Tektronix TDS3054B over Ethernet on the ATS Console: Live Scope Screen and Measurement Trends | 用 ATS 操作台控制 Tektronix TDS3054B 示波器：網路連線、畫面與量測曲線

Tektronix TDS3054B 是四通道、500 MHz 的數位示波器（TDS3000B 系列）。公司這台背後的通訊模組槽是空的，所以沒有 GPIB、也沒有 RS-232，只有內建的 Ethernet。這篇記錄怎麼把它接進 ATS 網頁操作台：網頁上照示波器螢幕畫出波形，也可以把頻率、Vpp 這些量測值畫成隨時間變化的曲線，最後是幾個讓示波器卡死的踩坑。

說明：本文截圖是在開發機上用模擬儀器拍的（回應格式照實機，CH1 是 1 kHz 方波、CH2 是正弦），數值只是示意；連線方式和踩坑都是實機經驗。

連線：Ethernet，但要走 VISA（VXI-11）

TDS3000B 的網路是 VXI-11 協定，不是常見的 raw socket（TCP 5025），所以 ATS 的「Ethernet」分頁連不上它。要走「GPIB」分頁（其實是 VISA），位址選「手動輸入」，填：

TCPIP0::192.168.10.2::INSTR
（不通再試 TCPIP0::192.168.10.2::gpib0,1::INSTR）

示波器的 IP 在面板 UTILITY → System: I/O → Ethernet Network Settings 設定，建議用固定 IP。公司這台直接用網路線接在測試桌機的第二張網卡上。手動輸入的位址連線成功一次後，ATS 會記進 visa_addresses.txt，之後就會出現在下拉選單裡。

網路儀器的位址 ATS 掃描時不會去問 *IDN?，因為這台示波器一次只接受一個 VXI-11 連線，掃描時開連線會跟正在用的程式搶。另外，瀏覽器打 http://示波器IP/ 是原廠的 e*Scope 網頁，可以看螢幕截圖、下指令，不用裝任何東西。

示波器畫面：網頁上照螢幕畫波形

連上後辨識成「示波器」類型，勾「曲線」會多一個下拉選單「示波器畫面／量測值曲線」，預設是示波器畫面。按「開始量測」，伺服器每一輪：

1. 讀時基、觸發來源／準位／斜率、執行狀態：:HORizontal:MAIn:SCAle?;:TRIGger:A:EDGe:SOUrce?;…
2. :SELect? 看哪些通道開著，:HORizontal:RECOrdlength? 拿點數（10000）。
3. 每個開著的通道讀 SCAle／POSition／OFFSet，設 DATa:SOUrce CHx;ENCdg ASCIi;…，讀換算係數 WFMPre:XINcr?;XZEro?;YMUlt?;YZEro?;YOFf?，最後 CURVe? 拿波形。
4. 換算成「格」（電壓 =（原始值 − YOFf）× YMUlt + YZEro，格數 =（電壓 − OFFSet）/ SCAle + POSition），網頁照 10×8 格的螢幕畫出來。

波形資料一次一萬點，所以不寫進收發紀錄，也不進 CSV；「匯出 CSV」會存目前這一張。示波器本身的設定（時基、垂直刻度、觸發）還是在面板上調，ATS 只負責讀。

量測值曲線：長時間觀察頻率、Vpp

切到「量測值曲線」，可以從 44 個量測項目（CH1～4 × 平均、Vpp、最大、最小、RMS、頻率、週期、上升／下降時間、正脈寬、正工作週期）複選：

用的是 MEASUrement:IMMed（不顯示在螢幕上的量測），每項先送 HEADer OFF、切來源和類型，再讀 MEASUrement:IMMed:VALue?，不會動到螢幕上的四格量測。幾個要注意的地方：

• Tek 預設回應帶標頭（:MEASUREMENT:IMMED:VALUE 1.2E0），不先送 HEADer OFF 曲線會讀不到數字。
• 量不到（沒觸發、訊號不到一個週期、超出畫面）回 9.9E37，ATS 不畫這種點。
• 時基 40 ms/div 以上是 Roll 模式，波形還沒成形前頻率、上升時間可能一直量不到。
• 錯誤不會自己回傳，要用 EVMsg? 或 ALLEv? 讀事件，ATS 會附上中文說明（指令集收錄 124 個事件碼）。

