第4章智能儀器通信接口

1、 4.1 GP-IB通用接口總線通用接口總線 4.2 GP-IB接口電路的設(shè)計(jì)接口電路的設(shè)計(jì) 4.3 串行通信總線串行通信總線 4.4 串行通信接口電路的設(shè)計(jì)串行通信接口電路的設(shè)計(jì)第第4章章 智能儀器通信接口智能儀器通信接口 第第4章章 智能儀器通信接口智能儀器通信接口 智能儀器一般都設(shè)置通信接口，以便能夠?qū)崿F(xiàn)程控，方智能儀器一般都設(shè)置通信接口，以便能夠?qū)崿F(xiàn)程控，方便用戶構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。為了使不同廠家生產(chǎn)的任何型號(hào)便用戶構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。為了使不同廠家生產(chǎn)的任何型號(hào)的儀器都可以直接用一條無源電纜連接起來，世界各國(guó)都在的儀器都可以直接用一條無源電纜連接起來，世界各國(guó)都在按同一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)智能儀器的

2、通信接口電路。目前國(guó)際上采用按同一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)智能儀器的通信接口電路。目前國(guó)際上采用的儀器標(biāo)準(zhǔn)接口有的儀器標(biāo)準(zhǔn)接口有GP-IBGP-IB，CAMACCAMAC，RS232RS232，USBUSB等。等。 本章將對(duì)智能儀器普遍使用的本章將對(duì)智能儀器普遍使用的GP-IBGP-IB標(biāo)準(zhǔn)和最基本的串行標(biāo)準(zhǔn)和最基本的串行總線總線RS-232RS-232標(biāo)準(zhǔn)予以介紹。標(biāo)準(zhǔn)予以介紹。 4.1 GPIB通用接口總線通用接口總線識(shí)記：識(shí)記：GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性、三標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性、三 線掛鉤原理線掛鉤原理理解：理解：GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)應(yīng)用：應(yīng)用：GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的

3、運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的運(yùn)行4.1 GP-IB通用接口總線通用接口總線 4.1.1 GP-IB 標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)概述標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)概述 GPIB即通用接口總線（即通用接口總線（General Purpose Interface Bus） 是國(guó)際通用的儀器接口標(biāo)準(zhǔn)。目前生產(chǎn)的智能儀器幾乎無例外地是國(guó)際通用的儀器接口標(biāo)準(zhǔn)。目前生產(chǎn)的智能儀器幾乎無例外地都配有都配有GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口。標(biāo)準(zhǔn)接口。國(guó)際通用的儀器接口標(biāo)準(zhǔn)最初由美國(guó)國(guó)際通用的儀器接口標(biāo)準(zhǔn)最初由美國(guó)HP公司研制，稱為公司研制，稱為HP-IB標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 1975年年IEEE在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，將其規(guī)范化為在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，將其規(guī)范化為IEEE488標(biāo)準(zhǔn)

4、予以推薦。標(biāo)準(zhǔn)予以推薦。1977年年IEC又通過國(guó)際合作命名為又通過國(guó)際合作命名為IEC625國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此后，這同一標(biāo)準(zhǔn)便在文獻(xiàn)資料中使用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此后，這同一標(biāo)準(zhǔn)便在文獻(xiàn)資料中使用了HPIB，IEEE488，GPIB，IECIB等多種稱謂，但日漸普遍使用的等多種稱謂，但日漸普遍使用的名稱是名稱是GPIB。 4.1.1 GP-IB 標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)概述標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)概述 GP-IB標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)包括接口與總線兩部分：接口部分接口部分是由各種邏輯電路組成，與各儀器裝置安裝在一起，用于對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行發(fā)送、接收、編碼和譯碼；總線部分總線部分是一條無源的多芯電纜，用做傳輸各種消息。將具有GP-IB接口的儀器用

