Instrumation：RF テストステーション用ハードウェア抽象化レイヤー (HAL)

情熱を込めて作成されたプロジェクトです ❤️。 PyVISA のテンプレートコードに振り回されることなく、テストロジックの記述に集中できる環境を提供します。

Instrumation とは？

RF テストステーション向けの上位層 ハードウェア抽象化レイヤー (HAL) です。 接続処理よりも、本質的なテストロジックを書くことにリソースを割きたい場合に最適です。

採用理由：3 つの主要問題を解決

RF テストベンチの自動化において発生しうる課題を一括で解消します。

• 何でも一つの API
  • Keysight、Rigol、およびサポートされているすべてのブランドで 同じコード が動作します。
• デジタルツインモード
  • リアルな正規分布ノイズを発生させるシミュレーション環境により、オフラインでの開発とデバッグが可能です。
• 賢い自動検出
  • 接続されたデバイスをスキャンし、適切なドライバーを自動的に読み込みます。手動設定は不要です。

実ハードウェアによる検証実績

実際のラボ環境で以下のようなデバイスとの互換性を確認済みです：

• 🔬 AFG ↔ DSOX ループバック検証
  • Tektronix AFG3022C と Keysight DSOX2002A を使用したプラグ＆プレイ式 AUTO 検出。
• 📡 PXA N9030A スペクトラムアナライザ
  • 高速な 32 ビットバイナリトレース転送に対応。
• 🎛️ MXG N5183B シグナルジェネレータ
  • パルス変調と周波数スキャンの制御。
• 📊 PNA N5232A ネットワークアナライザ
  • S パラメータ測定および-Smith チャート機能の確認。

PyVISA と Instrumation の違い

信号ジェネレータをプログラミングする際、従来の PyVISA（生 SCPI）と Instrumation を比較します。

"AUTO"

rm.open_resource("...")

connect_instrument("AUTO", "SG")

sg.write(":FREQ:CW 2.4e9")

sg.set_frequency(2.4e9)

sg.close()

INSTRUMATION_MODE=SIM

サイドバイサイドコード比較

PyVISA：8 行分のテンプレートコード（冗長）

import pyvisa
rm = pyvisa.ResourceManager()
# 正しいリソースを手動で見つける...
sg = rm.open_resource("TCPIP0::192.168.1.100::inst0::INSTR")
sg.write("*RST")
sg.write(":FREQ:CW 2.4e9")
sg.write(":POW:AMPL -10")
sg.write(":OUTP ON")
sg.close()

Instrumation：5 行、ゼロ設定（シンプル）

from instrumation import connect_instrument

with connect_instrument("AUTO", "SG") as sg:
    sg.set_frequency(2.4e9)
    sg.set_amplitude(-10)
    sg.set_output(True)

• ResourceManager 不要
• SCPI 文字列不要
• ハードコーディされたアドレス不要
• ただあなたのテストロジックだけです

リアルタイムデータストリーミング

UDP を介したライブ読出しのための内蔵

DataBroadcaster

• ゼロレイグ — UDP デリバリーはテストフローをブロックしません
• ゼロ設定 — JSON パケットとして任意のホスト/ポートへブロードキャストします
• ゼロ依存 — Python 標準ライブラリのみで動作

詳細な使い方例：examples/broadcast_demo.py および examples/dashboard.py をご覧ください。

主な特徴

• 自動検出 — VISA とシリアルバスの接続機器をスキャンし、現状の接続状況を識別します。
• スマートファクトリー — 楽器ブランドを検出し、正しいドライバーを読み込みます。
• デジタルツイン — オフライン開発や CI パイプライン向けのフルシミュレーションモードを提供します。
• 統一された API — 一度書くだけで、サポートされているあらゆるハードウェアで動作します。
• 内蔵 CSV ロギング — テスト結果を標準装備でログ出力できます。

インストール

ソースコードからインストールしてください：

git clone https://github.com/abduznik/instrumation.git
cd instrumation
pip install .