踩坑：沒讀完的波形讓示波器卡死

有一次 ATS 在讀 CURVe? 的途中被強制結束，波形沒讀完、留在示波器的輸出緩衝。下次 ATS 連上問 *IDN?，先讀到的是那一大串舊波形，辨識就錯了。更糟的是嘗試「連上就讀到逾時，把殘留清掉」時，TDS3054B 的 VXI-11 直接卡死：開得了連線但什麼都不回，只能關機重開。

現在的做法是：網路儀器開連線時先 Device Clear，再送 *OPC?，一直讀到回「1」為止，前面讀到的都丟掉。絕對不要在沒送查詢的情況下去讀。正常按「停止量測」不會有這個問題，伺服器會把讀到一半的 CURVe? 讀完。

另外兩個小地方：示波器一次只收一個連線，ATS 連著時其他程式（例如另一個 ATS 視窗）會開不了，ATS 會提示「可能有別的程式正連著它」；被強制中斷後示波器大約要 30 秒才會釋放連線。如果是儀器先關機，ATS 的連線按 ✕ 也能直接移除，不會卡在清單裡。

Pi 5 Mecanum Robot Car: Web Control, Gyro Straight-Line Hold, Distance & Route Maps, Obstacle Avoidance | Pi 5 麥克納姆輪自走車：網頁遙控、陀螺儀走直線、距離圖與路線圖、自動避障實車調校

這台麥克納姆輪車之前是 Arduino UNO／Mega2560＋ESP32-CAM 的取物機器人。這次把 Arduino 拿掉，改成 Raspberry Pi 5 直接用 GPIO 驅動兩片 L298N，加上 Logitech C310 攝影機、HC-SR04 超聲波（裝在 MG90S 伺服上可以轉頭）、MPU6050 陀螺儀，做成一台用手機網頁遙控、會自己避障的自走車。這篇記錄硬體接法、網頁介面，以及實車調校時一個一個踩到的坑。

硬體與接線

零件	用途	接到 Pi 5
L298N ×2	四顆 TT 馬達（每片管一邊兩顆）	EN 用 GPIO12/13/18/19（PWM 調速，板上 ENA/ENB 跳帽要拔），IN 用 8 支 GPIO
HC-SR04	前方距離	Trig GPIO17；Echo 是 5V，經 1kΩ／2kΩ 分壓才接 GPIO27
MG90S	超聲波轉頭（±80°）	GPIO22，電源吃 L298N 的 5V（不吃 Pi 的 5V）
MPU6050（GY-521）	陀螺儀：車頭方向、撞擊偵測	I2C：SDA 3 腳、SCL 5 腳、VCC 3.3V
Logitech C310	影像＋YOLO 物件偵測	USB（640×480 YUYV，MJPG 會一直噴壞 JPEG）
18650 ×3 串聯	馬達電源（12.6V 滿）	→ 保護板 → 開關 → 兩片 L298N，GND 跟 Pi 共地
行動電源	Pi 5 電源	USB-C，跟馬達電源分開

三顆 18650 滿電 12.6V，扣掉 L298N 約 2V 壓降，馬達還是吃到 9～10V，而 TT 馬達額定 3～6V，所以程式把 PWM 上限壓在 60%。Pi 5 用行動電源供電，網頁上會顯示 Pi 的 5V 電壓；手邊這顆只有 4.75～4.89V，常跳「曾電壓不足／曾降頻」，之後要換 PD 的行動電源。

網頁操作

程式是 Python（aiohttp＋lgpio＋OpenCV＋onnxruntime），開機自動跑成 systemd 服務，手機連 http://pi5-2:8080/：左邊搖桿前後＋左右平移，右邊橢圓搖桿原地旋轉，影像上疊距離，YOLO（yolo26n，CPU 每張約 32 ms、限每秒 10 次）把看到的東西框出來。網頁每 0.1 秒送一次搖桿，超過 0.5 秒沒收到就停車（斷線、手機鎖螢幕）。