5、GP-IB總線連接起來的標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)如圖所示。 一、一、 GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性 在一個(gè)在一個(gè)GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)中，要進(jìn)行有效中，要進(jìn)行有效的通信聯(lián)絡(luò)至少有的通信聯(lián)絡(luò)至少有“講者講者”、“聽者聽者”、“控者控者”三三類儀器裝置。類儀器裝置。 講者講者是通過總線發(fā)送儀器消息的儀器裝置（是通過總線發(fā)送儀器消息的儀器裝置（ 如測(cè)如測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等），在一個(gè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等），在一個(gè)GP-IB系系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)講者，統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)講者， 但在某一時(shí)刻，只能有一但在某一時(shí)刻，只能有一個(gè)講者在起作用。個(gè)講者在起作

6、用。 聽者聽者是通過總線接收由講者發(fā)出消息的裝置是通過總線接收由講者發(fā)出消息的裝置（如打印機(jī)、信號(hào)源等），在一個(gè)（如打印機(jī)、信號(hào)源等），在一個(gè)GP-IB系統(tǒng)中，可系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)聽者，并且允許多個(gè)聽者同時(shí)工作。以設(shè)置多個(gè)聽者，并且允許多個(gè)聽者同時(shí)工作。 控者控者是數(shù)據(jù)傳輸過程中的組織者和控制者，例如是數(shù)據(jù)傳輸過程中的組織者和控制者，例如對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行尋址或允許對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行尋址或允許“講者講者”使用總線等?？卣呤褂每偩€等?？卣咄ǔＳ捎?jì)算機(jī)擔(dān)任，通常由計(jì)算機(jī)擔(dān)任，GP-IB系統(tǒng)不允許有兩個(gè)或兩個(gè)以系統(tǒng)不允許有兩個(gè)或兩個(gè)以上的控者同時(shí)起作用。上的控者同時(shí)起作用。 控者、講者、聽者被稱為系統(tǒng)功能

7、的三要素，對(duì)于控者、講者、聽者被稱為系統(tǒng)功能的三要素，對(duì)于系統(tǒng)中的某一臺(tái)裝置可以具有三要素中的一個(gè)、兩個(gè)或系統(tǒng)中的某一臺(tái)裝置可以具有三要素中的一個(gè)、兩個(gè)或全部。全部。GP-IBGP-IB系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)一般同時(shí)兼有講者、聽者與系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)一般同時(shí)兼有講者、聽者與控者的功能?？卣叩墓δ堋?（1） 可以用一條總線互相連接若干臺(tái)裝置，以組成一個(gè)自可以用一條總線互相連接若干臺(tái)裝置，以組成一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 系統(tǒng)中裝置的數(shù)目最多不超過系統(tǒng)中裝置的數(shù)目最多不超過15臺(tái)，互連總線的臺(tái)，互連總線的長(zhǎng)度不超過長(zhǎng)度不超過20m。（2） 數(shù)據(jù)傳輸采用并行比特（位）、串行字節(jié)（位組）雙數(shù)據(jù)傳輸采用并行比特

8、（位）、串行字節(jié)（位組）雙向異步傳輸方式，其最大傳輸速率不超過向異步傳輸方式，其最大傳輸速率不超過1兆字節(jié)每秒。兆字節(jié)每秒。（3） 總線上傳輸?shù)南⒉捎秘?fù)邏輯。低電平（總線上傳輸?shù)南⒉捎秘?fù)邏輯。低電平（0.8V）為邏輯為邏輯“1”，高電平（，高電平（2.0V）為邏輯）為邏輯“0”。（4） 地址容量。單字節(jié)地址：地址容量。單字節(jié)地址：31個(gè)講地址，個(gè)講地址，31個(gè)聽地址；個(gè)聽地址；雙字節(jié)地址：雙字節(jié)地址：961個(gè)講地址，個(gè)講地址，961個(gè)聽地址。個(gè)聽地址。（5） 一般適用于電氣干擾輕微的實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。一般適用于電氣干擾輕微的實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 一、一、 GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性標(biāo)準(zhǔn)

