アドバンテスト製R3172スペクトラムアナライザ用EPICS Device Support(R314-ASYN対応版)

by とびやままこと(Makoto Tobiyama)/KEKB ビームモニターグループ

警告以下の記述に関しては、意図する、しないに関わらず多くの誤り、誤解が含まれていると思われますので、決して信用してはいけません。これを信じて起きた損害に関しては、当方は一切責任を持ちません。

If you need contact with the author, please E-mail makoto.tobiyama@kek.jp.

1.はじめに
2.サポートする機能
3.EPICS環境
4.コードの概要
5.EPICSデータベースサンプル
6.スタートアップファイルサンプル
7.おわりに

1.はじめに

R3172+OPT20+OPT27+OPT74は株式会社アドバンテスト製の9kHz～26.5GHzの周波数領域をカバーするポータブル・スペクトラムアナライザです。この広範囲において最高分解能 30Hz(OPT27)、残留FM20Hzp-p、測波帯雑音-100dBc/Hz(OPT27、10kHzオフセット)という高度な基本性能を有しています。OPT74トラッキングジェネレーターは、100kHzから3GHzまで掃引可能です。

現時点(2014年)で製造中止からすでに時間が経っていますが、まだ修理不能の連絡は頂いていません(少なくとも2012年に修理は可能でした--所有しているR3172及びR3132のほとんどがトラッキング同期がとれなくなってしまった。もちろん修理費は高額になって破産しかけました)。

2.サポートする機能

R3172は非常に多くの機能を持っており、それぞれGP-IB経由でコントロールする事ができます。このデバイスサポートでは、ベータトロンチューン測定に必要最低限な機能をサポートしています。

3.EPICS環境

本デバイスサポートは、EPICS R314.12.1-CSA及びASYN4-21環境下で開発したものです。 EPICSそのものに対する説明、入門出家入道遁世については専門家に帰依するなり、コントロールグループのページをご参照なさるなりしてください。KEK所内限定で入門サイトもあります。 (2007年度にやった内容なので、すでにちょっと古いですが、一応R314ベースの説明になっています)。

動作確認は、CentOS 6.5(64bit)上のEPICS R314.12.1-CSA + ASYN4-21、Agilentの LAN-GPIBで行っています。

4.コードの概要

R313(VxWORKS用)に対して以下の変更を行っています。

include文、headerなどの変更
内容はsource codeをご覧下さい。以前に比べて相当シンプルになっています。
EOSLNの変更
以前は-1になっていましたが、今回はNULLです。これをdefineで与えています。
trace取得を、GPIBREADW(コマンド送付後、SRQがかかった時点で最後のコマンドを発効しデータ取得する)ものに変更。
このため、get_trace_aが、single sweep、sweep終了でSRQ発効、sweepスタート、そしてtrace A取得というコマンドの連続になっています。具体的には
```
DL0; SI; *SRE128; OPR 8; S0; SR; DL2 TBA?
```
です。データ取得が終わったら、マーカーpeak、マーカー読み取り後、SRQ禁止、連続スイープに戻しておくのが吉と思います。

init_aiでの初期化へ変更

static long init_ai(int parm)
{
  if(parm==0)  {
    devSupParms.name = "devR3172Gpib";
    devSupParms.gpibCmds = gpibCmds;
    devSupParms.numparams = NUMPARAMS;
    devSupParms.timeout = TIMEOUT;
    devSupParms.timeWindow = TIMEWINDOW;
    devSupParms.respond2Writes = -1.0;
  }
  return(0);
}

ここで、TIMEOUTやTIMEWINDOWは外で定義しておきます。適正値を調べるのが面倒なので(＜ちゃんと調べろ！)、今のところ TIMEOUT=600、TIMEWINDOWS=5になっています。

Unsolicited SRQへの対応法の変更
どこかで野良SRQが出たとき(といっても、sweep終了で出るだけと思われますが)対応させるコマンドで、コマンドは何もナシでもまあ良いようです。データタイプはlonginにしなければなりません。こいつのFLNKをトレース取得にしておけば、sweep終了毎に勝手にトレースデータを取得させる、という使い方も可能で、ちゃんと動作することも確認しました。でも、何となく美しい使い方ではないような気がします。

