仪表总线技术及应用第4章GPIB总线技术课件.ppt
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1、第4章GPIB总线技术,第2页,4.1 概述,4.2 GPIB总线的基本特性与总线结构,4.3 基本接口功能,4.4 GPIB总线系统中消息及其传递,4.5 三线联络基本过程,4.6 IEEE 488.2标准,4.7 GPIB接口芯片及接口设计,第3页,4.1概述,国际通用的仪器接口标准最初由美国HP公司研制,称为HP-IB标准。 1975年IEEE在此基础上加以改进,将其规范化为IEEE488标准予以推荐。1977年IEC又通过国际合作命名为IEC625国际标准。此后,这同一标准便在文献资料中使用了HPIB,IEEE488,GPIB,IECIB等多种称谓,但日渐普遍使用的名称是GPIB。,通
2、用接口总线(General Purpose Interface Bus, GPIB),主要用于连接和控制多个可编程仪器,组建自动测试系统。,第4页,HP 设计 HP-IB,1965,1975,1987,1990,1992,1993,HP-IB成为IEEE488,IEEE488.1-1987IEEE488.2,SCPI被引入IEEE488,修订IEEE488.2,Standard Commands for Programmable Instruments,4.1概述,第5页,4.2 GPIB总线的基本特性与总线结构,第6页,4.2.1 基于GPIB总线的测试系统,TCCK瞬态波形存储器,GPIB
3、总线,IEEE 488,打印机,绘图仪,键盘,监示器,图4.1 武器参数测试分析系统,第7页,4.2.1 基于GPIB总线的测试系统,在一个GP-IB标准接口总线系统中,要进行有效的通信联络至少有“讲者”、“听者”、“控者”三类仪器装置。,讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置( 如测量仪器、数据采集器、计算机等),在一个 GP-IB系统中,可以设置多个讲者, 但在某一时刻,只能有一个讲者在起作用。,听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置(如打印机、信号源等),在一个GP-IB系统中,可以设置多个听者,并且允许多个听者同时工作。,控者是数据传输过程中的组织者和控制者,例如对其他设备进行寻址或允许
4、“讲者”使用总线等。控者通常由计算机担任,GP-IB系统不允许有两个或两个以上的控者同时起作用。,控者、讲者、听者被称为系统功能的三要素,对于系统中的某一台装置可以具有三要素中的一个、两个或全部。GP-IB系统中的计算机一般同时兼有讲者、听者与控者的功能。,第8页,GP-IB标准接口系统的基本特性如下:(1) 可连接的仪器数量。可以用一条总线互相连接若干台装置,以组成一个自动测试系统。 系统中装置的数目最多不超过15台,互连总线的长度不超过20m。(2) 数据传输采用并行比特(位)、串行字节(位组)双向异步传输方式,其最大传输速率不超过1兆字节每秒。(3) 总线上传输的消息采用负逻辑。低电平(
5、0.8V)为逻辑“1”,高电平(2.0V)为逻辑“0”。(4) 地址容量。单字节地址:31个讲地址,31个听地址;双字节地址:961个讲地址,961个听地址。(5) 一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。,4.2.2 GPIB的总线特征,第9页,4.2.3 GPIB总线信号,图4.2 GPIB总线系统,GPIB总线电缆内共有16条信号线,按功能可分为以下三组:,第10页,4.2.3 GPIB总线信号,图4.3通用并行接口总线结构与接口能力,8条双向数据总线(DIO1DIO8)作用:传递仪器消息和大部分接口消息,包括数据、命令和地址。由于这一标准没有专门的地址总线和控制总线,因此必须用其余两
6、组信号线来区分数据总线上信息的类型。,3条数据挂钩联络线(DAV,NRFD和NDAC)作用:控制数据总线的时序,以保证数据总线能正确、有节奏地传输信息,这种传输技术称为三线挂钩技术。,5条接口管理控制线(ATN,IFC,REN,EOI和SRQ)作用:控制GPIB总线接口的状态,第11页,GPIB的信号线除8条地线外,有以下三类信号线: (1)DIO1DIO8,数据总线,双向 除了用于传送数据外,还用于“听”、“讲”方式的设置,以及设备地址和设备控制信息的传送。即在D7D0上可以传送数据、设备地址和命令。这是因为该总线没有设置地址线和命令线,这些信息要通过数据线上的编码来产生。,GPIB总线信号