9、接口系統(tǒng)的基本特性 GP-IBGP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性如下：標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性如下：總線上傳遞的各種信息通稱為消息。帶標(biāo)準(zhǔn)接口的智能儀器按功能可分總線上傳遞的各種信息通稱為消息。帶標(biāo)準(zhǔn)接口的智能儀器按功能可分為儀器功能和接口功能兩部分，所以消息也有儀器消息和接口消息之分。為儀器功能和接口功能兩部分，所以消息也有儀器消息和接口消息之分。所謂接口消息是指用于管理接口部分完成各種接口功能的信息，它由控所謂接口消息是指用于管理接口部分完成各種接口功能的信息，它由控者發(fā)出而只被接口部分所接收和使用。者發(fā)出而只被接口部分所接收和使用。儀器消息是與儀器自身工作密切相關(guān)的信息，它只被儀器部分所接收

10、和儀器消息是與儀器自身工作密切相關(guān)的信息，它只被儀器部分所接收和使用，雖然儀器消息通過接口功能進(jìn)行傳遞，但它不改變接口功能的狀態(tài)。使用，雖然儀器消息通過接口功能進(jìn)行傳遞，但它不改變接口功能的狀態(tài)。接口消息和儀器消息的傳遞范圍如圖所示。接口消息和儀器消息的傳遞范圍如圖所示。 二、二、 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu) 二、二、 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu) 總線是一條總線是一條2424芯電纜，其中芯電纜，其中1616條為信號(hào)線，其余為地線及屏蔽條為信號(hào)線，其余為地線及屏蔽線。電纜兩端是雙列線。電纜兩端是雙列2424芯疊式結(jié)構(gòu)插頭。芯疊式結(jié)構(gòu)插頭。（1） 8條雙向數(shù)據(jù)總

11、線條雙向數(shù)據(jù)總線（DIO1DIO8）作用：傳遞儀器消息和大作用：傳遞儀器消息和大部分接口消息，包括數(shù)據(jù)、部分接口消息，包括數(shù)據(jù)、命令和地址。由于這一標(biāo)準(zhǔn)命令和地址。由于這一標(biāo)準(zhǔn)沒有專門的地址總線和控制沒有專門的地址總線和控制總線，因此必須用其余兩組總線，因此必須用其余兩組信號(hào)線來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)總線上信信號(hào)線來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)總線上信息的類型。息的類型。 二、二、 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu) 1616條信號(hào)線按功能可分為以下三組：條信號(hào)線按功能可分為以下三組： （2） 3條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線（線（DAV，NRFD和和NDAC）作用：控制數(shù)據(jù)總線的作用：控制數(shù)據(jù)總線的時(shí)序，以保證數(shù)據(jù)

12、總線能正時(shí)序，以保證數(shù)據(jù)總線能正確、有節(jié)奏地傳輸信息，這確、有節(jié)奏地傳輸信息，這種傳輸技術(shù)稱為三線掛鉤技種傳輸技術(shù)稱為三線掛鉤技術(shù)。術(shù)。 二、二、 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu) 1616條信號(hào)線按功能可分為以下三組：條信號(hào)線按功能可分為以下三組： 二、二、 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu) 1616條信號(hào)線按功能可分為以下三組：條信號(hào)線按功能可分為以下三組： （3）5條接口管理控制線條接口管理控制線（ATN，IFC，REN，EOI和和SRQ）作用：控制作用：控制GPIB總線總線接口的狀態(tài)接口的狀態(tài)ATN （ATTENTION）注意線： 此線由控制者使用，用來指明數(shù)據(jù)