全体のコードは以下の通りです。

devR3172Gpib.c

ADVANTEST殿のSpectrum Analyzerはトレースデータは「測定値」ではなく、画面上のトレースポジションを出力する伝統があります。さらに恐れ入ったことに縦軸は1792から14592という大変不思議な値となります。以前のデバイスサポートと同じく、waveformにはこの値を直接出力しますが、使い物になるデータのためにはdBm単位への変換が必要です。今回は、この変換をaSubレコードを使って行っています。

aSubレコードのフィールドには以下の特徴があります。

入力はINPAからINPUまで、出力はOUTAからOUTUまであり、内部では全て配列(linkするレコードが waveformの必要は無い)。
各レコードのタイプはFTAからFTU(入力)、FTVAからFTVU(出力)で与える。
各レコードの要素数はNOAからNOU(入力)、NOVAからNOVU(出力)で与える。
全ての出力レコードには、ちゃんとFLNKでprocess情報を送ってやらないとデータだけは書き込まれてもデータ更新したという情報が伝わらず悲しい。もちろんこのレコード自体のFLNKフィールドは1つしかないので、複数に送るためには通常はfanoutを使う必要がある。

このレコードのプログラム(wavADSA.c)は以下の様になります。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <dbDefs.h>
#include <registryFunction.h>
#include <subRecord.h>
#include <aSubRecord.h>
#include <epicsExport.h>

int wavADSADebug;

static long wavADSAInit(aSubRecord *precord)
{

  if (wavADSADebug)
    printf("Record %s called wavADSAInit(%p)\n",

   precord->name, (void*) precord);

  return 0;}

static long wavADSAProcess(aSubRecord *precord)
{
  short i;
  int count=1001;
  short *raw1;
  int *bin;
  double *cin;
  int   getscale;
  double getref;
  
  static double conv_fac1, conv_fac2;
  static float trace[1001];
  static double xdb[8]={10.0, 5.0, 2.0, 1.0, 10.0, 10.0,10.0, 10.0};

  raw1 = (short *)precord->a;
  bin = (int *)precord->b;
  cin = (double *)precord->c;
    
  getscale = (bin[0]);
  getref = cin[0]; 

  conv_fac1 = 10.0*xdb[getscale]/12800.0;
  conv_fac2 = getref - 10.0*xdb[getscale];  

  for (i=0;i<count;i++)
    {
      trace[i]=(raw1[i]-1792)*conv_fac1+conv_fac2;
      //      fprintf(stdout,"i =%d data%f\r",i,trace[i]);
    }
     
  memcpy(precord->vala, trace, count*sizeof(float));
  
  precord->neva = count;
  precord->nova = count; 

  return 0;

}

epicsExportAddress(int, wavADSADebug);
epicsRegisterFunction(wavADSAInit);
epicsRegisterFunction(wavADSAProcess);

使い方として

入力、出力とも配列だと思って受ける、出力する。
変数、functionはちゃんとexport、registerする

といった注意があります。また、dbdファイルの作成、登録も必要で、wabADSA.dbdは

variable(wavADSADebug)
function(wavADSAInit)
function(wavADSAProcess)

といった形になります。

データベース側では、GETTRACE:AのFLNKをこのレコード(RAWTODBM)にしておき、

record(waveform,"$(USER):GETTRACE:A") {


field(FLNK,"$(USER):RAWTODBM")

}

RAWTODBM自体は以下の様に

record(aSub, "$(USER):RAWTODBM"){  field(INAM,"wavADSAInit")
  field(SNAM,"wavADSAProcess")
  field(INPA,"$(USER):GETTRACE:A")
  field(NOA,1001)
  field(INPB,"$(USER):GETYSCALE")
  field(NOB,1)
  field(INPC,"$(USER):GETREF")
  field(NOC,1)
  field(EFLG, "ALWAYS")
  field(FTA,"SHORT")
  field(FTB,"LONG")
  field(FTC,"DOUBLE")
  field(FTVA,"FLOAT")
  field(FLNK,"$(USER):FAN1")
  field(OUTA,"$(USER):SPECTRUM:A")
  field(NOVA,1001)
}

