SCPI-standaard
voor programmeerbare meet- en testinstrumenten

version française

In 1990 besloten de belangrijkste producenten van test en meetapparatuur tot een gemeenschappelijke taal voor de besturingen van programmeerbare instrumenten. Het voornaamste doel was de tijd te verkorten die nodig was voor de ontwikkeling van besturingsprogramma’s voor automatische meetsystemen.

Vandaag de dag zijn er op de markt diverse ‘zelfkalibrerende’ instrumenten, zowel multimeters als calibrators, verkrijgbaar. Deze draagbare toestellen laten toe om op een snelle en veilige manier bepaalde elektrische grootheden meten. Al deze toestellen kunnen spanning, stroom en weerstand meten, en afhankelijk van de uitvoering kunnen nog andere grootheden gemeten worden zoals frequentie, capaciteit, temperatuur, enz. Maar wat als we de meetcapaciteiten van onze meters willen uitbreiden?

Programmeeromgeving instrumentbesturing
De laatste jaren zijn er verschillende internationale ATR standaards gepubliceerd zoals GPIB (IEEE 488.2, IEC 625-1), VXI, RS 232 en IEEE 488.2. Helaas hadden programmeurs van automatische test- en meetsystemen te maken met uiteenlopende besturingsconcepten. Voor de programmering van gelijksoortige functies, bood iedere producent een eigen commando set. Hierdoor ontstond voor de aansturing van overeenkomstige instrumentfuncties een verscheidenheid aan producent-afhankelijke commando’s. Ook het omgekeerde vond plaats: gelijkluidende commando’s werden gebruikt voor uiteenlopende functies.
Door al deze verschillen dienden gebruikers over een uitgebreide kennis te beschikken van verschillende programmeerconcepten. Niet alleen van de commando’s zelf, die voor ieder instrument afzonderlijk weer anders waren, maar ook van hun uiteenlopende betekenis. Het zal duidelijk zijn dat het programmeren van een meetsysteem daardoor een moeizame en tijdrovende bezigheid was.
In 1990 besloten de belangrijkste producenten van test en meetapparatuur tot een gemeenschappelijke taal voor de besturingen van programmeerbare instrumenten. Deze taal werd SCPI genoemd, een afkorting van “Standard Commands for Programmable Instruments”. Het voornaamste doel was de tijd te verkorten die nodig was voor de ontwikkeling van besturingsprogramma’s voor automatische meetsystemen. Dit werd bereikt door het bieden van een consistente programmeeromgeving voor instrumentbesturing en datagebruik.

Eindgebruikers
De essentie van consistent programmeren is het reduceren van het aantal uiteenlopende mogelijkheden om overeenkomstige instrumentfuncties te programmeren. De kern van SCPI is de programmeertaal. Deze bestaat uit een in secties verdeelde lijst van commando’s met de bijbehorende reactie van het instrument. De betekenis wordt zoveel mogelijk voor de naamgeving van de commando’s verklaard. De SCPI taal is daarom gemakkelijk te leren voor zowel beginnende als ervaren gebruikers van programmeerbare instrumentatie.
Gebruikers zullen ervaren dat de tijd die benodigd is voor de ontwikkeling en het onderhoud van hun testapparatuur, aanzienlijk korter zal zijn. SCPI is zodanig ontworpen dat de commando’s uitgebreid kunnen worden zonder dat dit problemen oplevert voor reeds bestaande testapparatuur. Hiermee is door SCPI een belangrijke stap gezet in de richting van ‘overdraagbaarheid’ (portability) van testsoftware. Deze eigenschap vergemakkelijkt bovendien de uitwisseling en vervanging van bestaande instrumenten door toekomstige, meer geavanceerde apparatuur.
Producenten van test en meetapparatuur zullen profiteren van verbeteringen gedurende het gehele ontwikkelproces. De vaak moeizame definitiefase wordt aanzienlijk vereenvoudigd, terwijl de efficiëntie tijdens de implementatiefase zal toenemen.