13、線上數(shù)據(jù)的類型。當(dāng)ATN為1時(shí)，數(shù)據(jù)總線上的信息是由控制者發(fā)出的接口消息，這時(shí)，一切設(shè)備一、均要接收這些信息。當(dāng)ANT為0時(shí)，數(shù)據(jù)總線上的信息是受命為講者的設(shè)備發(fā)出的儀器消息，一切受命為聽者的設(shè)備都必須聽。IFC（INTERFACE CLEAR）接口清除線： 由控制者使用，當(dāng)IFC為1時(shí)，整個(gè)接口系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。 REN（REMOTE ENABLE） 遠(yuǎn)程控制線： 由控制者使用，當(dāng)REN為1時(shí)，儀器可能出于遠(yuǎn)程工作狀態(tài)，從而封鎖設(shè)備面板的手工操作。當(dāng)REN為0時(shí)，儀器處于本地方式。 SRQ（SERVICE REQUEST）服務(wù)請(qǐng)求線： 所有設(shè)備都與這條“線或”在一起，任一設(shè)備將此線變?yōu)榈蛻B(tài)

14、(SRQ為1），即表示向控者提出服務(wù)請(qǐng)求，然后控者再通過依次查詢確定提出請(qǐng)求的設(shè)備。 EOI（END OR IDENTIFY） 結(jié)束或識(shí)別線，與ATN配合使用，當(dāng)EOI為1，ATN為0時(shí)，表示講著已傳遞完一組數(shù)據(jù)，當(dāng)EOI為1時(shí)，表示控者要進(jìn)行識(shí)別操作，要求設(shè)備把他們的狀態(tài)放在數(shù)據(jù)線上。二、二、 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu)五條接口管理控制線的定義如下：五條接口管理控制線的定義如下： DAV（DATA VALID）數(shù)據(jù)有效線：數(shù)據(jù)有效線： 當(dāng)數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)時(shí)，講者置當(dāng)數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)時(shí)，講者置DAV線為低（負(fù)邏線為低（負(fù)邏輯），示意聽者從數(shù)據(jù)線上接收數(shù)據(jù)。輯），示

15、意聽者從數(shù)據(jù)線上接收數(shù)據(jù)。NRFD（NOT READY FOR DATA）數(shù)據(jù)未就緒線：數(shù)據(jù)未就緒線： 只要被指定為聽者的聽者中有一個(gè)尚未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，只要被指定為聽者的聽者中有一個(gè)尚未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，NRFD線就為低，示意講者暫不要發(fā)出信息。線就為低，示意講者暫不要發(fā)出信息。NDAC（NOT DATA ACCEPTED） 數(shù)據(jù)未收到線：數(shù)據(jù)未收到線： 只要被指定為聽者的聽者中有一個(gè)尚未從數(shù)據(jù)總線上只要被指定為聽者的聽者中有一個(gè)尚未從數(shù)據(jù)總線上接收完數(shù)據(jù)，接收完數(shù)據(jù)，NDAC就為低，示意講者暫不要撤掉數(shù)據(jù)總線上的信息。就為低，示意講者暫不要撤掉數(shù)據(jù)總線上的信息。 三、三、 三線掛鉤原理三線掛

16、鉤原理 在在GPGPIBIB系統(tǒng)中，每傳遞一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，源方（講者與系統(tǒng)中，每傳遞一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，源方（講者與控者）與受方（聽者）之間都要進(jìn)行一次三線掛鉤過程?？卣撸┡c受方（聽者）之間都要進(jìn)行一次三線掛鉤過程。三條掛鉤聯(lián)絡(luò)線的定義如下：三條掛鉤聯(lián)絡(luò)線的定義如下： 下圖為一個(gè)講者與數(shù)個(gè)聽者之間傳遞數(shù)據(jù)的三線掛鉤簡(jiǎn)單時(shí)序：下圖為一個(gè)講者與數(shù)個(gè)聽者之間傳遞數(shù)據(jù)的三線掛鉤簡(jiǎn)單時(shí)序：假定地址假定地址已發(fā)送，聽者已發(fā)送，聽者和講者均已受和講者均已受命。三線掛鉤命。三線掛鉤過程如下：過程如下：（1） 聽者使聽者使NRFD呈高電平，表示已做好接收準(zhǔn)備，總線上所呈高電平，表示已做好接收準(zhǔn)備，總線上所有

