■引言

許多行業(yè)的工程師都使用自動(dòng)化來(lái)擴(kuò)展其測(cè)試儀器的功能，而大多是選擇免費(fèi)的編程語(yǔ)言——Python來(lái)完成。作為適用于自動(dòng)化的主要編程語(yǔ)言，Python具備許多顯著優(yōu)勢(shì)：

■多功能性

■易于教學(xué)

■代碼可讀性

■廣泛可用的知識(shí)庫(kù)和模塊

自動(dòng)化包含兩種主要使用情形：

? 模擬人類(lèi)行為以自動(dòng)化前面板并節(jié)省時(shí)間的例程，例如自動(dòng)化合規(guī)性測(cè)試。每次需要測(cè)試新零件時(shí)，工程師不會(huì)呆坐在示波器前，添加相應(yīng)的測(cè)量值并記下結(jié)果，而是開(kāi)發(fā)一個(gè)腳本來(lái)完成所有工作并顯示最終結(jié)果。

?擴(kuò)展儀器功能的用途，例如：測(cè)量記錄、驗(yàn)證或質(zhì)量保證。自動(dòng)化操作支持工程師執(zhí)行復(fù)雜的測(cè)試，且能夠規(guī)避測(cè)試過(guò)程中的許多固有缺點(diǎn)。操作人員無(wú)需設(shè)置示波器和手動(dòng)記錄結(jié)果，且每次都可以以相同的方式進(jìn)行測(cè)試。

本技術(shù)簡(jiǎn)介將涵蓋使用Python進(jìn)行編程所需的內(nèi)容，包括編程接口的基礎(chǔ)知識(shí)以及下載和運(yùn)行方法的示例。

1

編程接口的定義

編程接口（PI）是兩個(gè)計(jì)算系統(tǒng)之間的一個(gè)或多個(gè)邊界，可以通過(guò)編程來(lái)執(zhí)行特定行為。就本文而言，編程接口是運(yùn)行每臺(tái)泰克測(cè)試設(shè)備的計(jì)算機(jī)和最終用戶(hù)編寫(xiě)的應(yīng)用程序之間的橋梁。為了進(jìn)一步縮小范圍，編程接口在此處定義為一組可以遠(yuǎn)程發(fā)送到儀器的命令，儀器會(huì)處理這些命令并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。PI堆棧（圖1）顯示了從主機(jī)控制器到儀器的信息流。最終用戶(hù)編寫(xiě)的應(yīng)用程序代碼用于定義目標(biāo)儀器的行為。

最終用戶(hù)通常用業(yè)內(nèi)流行的開(kāi)發(fā)平臺(tái)編寫(xiě)代碼，如Python、MATLAB、LabVIEW、C++或C#。這些應(yīng)用程序?qū)⑹褂每删幊虄x器標(biāo)準(zhǔn)命令（SCPI）格式——大多數(shù)測(cè)試和測(cè)量設(shè)備都支持的標(biāo)準(zhǔn)格式——發(fā)送數(shù)據(jù)。SCPI命令通常通過(guò)虛擬儀器軟件架構(gòu)（VISA）層發(fā)送，VISA層可通過(guò)為增強(qiáng)通信協(xié)議的魯棒性（例如錯(cuò)誤檢查）促進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸。在某些情況下，應(yīng)用程序可能會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序，然后驅(qū)動(dòng)程序會(huì)向VISA層發(fā)送一個(gè)或多個(gè)SCPI命令。

2

tm_devices驅(qū)動(dòng)程序包的內(nèi)容

泰克的tm_devices是泰克自行開(kāi)發(fā)的設(shè)備管理包，支持用戶(hù)使用編程語(yǔ)言Python控制和自動(dòng)化泰克和吉時(shí)利產(chǎn)品的測(cè)試過(guò)程。使用Python的軟件包管理系統(tǒng)pip可快速安裝tm_devices。

Python軟件包包含大量命令和功能，可幫助用戶(hù)輕松地對(duì)泰克和吉時(shí)利產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。其可在最流行的Python IDE中使用，且支持代碼補(bǔ)全輔助。此外，Python軟件包還可以幫助任何水平軟件技能的工程師簡(jiǎn)單輕松地進(jìn)行編碼和測(cè)試自動(dòng)化。