Uitbreidbaarheid
Een belangrijke eigenschap van SCPI is dat commando’s aan de instrumentbesturing kunnen worden toegevoegd zonder dat daarmee de compatibiliteit met reeds bestaande commando’s in gevaar komt.
Producenten van SCPI compatibele apparatuur behoeven zich daarbij niet te beperken tot de commando’s die thans door SCPI gestandaardiseerd zijn. Zo’n beperking zou onaanvaardbaar zijn; immers de voortschrijdenden techniek vraagt om een continue ontwikkeling van nieuwe meetfuncties. Daarom is er een nagenoeg permanent streven om nieuwe commando’s aan de standaard toe te voegen. Bovendien kunnen, onder zekere voorwaarden, specifieke functies aan instrumenten worden toegevoegd zonder dat de daarvoor benodigde programmeercommando’s in de standaard worden opgenomen.
Het toevoegen van nieuwe functionaliteit beïnvloedt of wijzigt reeds bestaande programmeerconcepten niet. SCPI maakt het daardoor mogelijk standaard softwarefuncties in verschillende apparaatcategorieën te gebruiken. Tevens wordt voorkomen dat oplossingen die vandaag worden gekozen, toekomstige uitbreiding van instrumentfunctionaliteit in de weg staan en belemmeren.

Organisatie
De verantwoordelijkheid voor de standaard ligt bij het SCPI consortium, dat daartoe in 1990 is opgericht door een aantal toonaangevende producenten van test- en meetapparatuur, zoals Bruel & Kjaer, Fluke, Hewlett-Packard, Keithley, National Instruments, Racal Dana, Rohde & Schwarz, Tektronix, Philips en Wavetek. Het consortium vormt een organisatie voor het beheer, de uitbreiding en het onderhoud van de SCPI standaard.
Sinds de oprichting van het consortium is de standaard aanzienlijk uitgebreid. Het gehalte en de betekenis van SCPI is daardoor belangrijk toegenomen. De ervaring en kennis die binnen de deelnemende bedrijven aanwezig is heeft in belangrijke mate daartoe bijgedragen. Mede hierdoor beschikt SCPI over brede toepassingsmogelijkheden in uiteenlopende gebieden van industriële besturing.

Toepassing in uiteenlopende industriële gebieden
Tot nu toe is SCPI geïmplementeerd in een verscheidenheid van GPIB (IEEE 488.1, IEC 625-1, HPIB), RS232 en VXI apparatuur. Ook de wereld buiten ATE heeft het potentiële belang van SCPI ontdekt. Bedrijven op het gebied van test- en meetapparatuur voor militaire toepassingen, telecommunicatie, chemische analyse, medische systemen, alsmede de automobielindustrie zijn reeds begonnen, of overwegen toepassing van SCPI voor de besturing van hun instrumenten.
De SCPI standaard is publiekelijk beschikbaar voor iedere geïnteresseerde en mag door iedere producent vrij worden toegepast zonder dat daarvoor licenties betaald moeten worden. Ook het lidmaatschap van het consortium is daartoe geen vereiste.

Standard SCPI
Pour les instruments de test et de mesure programmables

En 1990, les principaux fabricants d’instruments de tests et de mesures décidèrent d’un langage commun pour les commandes d’instruments programmables. Le principal objectif consistait à écourter le temps nécessaire au développement de systèmes de mesure automatiques.

Aujourd’hui, il existe sur le marché divers instruments à autocalibrage, que ce soient des multimètres ou des calibrateurs. Ces appareils portables nous permettent de mesurer certaines grandeurs électriques à toute vitesse et en totale sécurité. Tous ces appareils peuvent mesurer des tensions, des courants et des résistances. En fonction de leur version, ils peuvent aussi mesurer d’autres grandeurs comme la fréquence, la capacité, la température… Mais que faire si nous voulons étendre les capacités de mesure de nos instruments de mesure ?

Environnement de programmation
Au cours de ces dernières années, plusieurs standards ATR internationaux, comme GPIB (IEEE 488.2, IEC 625-1), VXI, RS 232 et IEEE 488.2, ont été publiés. Les programmeurs de systèmes automatiques de mesures et de tests étaient malheureusement confrontés à des divergences de formulation pour tel ou tel dispositif de commandes. Pour la programmation de fonctions identiques dans des instruments de fournisseurs différents, chaque fabricant proposait son propre dispositif de commandes. En conséquence, pour des fonctions analogues, les commandes divergeaient les unes des autres selon le fabricant, ou inversement : des commandes identiques étaient utilisées pour des fonctions différentes.
Toutes ces disparités exigeaient de la part des utilisateurs de vastes connaissances sur les différents concepts de programmation. Ils devaient non seulement connaître les commandes, qui différaient d’un instrument à l’autre, mais aussi leurs diverses implications. La programmation d’un système de mesure s’avérait dès lors une tâche pénible et fastidieuse.
En 1990, les principaux fabricants d’instruments de tests et de mesures décidèrent d’un langage commun pour les commandes d’instruments programmables. Ce langage fut appelé SCPI, une abréviation de ‘Standard Commands for Programmable Instruments’. Le principal objectif consistait à écourter le temps nécessaire au développement de systèmes de mesure automatiques. La mise sur pied d’un environnement de programmation pour la commande d’instruments et le traitement de données a permis d’atteindre cet objectif.