17、聽者是有聽者是“線或線或”連接至連接至NRFD線上，因此只要有一個(gè)聽者未做線上，因此只要有一個(gè)聽者未做好準(zhǔn)備，好準(zhǔn)備，NRFD就呈低電平。就呈低電平。（2） 講者發(fā)現(xiàn)講者發(fā)現(xiàn)NRFD呈高電平后，就把數(shù)據(jù)放在呈高電平后，就把數(shù)據(jù)放在DIO線上，并線上，并令令DAV為低電平，表示為低電平，表示DIO線上的數(shù)據(jù)已經(jīng)穩(wěn)定且有效。線上的數(shù)據(jù)已經(jīng)穩(wěn)定且有效。下圖為一個(gè)講者與數(shù)個(gè)聽者之間傳遞數(shù)據(jù)的三線掛鉤簡(jiǎn)單時(shí)序：下圖為一個(gè)講者與數(shù)個(gè)聽者之間傳遞數(shù)據(jù)的三線掛鉤簡(jiǎn)單時(shí)序：假定地址假定地址已發(fā)送，聽者已發(fā)送，聽者和講者均已受和講者均已受命。三線掛鉤命。三線掛鉤過程如下：過程如下：（3） 聽者發(fā)現(xiàn)聽者發(fā)現(xiàn)DAV線

18、呈低電平，就令線呈低電平，就令NRFD呈低電平，表示準(zhǔn)呈低電平，表示準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。備接收數(shù)據(jù)。（4） 在接收數(shù)據(jù)的過程中，在接收數(shù)據(jù)的過程中，NDAC線一直保持低電平，直至每線一直保持低電平，直至每個(gè)聽者都接收完數(shù)據(jù)，才上升為高電平。所有聽者也是個(gè)聽者都接收完數(shù)據(jù)，才上升為高電平。所有聽者也是“線或線或”接到接到NDAC線上。線上。下圖為一個(gè)講者與數(shù)個(gè)聽者之間傳遞數(shù)據(jù)的三線掛鉤簡(jiǎn)單時(shí)序：下圖為一個(gè)講者與數(shù)個(gè)聽者之間傳遞數(shù)據(jù)的三線掛鉤簡(jiǎn)單時(shí)序：假定地址假定地址已發(fā)送，聽者已發(fā)送，聽者和講者均已受和講者均已受命。三線掛鉤命。三線掛鉤過程如下：過程如下：（5） 當(dāng)講者檢出當(dāng)講者檢出NDAC為高，就令

19、為高，就令DAV為高，表示總線上的數(shù)為高，表示總線上的數(shù)據(jù)不再有效。據(jù)不再有效。（6） 聽者檢出聽者檢出DAV為高電平，就令為高電平，就令NDAC再次變?yōu)榈碗娖?，再次變?yōu)榈碗娖剑?以以準(zhǔn)備進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)過程。準(zhǔn)備進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)過程。 顯然，三線掛鉤技術(shù)可以協(xié)調(diào)快慢不同的設(shè)備可靠地在總線顯然，三線掛鉤技術(shù)可以協(xié)調(diào)快慢不同的設(shè)備可靠地在總線上進(jìn)行信息傳遞。上進(jìn)行信息傳遞。 4.1.2 接口功能與接口消息接口功能與接口消息 一、一、 儀器功能與接口功能儀器功能與接口功能 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的任何一個(gè)儀器裝置都分為兩部分：自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的任何一個(gè)儀器裝置都分為兩部分：一、儀器設(shè)備本身，它產(chǎn)生該儀器裝置所具

