リモコン
ACおよびDC電源を含む試験装置のコンピュータ制御は、自動試験システム（ATE）の構築や、エンジニアリング開発ラボの実験にとって重要な要件です。この種のコンピュータ制御の主な要件は以下の通りです：
- 通信エラーを低減または排除する信頼性の高い通信
- データ転送速度
- ATEシステムの長期使用をサポートする業界標準、特に防衛用途において
- ATEシステムのメンテナンスとアップグレードを可能にする機器の相互運用性
- コストと入手可能性
IEEE488規格
歴史的には、IEEE488インターフェース・バス（別名GPIB）が、この目的のための事実上のインターフェース規格であった。1960年代後半にヒューレット・パッカード社（現キーサイト社）がヒューレット・パッカード・インターフェース・バス（HPIB）として策定したこの規格は、最終的にIEEE規格として採用され、一般にGPIB（General Purpose Interface Bus）と呼ばれています。 当初は初期のコンピュータや周辺機器アプリケーションで使用されていましたが、コンピュータの分野ではより高速で安価なインターフェース規格にすぐに取って代わられたため、最近では「GP」と呼ぶのはやや語弊があります。
しかし、多くの異なるメーカーのテスト機器を混在させることを可能にする厳重に管理された技術仕様と、SQRや測定器のシリアル・パラレル・ポーリングのような特定のATEや測定器固有の機能のサポートにより、テスト機器分野では成功を収めた。
適用GPIB規格
オリジナルのHP固有の規格は、IEEEやヨーロッパのIEC規格の取り組みを経て進化し、2004年のバージョンに至っています。HPからの反対を押し切り、現在では、オリジナルのHPIBインターフェースの比較的低いデータ転送速度に対応するため、ナショナルインスツルメンツ社が貢献したHS-488高速データ転送モードも含まれています。
現在の 2004 年 IEEE/IEC 規格 IEC 60488-1, Standard for Higher Performance Protocol for the Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation - Part 1：General[10]は、古いIEEE 488.1/IEC 60625-1とIEC 60488-2,Part2の両方を置き換えた。
GPIBの長所と短所
特にGPIBには利点と欠点がある：
利点
利点
- テスト機器コンピュータ制御アプリケーション専用の実績ある信頼性の高い通信インターフェース。
- 長期間（45年以上）支持されている
- リモート/ローカル、シリアル・パラレル・ポーリング、サービス・リクエストのためのネイティブ・ハードウェア・ハンドシェーキングとハードウェア制御は、これらの機能をソフトウェア層で追加する必要があるUSBやLANのようなシリアル・ベースのインターフェースよりも高いレベルの制御を提供した。
また、考慮すべき明らかな欠点もある：
欠点
欠点
- GPIBインターフェイスはパラレルバスで、グランドとシールドを含む24の信号と特殊なシールドケーブルとコネクターが必要である。これらのケーブルは高価で、長さもかなり限られています。必要なセントロニクス・スタイルの24ピン・コネクターは、今日の標準では大きく、1Uフルまたはハーフ・ラック・サイズのテスト機器では、GPIBコネクターが利用可能なリア・パネルのかなりの部分を占めてしまうという問題があります。
- 理論上、サポートされる計器の数は30台までだが、接続されるすべての計器へのケーブルの長さにも制限があるため、実際にははるかに少ない。
- 必要なGPIBコントローラと関連ケーブルのコストは、USBやLANのような最新のインターフェイスに比べて非常に高い。
- 完全に互換性のある GPIB トーカー/リスナーをテスト機器に実装するコストは、USB や LAN よりもかなり高く、テスト機器のコストに上乗せされます。あまり高価でないテスト機器の場合、このコスト増は機器全体のコストと比較するとかなりのものになります。
- GPIBコントローラの多くは、ISA、PCI、PCIeといったコンピュータのバス規格に基づいていましたが、これらの規格は現在では消滅しています。新しいコンピュータがUSB、Thunderbolt、LANのようなシリアルタイプのインターフェイスにますます依存するようになったため、将来GPIBコントローラを入手することが難しくなる可能性があります。
- PCベースのGPIBコントローラの唯一の供給元。ナショナルインスツルメンツ社以外のGPIBコントローラメーカーは、市場の縮小に伴い、そのほとんどが姿を消しています。
USBとLANが選択肢？
