基于最优解空间树的SCPI解析器设计
SCPI（ Standard Commands for Programmable Instruments）是一种标准化的程控仪器编程语言，采用标准语法格式描述仪器功能，为所有仪器仪表提供了一个广泛兼容的编程和数据使用环境。SCPI命令具有纵向兼容性，横向兼容性和功能兼容性，最大限度的保证了SCPI命令在控制仪器中的灵活性。根据SCPI99规范，SCPI指令同时具有长命令名和短命令名，命令中某些节点可以作为缺省节点忽略，导致SCPI命令使用灵活，会产生大量的变形等效命令。如何将这些等效命令编译成同一条执行指令是SCPI解析器设计的一个难点。 目前常见的SCPI解析器，如文献将SCPI指令提前写入应用程序，如果修改SCPI指令或者将SCPI解析器移植到其他程序，就需要重新修改程序，使用不灵活。文献虽然提出用XML文件描述SCPI指令，但是在描述SCPI指令的时候，没有充分发挥XML的自描述性和树形结构，因而无法识别全部的等效命令。本文将解空间树这一技术引入到SCPI解析器设计，通过设计相应的贪心算法，解决了SCPI的等效命令问题。
本文结构如下，第2节介绍SCPI语法和解空间树的基本概念与模型;第3节提出基于解空间树的SCPI解析器生成算法;第4节最后介绍研究意义和进一步的研究方向。 2.SCPI语法与解空间树 2.1 SCPI语法简介
SCPI是一个基于标准*****.2建立的，适合所有仪器的命令集。其主要目的是为了使相同功能具有相同的程控命令，以实现程控命令的通用性。整个SCPI命令可以分为两个部分：一部分*****.2公用命令，以“* ”开头，要求仪器必须执行;另一部分SCPI仪器特定控制命令。特定命令是以树型结构组织的字符串集，以“：”开头， 节点之间也是以“：”间隔。每个节点的字符串都有长格式和短格式两种写法， 而且根
据仪器需要， 部分命令还会有独立的后缀。对于缺省节点，还可以省略。SCPI命令使用一个相似于文件系统的结构，这种命令结构被称为命令树。最靠近顶端的命令称为根命令，其次为第一级命令，第二级命令等。因而，对于一条特定的SCPI命令必须根据一个特定的路径才能到达下一层命令。 2.2 解空间树
解空间树又称为状态树。 它是一棵树，在这棵树中，包含着问题的所有解。对于给定的问题，如何在解空间树上寻找问题的最优或者次优解，一般需要用到贪心算法作为空间树回朔的依据。解空间树的解是一条从根节点到问题解叶节点的路径。SCPI命令本身以命令树的形式存在，因而，给定一条SCPI命令字符串，能否完全在命令树上找到其对应的解路径，成为解析SCPI命令的关键。在本文中，将XML文件引入到SCPI解析中，采用XML描述系统的SCPI命令集。解析该XML文件，在计算机内存中形成一棵解空间树。对于从程控端收到的SCPI指令，通过搜索该解空间树，判断接收到的SCPI命令是否合法。对于合法的SCPI指令编译其执行码，执行SCPI命令。不合法的SCPI命令则返回相应的编译错误。 3.SCPI解空间树算法实现 3.1 SCPI命令配置文件
通过编写不同的SCPI命令脚本可以生成不同的SCPI指令集。SCPI命令脚本采用XML描述SCPI指令，不同命令节点分配不同的属性。这样一棵命令树就形成了一个解空间，通过搜索解空间树，来解释不同的命令。SCPI命令配置文件部分如图1所示。 图1 SCPI命令配置脚本 3.2 脚本节点属性
SCPI命令配置脚本采用XML语言描述。由于XML具有非常突出的自描述性，为动态配置SCPI指令集提供了方便。
配置脚本根节点为“scpi”，子命令节点全部为“cmd”。根节点仅有一个“version”属性，表示此SCPI配置脚本当前的版本号，用于向上兼
容SCPI解析器引擎。“cmd”节点有5种节点属性，具体如下： 1）name：SCPI命令符。配合cmd节点层次，用于区分不同的SCPI命令。
2）type：SCPI命令类型。命令符在SCPI命令串中是否为缺省节点。取值为“mandatory”，该命令符不可省略节点;取值“optional”，可以省略节点。按照SCPI规范，处于同一层的SCPI命令符有且仅有一个节点可以作为默认节点。如果同一层出现多个默认节点，应当给出编译错误。
3）canQuery：该SCPI命令是否支持询问。取值“true”，可以询问;取值“false”不可以询问。该属性省略时，默认为该命令不可询问。 4）argsType：该SCPI命令所带参数类型。用于检验接收到的SCPI命令是否符合标准规范。该节点取值类型与SCPI-99命令规范取值一致。该属性仅在SCPI叶节点有效。
5）code：SCPI叶节点命令编译执行代码。该属性仅在叶节点命令有效。对于等价的SCPI命令会编译出同一个执行代码。 该脚本文件被解析器解释成一棵解空间树，如图2所示。图中“[]”内的命令符表示该节点是缺省节点，可以省略。 图2 SCPI命令解空间树
在该命令树中，一级节点MEASure的子节点SCALar、VOLTage均为可省略节点。一级节点SOURce是可省略节点。 3.3 算法实现
SCPI解释器工作流程分两个阶段。第一阶段词法分析。该阶段会分析收到的SCPI命令字符串，并按照SCPI-99规范对命令进行语法检查，如发现语法错误则返回错误代码;否则将命令字符串按照SCPI语法规则分割成命令符集合和参数集合。第二阶段搜索解空间树。根据第一阶段得到的命令字符集和参数集合，搜索解空间树，编译出指令码。流程如图3所示： 图3 SCPI命令解析流程
贪心算法：如果解空间树某一层没有对应的节点命令，且该层有
基于最优解空间树的SCPI解析器设计
