儀器的I/O接口類型無關，方便程序
移植。對於驅動程序、應用程序開發者而言，VISA庫函數是壹套可以方便調用的函數，可以控制各種設備如GPIB、VXI、PXI等。
IVI（Interchangeable Virtual Instrument）是IVI基金會為了進壹步提高儀器驅動程序的可執行性能，達到真正意義上的儀器互換，實現應用程序完全獨立於硬件而推出的儀器驅動程序編程接口。IVI系統由
IVI類驅動程序、具體驅動程序、IVI引擎、IVI配置實用程序、IVI配置信息文件五部分組成。類驅動程序實現了上層統壹功能的封裝，面對的是操作
者，而具體驅動程序完成與具體儀器的通信。測試程序是調用類驅動程序，用類驅動程序調用具體驅動程序來實現測試程序和硬件的無關性。IVI引擎完成狀態緩
存、儀器屬性跟蹤、分類驅動程序到具體驅動程序的映射功能。IVI配置實用程序是采用軟件MAX創建和配置IVI邏輯名，在測試程序中通過傳送邏輯名給壹
個分類驅動程序初始化函數，將操作映射到具體儀器及儀器驅動程序。IVI配置信息文件記錄了所有邏輯名和從類驅動程序到具體儀器驅動程序的映射信息。其結
構如圖2所示。
測試架構
測試軟件模塊：
測試軟件分為測試數據管理模塊、測試參數管理模塊、測試程序模塊三部分。測試數據管理模塊是管理對儀器的檢定日期、
檢定人員、對具體儀器的已檢定項目、檢定的數據等。測試參數管理是在數據庫中管理具體儀器的各檢定項、檢定項的標準值等。測試程序模塊是根據用戶在軟面板
上選定的測試參數，調用相應的測試儀器進行測試，把測試數據和數據庫中的標準相比較，判斷是否合格。
測試軟件結構化流程：
在開機系統自檢後，
檢定操作員在軟件界面上選擇/輸入需要檢定的儀器型號，程序由儀器型號在數據庫中調出相應的檢定項目、被檢項目的標準值、被檢儀器與FLUKE5500A
和GPIB控制器的連接圖。檢定員按連接圖（FLASH動畫）連接儀器，在確認連接正確後，檢查是否有IVI驅動程序，在安裝驅動程序後運行MAX配置工
具，完成配置後即可運行相應的測試程序，把測試結果保存到數據庫，並打印相應的合格/不合格報告。其流程圖見圖3。
開發IVI驅動程序：
對於IVI儀器，廠家會提供IVI驅動程序只需要編寫少量代碼即可實現對儀器的檢定，主程序簡單，便於管理。IVI基金會的目標是支持95%的儀器。基於IVI技術的數字儀器的檢定將會是儀器檢定的必然之路。
但是並不是所有的儀器都支持IVI。對於非IVI儀器，使用LabWindows/CVI中的IVI驅動開發向導把
儀器程控命令樹中所有底層命令封裝成壹系列帶有圖像面板的高層函數，完成IVI驅動程序的開發，使它成為IVI儀器。其特點是前期開發IVI驅動程序工作
量大，但是後期測試程序開發和維護工作量少。
數據庫
數據庫管理主要包括用戶管理、被檢儀器型號管理、檢定項目管理、檢定報告管理、檢定項目指標管理以及數據查詢6個模塊。
數字示波器是數據采集，A/D轉換，軟件編程等壹系列的技術制造出來的高性能示波器。數字示波器壹般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。
還有壹些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和處理。
目前高端數字示波器主要依靠美國技術，對於300MHz帶寬之內的示波器，目前國內品牌的示波器在性能上已經可以和國外品牌抗衡，且具有明顯的性價比優
勢。