コスト的な観点からは、GPIB の代わりに USB や LAN を使って機器を制御することは、当然の選択のように思われます。しかし、試験装置の制御と管理のためにGPIBが提供する機能のいくつかは欠落しており、他の方法で実装する必要があります。 つまり、単純なUSBやLANのアプローチは、ATEアプリケーションにおける真の代替にはなりません。
USBとLANの利点はもちろんすぐにわかる：
- データ転送速度が速いこと。一度に1バイトを転送するGPIBの並列性と、一度に1ビットを転送するGPIBの並列性を考慮し、基本的なGPIBの8倍の理論速度向上を可能にするHS-488を考慮しても、最近のUSB-3とLANの速度はそれぞれ5Gb/秒...と10Gb/秒であり、桁違いのデータ速度を提供します。
- USBとLANは、PCやその他のコンピュータ機器では「基本的に」無料です。USBとLANは、必要なGPIBトーカー/リスナー・ロジックとコネクターに比べ、テスト機器自体にかかるコストは小さい。
- SRQ、ATN、デバイス・トリガー、USBやLAN上のパラレル・ポールやシリアル・ポールのようなATE固有の機能がGPIB標準にないため、プロトコル・レイヤを追加する必要があるが、そのほとんどは標準化されていない。
- USBはポイント・ツー・ポイントのインターフェースであり、スター型トポロジーではないため、複数の機器と通信するには複数のUSBポートまたはハブが必要です。
- LANは共有インターフェースであるため、データ転送速度は同じセグメントまたはコンピューターに接続されている計器の数に影響される。
- 試験装置を社内ネットワークに接続すると、不正なリモートアクセスの潜在的なリスクにさらされます。電源の場合、これはATEシステムで作業する従業員の安全にとって大きなリスクとなります。隔離された専用のローカルLANセグメントを使用することが、これを軽減する最善の方法です。パシフィックのAFXシリーズのような一部の試験装置は、ネットワーク上のセキュリティを確保するために、ユーザーアクセス制御機能を備えています。
スピードとレイテンシーのベンチマーク
GPIB、LAN、PXIの総合的なスループットを比較するために、いくつかのベンチマークが実施されている。 PXIは速度面で多くの利点がありますが、フォーム・ファクタが小さく、プログラマブル電源に必要な電力と冷却が著しく不足しているため、電力試験装置には不向きです。
いくつかの結果を以下の図2に示す。データ転送速度とレイテンシは、ATE全体の性能の一側面に過ぎず、インターフェース・ソリューションを選択する際には、長期サポート、コスト、統合の容易さなど、他の要因も考慮する必要があることに注意してください。
LXI規格
LXI規格は、ATEシステムでLANを使用してテスト機器を制御する際のいくつかの問題に対処するために、テスト機器メーカーのコンソーシアムによって開発されました。このLXI規格は "Lan eXtension for Instrumentation "の略で、2005年から実施されており、LXIコンソーシアムによって積極的にサポートされている。(https://www.lxistandard.org/ )
LANを搭載した計測器のためのLXI規格は、テストシステムのセットアップ、設定、デバッグにかかる時間を短縮するのに役立ちます。LXIは、イーサネットをベースとしたオープンでアクセス可能な標準規格で、機能テスト、測定、データ収集業界に関連する仕様とソリューションを特定しています。LXIを使用してテスト・システムを構築する主な利点は次のとおりです：
- 通信業界のインフラを活用
- ユビキタスで安価なLANコンポーネントを使用し、テストシステムのコストを低減
- システム統合の簡素化
- 高いパフォーマンスを提供
- 幅広い機器の利用を保証
- IVIドライバの要件により、製品間のルック＆フィールが標準化される
- 内蔵ウェブサーバーによるリモートアクセスとデバイスのコントロール
なぜ重要なのか？
GPIBバス規格は非常に古くなり、そのサポートは減少しています。多くの新しい計測器は、もはやGPIBインターフェースを提供していない。 TIやコンピュータ業界では、より高速で安価なインターフェイスが使用されるようになり、資金や開発リソースがはるかに多く割かれているため、この傾向は続くと思われます。
パシフィックパワーソースは、GPIBインターフェイスをすべての電源のオプションとして提供しています。 AFXシリーズのような新世代モデルでは、USBとともにLXI/LANが標準インターフェースとして含まれています。
結論
プログラマブル電源を選択する場合、ACまたはDCのいずれであっても、現在または将来のATEシステムでの使用を計画する際には、LXIの利用可能性を考慮してください。 もちろん、GPIB、USB、LANなど複数のバス・ソリューションを組み合わせることも可能ですが、コスト、統合の容易さ、長期的なサポートなどの理由から、慎重に検討する必要があります。