實車調校一：輪子方向與超聲波

• 輪子方向：網頁有「單輪測試」，每顆按「正轉」都應該讓車往前推。實車 RL（左後）和 FR（右前）是反的，不用改線，在 config.yaml 把那兩顆的 invert 改成 true。
• 超聲波第一次完全沒回音：Pi 送了 10 次 Trig，GPIO27 一次都沒變高——是接線問題（實體腳號和 GPIO 編號很容易搞混，第 13 腳是 GPIO27，GPIO13 是第 33 腳），重接後馬上量到 40 cm。
• 轉頭後距離不會變：原本程式只在伺服朝正前方時才量，轉到 -10° 就凍結在最後一個值。改成任何角度都量，網頁標出方向（例如「63 cm 右 10°」）；「太近不准往前」只看 ±15° 內的讀值。

實車調校二：陀螺儀讓車走直線

TT 馬達左右快慢不一樣，速度 50% 直走 3 秒，車頭就往左偏了 10°。加上 MPU6050 之後，搖桿沒有旋轉時程式會鎖住起步那一刻的車頭方向，偏了就讓兩邊輪子一快一慢拉回來（PD 控制），另外再學一個「這台車直走本來就要往右補多少」的固定量（積分，前／後／左／右分開學）。

版本	3 秒直走的車頭偏移
沒修正	10°
kp 0.03	7°
kp 0.1、ki 0.05、上限 0.5	最多 2°，之後自己拉回，停下時 1.3°；實際走 115 cm，眼睛看是直的

兩個坑：

• 兩個網頁互相蓋掉：我從遠端送「前進」做測試時，使用者手機的網頁還開著、每 0.1 秒送一次「搖桿放著＝0」，車子其實是走走停停，第一次量到的「3 秒 80 cm」是錯的（真的是 115 cm）。改成每個網頁的搖桿分開記，有人在推就用最新推的那個，全部放開才停。
• 積分飽和：自動模式卡在櫃子前推不動時，修正量一路累積到上限 -0.5，右輪只剩 14% 出力，車子一直往右繞。改成偏差小於 10° 才學、修正量上限 0.2、偏超過 20°（被撞歪、手轉、卡住）就改用現在的方向當目標。

距離圖與路線圖

影像下面多了兩張圖：

• 距離圖（車身座標，車頭朝上）：超聲波每 5° 一格、15 秒內的讀值畫成綠點連成輪廓；按「掃描一圈」伺服從右 80° 轉到左 80°，每 10° 量一次。黃色扇形是攝影機視角，YOLO 認得的東西畫成黃點並估距離。
• 路線圖（俯視，出發時車頭朝上）：沒有編碼器，位置是「送給四輪的速度 → 麥克納姆反運算 → 乘實測 77 cm/s（全速）」推算，方向用陀螺儀；超聲波打到的點換成世界座標畫成紅點，跑久了房間的輪廓就出來了。

攝影機估距離用「地面法」：鏡頭離地 8 cm，東西放在地上時，它的底邊在畫面越下面就越近，距離＝鏡頭高度 ÷ tan(底邊在水平線下的角度)；底邊碰到畫面下緣（看不到落地點）時，改用人、椅子這類已知高度的東西用框的高度估。一開始櫃子被估成 28 cm，因為鏡頭被夾子夾得往上仰——用一個放在 100 cm 的箱子校正：箱子底邊在畫面第 350 列、遠處地面的水平線在第 290 列左右，算出鏡頭往上仰約 6°，校正後估成 87 cm（從車頭算），跟超聲波的 86 cm 對得上。