7、定义说明,第12页,(2)字节传送控制线,在IEEE 488总线上数据传送采用异步握手(挂钩)联络方式,即用DAV、NRFD和NDAC 3根线进行握手联络。 DAV(Data Available)数据有效线。当由发送器控制的数据总线上的数据有效时,发送器置DAV为低电平,(逻辑1),指示接收器可以从总线上接收数据。 NRFD(not ready for data)未准备好接收数据线,只要连接在总线上被指定为接收器中的设备,尚有一个未准备好接收数据,接收器就置NRFD线为有效低电平,示意发送器不要发出数据。当所有接收器都准备好时,NRFD变为高电平。 NDAC(not data accepted
8、)未接收完数据,当总线上被指定为接收器的设备,有任何一个尚未接收完数据,它就置NDAC线为低电平,示意发送器不要撤销当前数据。只有当所有接收器都接收完数据后,此信号才变为高电平。,GPIB总线信号定义说明,第13页,(3)接口管理线,包括接口清零线、服务请求线、监视线、识别线和远程控制线。 IFC(interface clear)接口清零线。该线的状态由控制器建立,并作用于所有设备。当它为有效低电平时,整个IEEE 488总线停止工作,发送器停止发送,接收器停止接收。使系统处于已知的初始状态。它类似于复位信号RESET。可用计算机的复位键来产生IFC信号。 SRQ(service reques
9、t)服务请求线。它用来指出某个设备请求控制器的服务,所有设备的请求线是“线或”在一起的,因此任何一个设备都可以使这条线有效,来向控制器请求服务。但请求能否得到控制器的响应,完全由程序安排,当系统中有计算机时,SRQ是发向计算机的中断请求线。,IEEE 488总线信号定义说明,第14页,ATN(attention line)监视线。它由控制器驱动,用它的不同状态对数据总线上的信息作出解释。当ATN“1”时,表示数据线上传送的是地址或命令,这时只有控制器能发送信息,其它设备都只能接收信息。当ATN“0”时,表示数据总线上传送的是数据。EOI(end or identify)结束或识别线。该线与AT
10、N线一起指示是数据传送结束,还是用来识别一个具体设备。当ATN“0”时,这是进行数据传送,当传送最后一个字节使EOI“l”,表示数据传送结束,当ATN“1”时,若EOI“l”,则表示数据总线上是设备识别信息,即可得到请求服务的设备编码。REN(remote enable)远程控制线。该信号为低电平时,系统处于远程控制状态,设备面板开关、按键均不起作用;若该信号为高电平,则远程控制不起作用,本地面板控制开关、按键起作用。,GPIB总线信号定义说明,第15页,4.2.3 GPIB总线信号,表4.1 标准接口总线信号线,将GPIB通用接口的16条信号的名称、使用者、传递消息的类别归纳于表4.1中,第
11、16页,4.2.4 GPIB总线的连接器,目前,国际上流行两种接插件标准:即25芯的IEC 625针形连接器和24芯的IEEE 488簧片形连接器,如图4.4所示。,图4.4两种总线连接器,第17页,GPIB总线使用24线组合插头座,其各引脚定义见下表。,第18页,4.3 基本接口功能,4.3.1 十大接口功能,接口功能的任务:完成系统中各仪器设备之间的通讯,确保系统正常工作。 GPIB标准把全部逻辑功能概括为十种接口功能: 一、前述的控者功能(C)、讲者功能(T)和听者功能(L)是一个自动测试系统中必不可少的三种最基本的功能。 二、为使系统可靠进行三线挂钩,又设置了源挂钩功能(SH)和受者挂
12、钩功能(AH)。,第19页,4.3 基本接口功能,表4.2 GPIB十大接口功能,第20页,4.3.2 器件功能,仪器功能的任务:把收到的控制信息变成仪器设备的实际动作,如调节频率、调节信号电平、改变仪器的工作方式等等,这与常规仪器设备的功能基本相同,不同测量仪器的仪器功能存在很大差异。,4.3.3 接口功能的子集,表4.3 接口功能的子集(1),第21页,4.3.1 十大接口功能,表4.3 接口功能的子集(2),第22页,4.4 GPIB总线系统中消息及其传递,总线消息的分类:,按传递的途径来分,总线上传递的消息可分为本地消息和远地消息两种。远地消息是经总线传递的消息,它可以是仪器消息也可以
13、是接口消息,用三个大写英文字母表示,如MLA(我的听地址)。本地消息是由仪器本身产生并在仪器内部传递的消息, 用三个小写英文字母表示,如pon(电源开)。,按使用信号线的数目来分,总线上传递的消息可又分为单线消息和多线消息两种。用两条或两条以上信号线传递的消息称多线消息,例如各种通令、指令、地址数据等。通过一条信号线传输的消息称为单线消息,例如ATN,IFC等。,按用途来分,总线上传递的消息可分为接口消息和仪器消息两大类。,4.4.1 消息分类,第23页,4.4.2 接口消息及其编码,为确保接口的通用性,接口消息编码格式必须作出统一明确的规定。单线接口消息通过一条信号线传输消息,无需编码。多线
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