の様な形でINPA、INPB、INPC及びOUTA、そしてそれぞれの要素の propertyを指定する形になります。FLNKはfanoutでマーカー操作とSpectrum更新を行う形です。

dbdファイルの中で次のように本体機能を定義します。

#R3172 dbd list
device(ai,GPIB_IO,devAiR3172Gpib,"R3172")
device(ao,GPIB_IO,devAoR3172Gpib,"R3172")
device(bi,GPIB_IO,devBiR3172Gpib,"R3172")
device(bo,GPIB_IO,devBoR3172Gpib,"R3172")
device(stringin,GPIB_IO,devSiR3172Gpib,"R3172")
device(stringout,GPIB_IO,devSoR3172Gpib,"R3172")
device(longin,GPIB_IO,devLiR3172Gpib,"R3172")
device(longout,GPIB_IO,devLoR3172Gpib,"R3172")
device(mbbi,GPIB_IO,devMbbiR3172Gpib,"R3172")
device(mbbo,GPIB_IO,devMbboR3172Gpib,"R3172")
device(waveform,GPIB_IO,devWfR3172Gpib,"R3172")

5.EPICSデータベースサンプル

このデバイスサポートで使うデータベースの例を示します。

DTYP	Record	Signal	Name	Function	Remarks
R3172	ao	0	$(USER):SETCF	中心周波数設定
R3172	ai	1	$(USER):GETCF	中心周波数読み取り
R3172	ao	2	$(USER):SETSTARTF	スタート周波数設定
R3172	ai	3	$(USER):GETSTARTF	スタート周波数読み取り
R3172	ao	4	$(USER):SETSTOPF	ストップ周波数設定
R3172	ai	5	$(USER):GETSTOPF	ストップ周波数読み取り
R3172	ao	6	$(USER):SETCFSTEP	周波数ステップ設定	やっぱり要りますか?
R3172	ao	7	$(USER):SETCFSTEP:AUTO	周波数ステップ自動	本当に?
R3172	ai	8	$(USER):GETCFSTEP	周波数ステップ読み取り
R3172	ao	9	$(USER):SETSPAN	スパン周波数設定
R3172	ai	10	$(USER):GETSPAN	スパン周波数読み取り
R3172	ao	11	$(USER):SETRBW	RBW設定
R3172	ao	12	$(USER):SETRBW:AUTO	RBW自動
R3172	ai	13	$(USER):GETRBW	RBW読み取り
R3172	ao	14	$(USER):SETVBW	VBW設定
R3172	ao	15	$(USER):SETVBW:AUTO	VBW自動
R3172	ai	16	$(USER):GETVBW	VBW読み取り
R3172	ao	17	$(USER):SETSWEEP	sweep設定
R3172	ao	18	$(USER):SETSWEEP:AUTO	sweep自動
R3172	ai	19	$(USER):GETSWEEP	VBW読み取り
R3172	ao	20	$(USER):SETAT	attenuator設定
R3172	ao	21	$(USER):SETAT:AUTO	attenuator自動
R3172	ai	22	$(USER):GETAT	attenuator読み取り
R3172	ao	23	$(USER):SETCPL:AUTO	coupling auto
R3172	ao	24	$(USER):SETYSCALE	Y軸設定	10,5,2,1のみ受け付ける(mbboにしろよ！)
R3172	mbbi	25	$(USER):GETYSCALE	Y軸読み出し	0=10dB,1=5dB,2=2dB,3=1dB
R3172	ao	26	$(USER):SETREF	reference level設定
R3172	ai	27	$(USER):GETREF	reference level読み取り
R3172	ao	28	$(USER):SETTGPWR	TG power設定
R3172	ao	29	$(USER):SETTGPWR:ON	TG on
R3172	ao	30	$(USER):SETTGPWR:OFF	TG off
R3172	ai	31	$(USER):GETTGPWR	TG power読み取り
R3172	ao	32	$(USER):SETTGCAL:AUTO	TGトラッキング自動調整
R3172	so	33	$(USER):TITLE	TITLE設定	LON/たいとる/としてくだされ
R3172	so	34	$(USER):TITLE:OFF	TITLE off
R3172	waveform	35	$(USER):GETTRACE:A	シングルスイープ、SRQオンしてトレースA転送	1001点、1792から14592の値になる
R3172	waveform	36	$(USER):GETTRACE:B	トレースB転送	1001点、1792から14592の値になる