自動避障：一路改了好幾版

最初的邏輯很簡單：前方 25 cm 內有東西就停、伺服左右各看 60°、往比較空的一邊轉。實車跑起來的問題和改法：

實車問題	原因	改法
斜面的路障偵測不到	聲波被斜面彈走，收不到回音，原本當成「前方沒東西」	前進時伺服在 0／左 20°／0／右 20° 輪流量，取擋在車寬內最近的；±25° 都沒回音超過 1 秒就停下來看；沒回音或接近時半速
撞到東西還一直頂	沒有感測	MPU6050 的加速度：水平加速度突然超過 0.9 g 當撞擊，退一點再找路
一直誤判撞到（前方還有 124 cm）	起步、急停的加速度也超過門檻	穩定前進 0.8 秒之後才算撞擊
跑不出房間	只看左右兩個角度、固定轉一個角度；轉完還用轉之前的前方距離	看 5 個角度（右 80、右 40、正前、左 40、左 80），往最空的方向轉、每次最多 30°；轉完清掉舊讀值
左右來回換、轉不出去	每次重新選邊	記住閃避方向：沒走出 50 cm 又被擋就繼續往同一邊；那邊累積轉 120° 還不行就記住、改另一邊；兩邊都不行就後退重來
頂著抽屜櫃推 45 秒	超聲波裝得低，從櫃子下面看出去一直量到 90 cm	卡住偵測：輪子推算走了 25 cm 以上，正前方距離卻變不到 1/4 → 當成卡住，後退換方向
太快	自動模式不吃網頁的「速度上限」	自動前進、轉彎、後退都乘上速度上限；轉彎改用陀螺儀轉到角度就停

最嚴重的坑：重開服務時暴衝

有一次車子突然全速衝進躺椅腳靠底下。查了才發現兩件事疊在一起：

1. lgpio 的 tx_pwm(…, 0) 不會把腳位拉低：它只是停掉 PWM，腳位停在最後的電位。用 pinctrl get 一看，四支 L298N 的 EN 一直都是 high。
2. 我用 SIGKILL 重開服務（程式收到 SIGTERM 不會自己結束，之前都用強制結束），當時車子正在自動模式轉動：方向腳停在「轉」、EN 又是 high，新程式起來前那 2～3 秒就是 100% 全速。

修法：停車時一定 gpio_write(EN, 0)；systemd 服務加 ExecStartPre／ExecStopPost 用 pinctrl set … op dl 把 12 支馬達腳全部拉低、TimeoutStopSec=3；收到關閉訊號第一件事先停車。之後就算程式當掉或被砍，馬達也不會停在轉動狀態。接馬達的專案，「程式死掉時腳位會停在哪」一定要先想好。

還沒解決的

• 超聲波看不到比它高或低的東西（躺椅腳靠、櫃子下緣、門檻），打算車頂加一顆 VL53L1X 雷射測距，跟 MPU6050 共用 I2C。
• Pi 5 的行動電源電壓偏低（4.75～4.89V），要換 PD 5V 3A。
• 路線圖的平移效率（假設直走的 80%）還沒實測；跑久了會飄。

HP 34401A on the ATS Console: GPIB Readings, Command Set and Live Charts | 用 ATS 操作台控制 HP 34401A 電表：GPIB 讀值、指令集與即時曲線

實驗室最常用的儀器大概就是電表。公司這台 HP 34401A 是六位半的桌上型數位電表，雖然是 1990 年代的機種，GPIB 和 SCPI 指令都很完整，到現在還是很好用。這篇介紹怎麼用自己寫的 ATS 網頁操作台控制它：自動找到儀器、查中文指令集、把讀值畫成即時曲線。

說明：本文截圖是在開發機上用模擬儀器拍的（回應格式照實機），畫面上的數值只是示意；指令和注意事項則來自公司實機測試。同系列還有 MT8870A 無線綜測儀那篇。

連線：GPIB 分頁自動找到儀器

左邊「新增連線」切到 GPIB，ATS 會透過 VISA（NI-VISA 或 Keysight IO Libraries）列出匯流排上的所有儀器，並逐台問 *IDN?，下拉選單直接顯示「位址＋型號」，不用再去記哪台是幾號。34401A 出廠的 GPIB 位址是 22，公司這台改成了 24。

連上之後 ATS 會自動辨識成「電錶」類型，並載入 34401A 的指令集。別名會出現在連線清單和 log 檔名上，同時接好幾台儀器時比較好分。

指令集：98 條指令中文說明

送出列旁邊的「指令集」按鈕會打開這台儀器的指令清單。內容是從原廠 User’s Guide（34401-90004）第 4 章整理出來的，共 9 類 98 條，每條都有中文說明和手冊頁碼，可以搜尋、點一下就填進輸入框，<參數> 會自動反白方便直接改。錯誤碼（34 個）也有中文對照：送 SYST:ERR? 回來的錯誤會直接附上說明。