3

環(huán)境設(shè)置

本節(jié)將指導(dǎo)您完成使用tm_ devices進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作的先決條件和安裝。我們特意在Python（venvs）中提供了支持虛擬環(huán)境的指令，因?yàn)槲覀兿嘈胚@樣可以幫助您更輕松地管理和維護(hù)項(xiàng)目，特別是在使用Python軟件包之前，您只是簡(jiǎn)單地試用了一下的情況下。

3.1

安裝與先決條件概述

1. 安裝 Python.

a.Python >=3.8

2. PyCharm——PyCharm安裝、啟動(dòng)項(xiàng)目和tm_devices安裝

3. VSCode——VSCode安裝、啟動(dòng)項(xiàng)目和tm_devices安裝

3.2

PyCharm社區(qū)版（免費(fèi)）

PyCharm是一款各行各業(yè)軟件開(kāi)發(fā)人員廣泛使用的Python IDE。PyCharm有一個(gè)集成的單元測(cè)試器，支持用戶(hù)按文件、類(lèi)、方法的運(yùn)行測(cè)試，或直接運(yùn)行文件夾中的所有測(cè)試。與大多數(shù)現(xiàn)代IDE一樣，PyCharm擁有代碼補(bǔ)全形式，和基本的文本編輯器相比，可以大大加快開(kāi)發(fā)速度。

接下來(lái)，我們將為您介紹PyCharm社區(qū)版（免費(fèi)）的安裝過(guò)程，然后在IDE中安裝tm_devices并設(shè)置一個(gè)虛擬環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

1. 訪問(wèn)

https://www.jetbrains.com/pycharm/

2. 跳過(guò)PyCharm專(zhuān)業(yè)版，下拉至PyCharm社區(qū)版，然后點(diǎn)擊下載。

3. 請(qǐng)繼續(xù)執(zhí)行默認(rèn)的安裝步驟。無(wú)需進(jìn)行任何特殊操作。

4. 歡迎使用PyCharm！

在PyCharm中創(chuàng)建新項(xiàng)目并設(shè)置虛擬環(huán)境

5. 點(diǎn)擊“新建項(xiàng)目”。

6. 確認(rèn)項(xiàng)目路徑，確保選擇“Virtualenv”。

7. 打開(kāi)一個(gè)終端。如果您的視圖底部沒(méi)有帶標(biāo)簽的按鈕，請(qǐng)查看以下內(nèi)容：

8. 在終端提示符出現(xiàn)之前進(jìn)行檢查（venv），確認(rèn)虛擬環(huán)境已設(shè)置。

9.從終端安裝驅(qū)動(dòng)程序。

鍵入：pip install tm _ devices

10. 確保終端沒(méi)有出錯(cuò)！開(kāi)始使用吧！

3.3

Visual Studio Code

Visual Studio Code是另一款各行各業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)人員都在使用的免費(fèi)IDE。其適用于大多數(shù)語(yǔ)言，且具有針對(duì)大多數(shù)語(yǔ)言的擴(kuò)展包，因此用戶(hù)能夠在此IDE中快捷高效地進(jìn)行編碼。Visual Studio Code可提供IntelliSense。IntelliSense是非常實(shí)用的開(kāi)發(fā)工具，有助于代碼補(bǔ)全、參數(shù)信息以及其他有關(guān)對(duì)象和類(lèi)的信息。tm_devices支持對(duì)描述對(duì)象和類(lèi)的命令樹(shù)快速進(jìn)行代碼補(bǔ)全。

4

示例代碼

在本節(jié)中，我們將逐步介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的代碼示例，并重點(diǎn)介紹一些有效使用tm_ devices的必要組件。

4.1

導(dǎo)入

這兩行對(duì)于tm_devices的有效使用至關(guān)重要。在第一行中，我們導(dǎo)入DeviceManager。這將處理多個(gè)設(shè)備類(lèi)的樣板連接和斷開(kāi)。