R3172	ao	37	$(USER):SETTRIG:SINGLE	シングルショットトリガー
R3172	ao	38	$(USER):SETTRIG:START	トリガースタート
R3172	ao	39	$(USER):SETTRIG:CONT	フリーラン
R3172	ao	40	$(USER):SETTRACE:CLEARA	トレースAクリア	いらん
R3172	ao	41	$(USER):SETTRACE:CLEARB	トレースBクリア	不要
R3172	ao	42	$(USER):SETMARKER:PEAK	マーカーをpeakに
R3172	ao	43	$(USER):SETMARKER:ON	マーカーON
R3172	ao	44	$(USER):SETMARKER:OFF	マーカーをOFF	要らんかも
R3172	ao	45	$(USER):SETMARKER:DELTA	マーカーをdelta modeに
R3172	ao	46	$(USER):SETMARKER:NORMAL	マーカーをnormal modeに
R3172	ai	47	$(USER):GETMARKER:FREQ	マーカー周波数読み取り
R3172	ai	48	$(USER):GETMARKER:AMP	マーカーamplitude読み取り
R3172	ao	49	$(USER):SETSA:INIT	SA初期化	やめて
R3172	ao	50	$(USER):SETVEW:WRITEA	A write	?
R3172	ao	51	$(USER):SETVEW:WRITEB	B write	?
R3172	ao	52	$(USER):SETVEW:VIEWA	A view	?
R3172	ao	53	$(USER):SETVEW:VIEWB	B view	?
R3172	ao	54	$(USER):SETVEW:MAXA	A maxhold	?
R3172	ao	55	$(USER):SETVEW:MAXB	B maxhold	?
R3172	longout	56	$(USER):SETAVGA	A avarage回数設定
R3172	ao	57	$(USER):SETVEW:AVGA:START	A Average start
R3172	ao	58	$(USER):SETVEW:AVGA:STOP	A Average stop
R3172	ao	59	$(USER):SOFTINIT	Status clear	役に立たないかも
R3172	longout	60	$(USER):SETAVGB	B avarage回数設定
R3172	ao	61	$(USER):SETVEW:AVGB:START	B Average start
R3172	ao	62	$(USER):SETVEW:AVGB:STOP	B Average stop
R3172	longout	63	$(USER):SETTGMAN	TGトラッキングマニュアル調整
R3172	so	64	$(USER):SRQON	SRQ ON	掃引終了時だけにSRQ出る
R3172	so	65	$(USER):SRQOFF	SRQ OFF
R3172	so	66	$(USER):SRQREC	ステータスバイトクリア	SRQ後このレコードが起動される
R3172	so	67	$(USER):SETTRACE501	横軸501点に	しないで
R3172	so	68	$(USER):SETTRACE1001	横軸1001点	初期状態
R3172	mbbi	69	$(USER):GETTRACE:NUM	横軸点数	0=501,1=1001
R3172	so	70	$(USER):SETHISENSE:ON	Hi Sense On
R3172	so	71	$(USER):SETHISENSE:OFF	Hi Sense OFF
R3172	mbbi	72	$(USER):GETSENSE	Sense Mode	0=OFF,1=ON
Soft	waveform	N/A	$(USER):SPECTRUM:A	トレースAの値	シーケンサが変換
Soft	waveform	N/A	$(USER):SPECTRUM:B	トレースBの値	シーケンサが変換
Soft	bi	N/A	$(USER):TRACE:SEL	SPECTRUMAB変換選択	0ならA、その他はB
Soft	calc	N/A	$(USER):SWTRIG	スイープ終了トリガ	シーケンサ使用

データベースファイル本体例は以下をご参照ください。

FB_SAA2.db

MakefileにdevR3172Gpib.c、devR3172Gpib.dbd、wavADSA.c、wavADSA.dbdを登録、 make clean, makeでinstallします。

6.スタートアップファイルサンプル

通常通り設定します。

dbLoadRecords("db/FB_SAA2.db","USER=FBH:AD, ADDR=A4")

vxi11Configure("L0","172.19.xx.xxx",0,0.0,"gpib0",0,0)

7.おわりに

Advantest R3172 (R3132)スペクトラムアナライザ用ASYN対応版GP-IBデバイスサポートを紹介しました。

Makoto Tobiyama
24/Feb/2014

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