注意： Windows ユーザーの場合、物理ハードウェアへのアクセスには

NI-VISA

または

Keysight IO Libraries Suite

のインストールが必要な場合があります。

クイックスタート

実ハードウェア使用時

import instrumation

# USB アドレスなど具体的なアドレスを指定
sa = instrumation.connect_instrument("USB0::0x2A8D::...")

peak_power = sa.get_peak_value()
print(f"ピーク電力：{peak_power} dBm")

デジタルツイン（ハードウェア不要）

Linux/macOS

export INSTRUMATION_MODE=SIM

Windows PowerShell

$env:INSTRUMATION_MODE="SIM"

コード例：

from instrumation.factory import get_instrument

# コンテキストマネージャを使用したより安全な使い方
with get_instrument("DUMMY_ADDRESS", "DMM") as dmm:
    print(dmm.get_id())
    result = dmm.measure_voltage()
    print(f"電圧：{result}")

駅長マネージャー (TOML)

複数の楽器を備えた複雑なテストステーションは、

station.toml

station.toml 設定例:

[instruments.sa_main]
driver = "SA"
address = "USB0::0x2A8D::0x0101::MY12345678::0::INSTR"

[instruments.psu_dut]
driver = "PSU"
address = "TCPIP0::192.168.1.100::inst0::INSTR"

Python での利用:

from instrumation import Station

station = Station("station.toml")
station.connect()

# ドット記法で楽器にアクセス
res = station.instr.sa_main.get_peak_value()
print(f"ピーク：{res}")

station.disconnect()

コマンドラインインターフェース (CLI)

Instrumation は素早い操作と診断用の強力な CLI を内蔵しています。

• 接続されたハードウェアをスキャン

  instrumation scan
  

• 素早い測定を実行

  instrumation measure USB0::... DMM measure_voltage
  

• station.toml に定義された楽器の一覧を表示

  instrumation station list
  

• Station オブジェクトを使って測定実行

  instrumation station measure sa_main get_peak_value
  

API リファレンス

scan()

connect()

connect_instrument(addr)

プラットフォームサポート

開発環境のセットアップ

テストがローカルの変更を検出できるようにして編集モードでインストール（必須）：

pip install -e .

このプロジェクトは

pyproject.toml

(PEP 517/518) を使用しています。

setup.py

は不要です。

テストの実行（シミュレーションモード）:

# テスト依存関係をインストール
pip install pytest flake8

export INSTRUMATION_MODE=SIM # Linux/macOS
pytest

関連プロジェクト：instrumation-report

測定データからユニットテスト (UUT) のテストレポートを生成するための軽量 Python ライブラリです。Instrumation と連携して使用することも、単独でも動作します。

特徴：

• HTML、Excel、PDF レポート出力
• 設定可能な条件に基づく自動パス/フェイル評価
• 構造化されたセクションとテストテーブル
• Instrumation 測定との簡単な統合

pip install instrumation-report

from instrumation_report import Report, Section, TestTable, Measurement

report = Report(header=ReportHeader(
    title="RF サブシステム検証",
    engineer="ヤン",
    uut_serial="SN-2024-001",
))

section = Section(number="1", title="電圧テスト")
table = TestTable(title="電源チェック", sub_number="1.1")
table.add(Measurement("3.3V レール", 3.31, "V", condition=(3.2, 3.4)))
section.add_table(table)
report.add_section(section)

report.generate_html("report.html")
report.generate_excel("report.xlsx")

テクノロジースタック

• 言語： Python 3.7+
• ライブラリ： PyVISA, PySerial
• アーキテクチャ： スマートファクトリーパターン、多態性
• 規格： SCPI (プログラマブル機器用標準コマンド)

プロジェクトの支援について

Instrumation は、フルタイムで働く RF 技術者の隙間時間に維持されています。 テンプレートコードの削減やテストベンチの自動化に貢献したい方はご検討ください。

• 商用サポートまたはカスタムドライバー開発のご希望がある場合は、GitHub Issues または Discussions からご連絡ください。
• 寄付については、プルリクエストおよびドライバーへの貢献を歓迎します。大規模な変更については事前に Issue で議論することをお勧めします。