在第二行中，我們導(dǎo)入一個(gè)特定的驅(qū)動(dòng)程序（在本例中是MSO4B）。

我們用DeviceManager設(shè)置一個(gè)上下文管理器：

然后，當(dāng)我們同時(shí)使用設(shè)備管理器和驅(qū)動(dòng)程序時(shí)：

我們可以用與其型式匹配的特定命令集來(lái)實(shí)例化儀器。輸入您儀器的ip地址（其他VISA地址也可）即可。

補(bǔ)全以上四行代碼后，我們就可以開(kāi)始為MSO4B編寫(xiě)特定的自動(dòng)化代碼了！

4.2

代碼片段

接下來(lái)我們來(lái)看看幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作：

將觸發(fā)類(lèi)型設(shè)置為邊沿觸發(fā)

以下是添加和查詢(xún)CH1峰-峰值測(cè)量值的方法：

如果您想對(duì)CH2進(jìn)行幅值測(cè)量：

5

使用IntelliSense/代碼補(bǔ)全

IntelliSense——微軟的代碼補(bǔ)全系統(tǒng)，也是我們?cè)诒M可能利用的IDE的一個(gè)強(qiáng)大功能。

SCPI命令集是測(cè)試和測(cè)量設(shè)備自動(dòng)化面臨一大障礙。這是一種較為過(guò)時(shí)的結(jié)構(gòu)，其語(yǔ)法在開(kāi)發(fā)社區(qū)中并未得到廣泛支持。

我們使用tm_devices所做的是為每個(gè)SCPI命令創(chuàng)建一組Python命令。我們可以從現(xiàn)有的命令語(yǔ)法中生成Python代碼，避免手動(dòng)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，并創(chuàng)建現(xiàn)有SCPI用戶(hù)熟悉的結(jié)構(gòu)。tm_devices還可映射在程序創(chuàng)建期間可能需要特意調(diào)試的底層代碼。Python命令的結(jié)構(gòu)模仿了SCPI（或在某些吉時(shí)利案例中的TSP）命令結(jié)構(gòu)，因此如果您熟悉SCPI，您就知道這些結(jié)構(gòu)。

以下是關(guān)于“IntelliSense如何顯示先前鍵入的命令”的所有可用命令示例。

在Scope上的圓點(diǎn)后出現(xiàn)的可滾動(dòng)列表中，我們可以看到按字母順序排列的Scope命令類(lèi)別列表：

選擇afg，我們可以看到afg類(lèi)別列表。

在IntelliSense的幫助下編寫(xiě)的最終命令：

6

文檔字符串幫助

編寫(xiě)代碼之時(shí)，或者查看其他人的代碼時(shí)，您可以將鼠標(biāo)懸停在語(yǔ)法的不同部分上，以獲得該級(jí)別的特定幫助文檔。越接近完整的命令語(yǔ)法，其內(nèi)容就越具體。

根據(jù)您的IDE設(shè)置，您可以同時(shí)查看IntelliSense和文檔字符串幫助。

閱讀本指南后，您可以了解泰克Python驅(qū)動(dòng)程序包tm_devices的部分優(yōu)勢(shì)，接下來(lái)便可以開(kāi)始您的自動(dòng)化之旅了。通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置、代碼補(bǔ)全和內(nèi)置幫助，您無(wú)需離開(kāi)IDE就能學(xué)習(xí)，進(jìn)而可以加快開(kāi)發(fā)速度，并以更高的信心進(jìn)行編碼。

如果您希望改進(jìn)軟件包，Github repo中有編輯指南。在文檔和examples文件夾的軟件包內(nèi)容中突出顯示了大量更高級(jí)的示例。

7

其他資源

tm_devices·PyPI——軟件包驅(qū)動(dòng)程序下載和信息

tm_devices Github——源代碼、問(wèn)題跟蹤、編輯

https://github.com/tektronix/tm_devices#documentation ——在線文檔

8

故障排除

通常情況下，故障排除的第一步是升級(jí)pip：

在您的終端鍵入：Python.exe -m pip install -upgrade pip

錯(cuò)誤：whl看起來(lái)像文件名，但文件不存在或此平臺(tái)不支持whl。

解決方案：在pip中安裝wheel，使其能夠識(shí)別文件格式。

在您的終端鍵入：pip install wheel

如果您需要離線安裝wheel，您可以遵循與附件A類(lèi)似的說(shuō)明，但其需要下載tar.gz格式文件而非.whl文件。

審核編輯：劉清