曲線：選量測功能，按開始

勾工具列的「曲線」，選量測功能（DC 電壓、DC 電流、AC 電壓、2 線／4 線電阻、頻率、週期等 9 種），設定間隔後按「開始量測」。ATS 伺服器會先送一次設定指令（例如 CONF:VOLT:DC），之後每一輪送 READ?，一筆回來才問下一筆，不會因為儀器慢而排隊。上面顯示最新值、最小、最大、平均、標準差，所有資料同時寫進 CSV log。

實用細節

• NPLC 和逾時：*RST 之後是 NPLC 10（5½ 位）。改成 NPLC 100 時一筆要 2 秒以上，READ? 會超過 VISA 預設的 2 秒逾時，量測前先把連線的「逾時 ms」調大。想要快就選「DC 電壓（快速 4½ 位）」，會送 CONF:VOLT:DC 10,0.001 加 VOLT:DC:NPLC 0.2。
• 超量程：回 ±9.90000000E+37，ATS 的曲線不畫這種點，統計也不算進去。
• 同一條 GPIB 上的其他儀器：34401A 在跑曲線時，每次 READ? 會佔住匯流排一段積分時間。我們就碰過同一條 GPIB 上寫 PBZ 電源序列慢了十幾倍，後來 ATS 在寫入序列時會自動暫停同一塊 GPIB 卡上的量測。
• RS-232：沒有 GPIB 卡也能用 UART 接，出廠是 9600 baud、偶同位、7 bits，要先送 SYST:REM 才能遠端控制（不然錯誤 550），用完送 SYST:LOC 還給面板。
• 面板文字：DISP:TEXT "HELLO" 可以在電表螢幕上顯示字，最多 12 個字元，只能英數。

指令集是一個 YAML 檔（instruments/34401A/commands.yaml），量測功能、錯誤碼、說明都在裡面，之後要加常用指令或改說明，直接編輯這個檔就好，不用改程式。

A Stepper Motor Turntable over RS-232 on the ATS Console: Live Angle Dial and Angle Sweep Scripts | 用 ATS 操作台控制步進馬達轉台：UART 指定型號、即時角度錶盤與掃角腳本

量 UWB 的 AoA（到達角）要把待測物放在轉台上，一格一格轉角度量。我們手邊的轉台是步進馬達加一台 3 軸微步進馬達驅動控制器（開機訊息 CNC3D-3X），走 RS-232。以前都是開超級終端機手打 :U36000，這次把它接進 ATS 網頁操作台：選好型號就有指令集、工具列即時顯示角度，掃角度變成一個腳本按一下就跑完。

說明：本文截圖是在開發機上用模擬轉台拍的（回應格式照實機），數值只是示意；接線、速度和踩坑紀錄都是實機（筆電 COM27）測出來的。

控制器指令速查

RS-232 9600 8-N-1，指令以冒號開頭、數字直接接在後面、結尾送 CR。數字一律是「步」。

指令	意思	實機回應
:X36000	X 軸轉到絕對座標 36000 步	（不回）
:U-400	X 軸相對轉 -400 步	（不回）
:RX／:RP	讀 X／XYZ 座標	X0／X0,Y0,Z0
:RL	極限開關狀態（X+ X- Y+ Y- Z+ Z-）	L001111
:SX0	不轉，把目前座標設成 0	（不回）
:SI500,2000,800	速度：初速、高速（PPS）、加減速步數	（不回）
:SM63／:SM0	極限保護開／關	（不回）
r	即時：是否在動（不用 Enter，轉動中也能問）	. 移動中、> 就緒、L 極限
a	即時：讀 XYZ 座標	X0,Y0,Z0
b	緊急停止

換算：馬達 1600 步／圈（1/8 微步），轉台齒輪比 1:90，所以 400 步 = 1 度，90 度是 36000 步、一整圈 144000 步（實機送 :X400 刻度剛好走 1 度確認過）。

跟說明書不一樣的地方

• 不回顯：說明書畫面上的 :RXX0 其實是終端機自己回顯加上回應；控制器只回 X0，移動指令什麼都不回。
• r 只回一個字、沒有換行：程式如果等「一行」會永遠等不到，要直接讀一個字元。
• :RL 前面多一個 L，而且沒接的 Y、Z 軸讀 1，所以正常是 L001111。也因為這樣，停下來時 r 常回 L 而不是 >，等它停要兩個都接受。
• 旋轉台只有一個負向極限開關，移動台才有正負兩個。