Utilisateurs finaux
La réduction du nombre de divergences dans la programmation de fonctions instrumentales analogues est l’essence même d’une programmation cohérente. Le noyau du SCPI est le langage de programmation qui se compose d’une liste, répartie par section, des commandes programmables et des réactions qu’elles engendrent pour l’instrument. Par ailleurs le nom attribué à la commande indique généralement son incidence. Le langage SCPI est dès lors facile à apprendre pour tous les utilisateurs débutants et expérimentés d’instruments programmables.
Les utilisateurs constateront que le temps nécessaire au développement et à l’entretien de leurs appareils de tests sera sensiblement réduit. Le SCPI est conçu de telle sorte que les commandes peuvent être étendues sans que cela ne pose de problèmes aux appareils de test existants. De ce fait, le SCPI franchit un pas important en direction de la ‘portabilité’ du logiciel de tests. Cette caractéristique facilite en outre l’échange et le remplacement d’instruments existants par de nouveaux appareils plus sophistiqués.
Les fabricants d’instruments de tests et de mesures profiteront des améliorations durant tout le processus de développement. La phase de définition souvent pénible est sensiblement simplifiée tandis que l’efficacité durant la phase d’implémentation augmente.

Extensibilité
La possibilité d’ajouter des commandes au pilotage de l’instrument sans pour autant mettre en péril la compatibilité avec les commandes existantes est une caractéristique importante du SCPI.
Les fabricants d’instruments compatibles SCPI ne doivent pas se limiter aux commandes désormais standardisées par SCPI. Une telle restriction serait inacceptable. La progression de la technique réclame d’ailleurs le développement permanent de nouvelles fonctions de mesure. Voilà pourquoi l’on cherche sans cesse à ajouter de nouvelles commandes au standard. Sous certaines conditions, des fonctions spéciales peuvent également être rajoutées sans que les commandes de programmation nécessaires à cet effet ne soient reprises dans le standard.
L’ajout d’une nouvelle fonctionnalité n’influence ou ne modifie pas les concepts de programmation existants. Le SCPI permet dès lors d’utiliser des fonctions logicielles standard dans différentes catégories d’appareils. On évite simultanément que les solutions choisies présentement constituent un obstacle ou un frein pour l’extension ultérieure des fonctions de l’instrument.

Organisation
La responsabilité du standard incombe au consortium SCPI, créé en 1990 par plusieurs fabricants de renom d’instruments de tests et de mesures comme Bruel & Kjaer, Fluke, Hewlett-Packard, Keithley, National Instruments, Racal Dana, Rohde & Schwarz, Tektronix, Philips et Wavetek. Le consortium est l’organisation responsable de la gestion, l’extension et l’entretien du standard SCPI.
Depuis la création du consortium, le standard s’est considérablement étendu. SCPI a acquis beaucoup plus de valeur et de signification. L’expérience et le savoir-faire présents dans les sociétés membres y ont fortement contribué. SCPI dispose ainsi de vastes possibilités d’applications dans divers domaines de la commande industrielle.

Application dans des domaines industriels variés
Jusqu’à présent, le SCPI est implémenté dans divers appareils GPIB (IEEE 488.1, IEC 625-1, HP-IB), RS232 et VXI. Même en dehors d’ATE, les professionnels ayant recours à des appareils de tests et de mesures, par exemple dans la télécommunication, l’analyse chimique, l’industrie automobile, les équipements militaires et médicaux, ont découvert l’intérêt potentiel de SCPI et ont déjà entrepris ou envisagent de l’insérer à la gestion de leurs instruments. 
Le standard SCPI est publiquement disponible pour tout intéressé et peut être implémenté librement par n’importe quel fabricant sans paiement d’une licence. L’affiliation au consortium n’est pas obligatoire.