UART 連線＋手動指定型號

GPIB 儀器連上會自動問 *IDN? 辨識型號，但這台控制器不會回答。所以 ATS 這次加了「UART 手動指定型號」：連線後在工具列類型選單選「裝置：轉台 CNC3D-3X」，就會載入這台的指令集和腳本，送出列的行尾也自動切成 CR。選擇記在瀏覽器，下次連同一個 COM 埠會自動套用。

指令集照說明書整理成分類清單（移動、相對移動、讀取、停止、設定、手動模式），可以搜尋，點一下就填進輸入框。實機測出來的兩組速度也收進去了：

即時角度錶盤

指令集的 yaml 裡多了一段 position 設定：每 0.5 秒送一次即時指令 a，用正規表示式 X(-?\d+) 抓出步數，乘 0.0025 換成度數，畫在工具列的小錶盤上（轉動中變藍色）。這些查詢不會進收發紀錄，剛送過指令的 1 秒內也會先跳過，避免搶到別的指令的回應。

position:
  label: 轉台
  query: a          # 即時指令，轉動中也能讀
  eol: none
  regex: 'X(-?\d+)'
  scale: 0.0025     # 1:90 → 400 步 = 1 度
  unit: °
  period: 0.5
  wrap: 360

腳本：轉 90 度、掃 -90～+90 度

控制器的移動指令不回應，所以腳本要自己等它轉完。ATS 腳本的 @until 原本只能比對「等於」，這次加了正規表示式：

:SM63                  # 極限保護開著
:SI500,2000,800        # 降速（原因見下面踩坑）
:U36000                # 正轉 90 度
@until r ~ [L>] 60     # 每秒問 r，回 L 或 > 就往下，最多等 60 秒
:RX

轉動中控制器忙著發脈衝，偶爾來不及回 r，所以 @until 碰到沒回應不會中斷，而是繼續問到時限為止。

量 AoA 用的是「-90～+90 度每 15 度停 3 秒」：先轉到 -90 度（:X-36000），之後每次走 6000 步、停 3 秒，13 個點，最後回 0 度。開始前先把轉台對準正前方，跑一次「目前位置設成 0 度」（:SX0）。另外還有讀位置、反轉 90 度、回到 0 度、緊急停止等腳本，都可以在 ATS 裡直接改。

刻度校正

控制器的座標每次開機都歸零，跟轉台盤面上的刻度沒有關係。實機對照：:X-400 時刻度約 276.6°、:X400 約 278.5°，步數變大刻度也變大，800 步剛好 2 度。所以錶盤做成可以點：點一下輸入「現在刻度的讀數」，之後就顯示刻度角度（0～360 度循環），旁邊小字保留控制器步數。控制器關電重開或用 :SX 改座標後要重新校正；輸入空白就取消。

實機踩坑：高速轉大角度會失步卡死

第一版腳本用控制器預設速度（高速 4000 PPS）直接 :X-36000 轉 -90 度，結果馬達發出「卡卡」聲、不轉，r 5 秒都沒回應，腳本逾時停下。之後不管送什麼都不動：:RL 從 L001111 變成 L111111，關掉極限保護 :SM0 也沒用。

一開始以為是極限開關擋住，其實是失步：轉台負載加上 1:90 減速，馬達跟不上 4000 PPS 的脈衝，控制器就進入異常。處理方法：

1. 先送 b 緊急停止，然後關掉控制器電源重開，:RL 回到 L001111 才正常。
2. 降速：:SI500,2000,800（初速 1.25 度／秒、高速 5 度／秒），正反轉 90 度都正常，90 度約 18 秒。中速 :SI1000,3000,1000（90 度約 12.5 秒）也收進指令集，大角度還沒長時間驗證。
3. 所有會轉動的腳本開頭都先送 :SM63（極限保護開著）和 :SI500,2000,800，不依賴控制器開機時的預設速度。

另外提醒：插拔 RS-232 的 9 pin 接頭前先關控制器電源；如果是 12 軸版控制器，把指令開頭的冒號換成 @0～@3 選控制器，讀位置／是否在動分別用 a／c／d／e 和 r／s／t／u。