20、備的一、儀器設(shè)備本身，它產(chǎn)生該儀器裝置所具備的儀器功能儀器功能；二、接口部分，它產(chǎn)生該儀器裝置所需要的二、接口部分，它產(chǎn)生該儀器裝置所需要的接口功能接口功能。儀器功能的任務(wù)儀器功能的任務(wù)：把收到的控制信息變成儀器設(shè)備的實(shí)際動(dòng)作，如調(diào)節(jié)：把收到的控制信息變成儀器設(shè)備的實(shí)際動(dòng)作，如調(diào)節(jié)頻率、調(diào)節(jié)信號(hào)電平、改變儀器的工作方式等等，這與常規(guī)儀器設(shè)備的功能頻率、調(diào)節(jié)信號(hào)電平、改變儀器的工作方式等等，這與常規(guī)儀器設(shè)備的功能基本相同，不同測(cè)量?jī)x器的儀器功能存在很大差異。基本相同，不同測(cè)量?jī)x器的儀器功能存在很大差異。 接口功能的任務(wù)：接口功能的任務(wù)：完成系統(tǒng)中各儀器設(shè)備之間的通訊，確保系統(tǒng)正常工完成系統(tǒng)中各儀

21、器設(shè)備之間的通訊，確保系統(tǒng)正常工作。作。為保證接口系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和相容性，各儀器設(shè)備接口的設(shè)為保證接口系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和相容性，各儀器設(shè)備接口的設(shè)計(jì)必須遵照計(jì)必須遵照GPIB標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定，不能自行規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定，不能自行規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以外的任何新的接口功能。外的任何新的接口功能。 4.1.2 接口功能與接口消息接口功能與接口消息 二、二、 接口功能的配置接口功能的配置 1、前述的、前述的控者功能（控者功能（C）、講者功能（）、講者功能（T）和和聽者功能（聽者功能（L）是一個(gè)自是一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中必不可少的三種最基本的功能。動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中必不可少的三種最基本的功能。2、為使系統(tǒng)可靠進(jìn)行三線

22、掛鉤，又設(shè)置了、為使系統(tǒng)可靠進(jìn)行三線掛鉤，又設(shè)置了源掛鉤功能（源掛鉤功能（SH）和和受者掛受者掛鉤功能（鉤功能（AH）。）。 源掛鉤功能源掛鉤功能為講者功能和控者功能服務(wù)。它利用為講者功能和控者功能服務(wù)。它利用DAV控制線向受者掛鉤控制線向受者掛鉤功能表示發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有效；功能表示發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有效； 受者掛鉤功能受者掛鉤功能主要為聽者功能服務(wù)。它利用主要為聽者功能服務(wù)。它利用NRFD和和NDAC控制線向源控制線向源掛鉤功能表示是否已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)。掛鉤功能表示是否已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)。以上五種基本接口功能為系統(tǒng)提供了在正常工作期間使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠傳以上五種基本接口功能為系統(tǒng)提供了在正常工作期間使數(shù)據(jù)

23、準(zhǔn)確可靠傳輸?shù)哪芰?。輸?shù)哪芰Α５珒H此還是不夠的，為了處理測(cè)試過程中可能遇到的各種問題，但僅此還是不夠的，為了處理測(cè)試過程中可能遇到的各種問題，GPIB又增加了五種具有相應(yīng)管理能力的接口功能。又增加了五種具有相應(yīng)管理能力的接口功能。 GP GPIBIB標(biāo)準(zhǔn)把實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和控制所必須具有的全部邏標(biāo)準(zhǔn)把實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和控制所必須具有的全部邏輯功能概括為十種接口功能：輯功能概括為十種接口功能：三、五種具有相應(yīng)管理能力的接口功能三、五種具有相應(yīng)管理能力的接口功能服務(wù)請(qǐng)求功能（服務(wù)請(qǐng)求功能（SR）：）： 當(dāng)系統(tǒng)中某一裝置在運(yùn)行時(shí)遇到某些情況時(shí)（ 例如測(cè)量已完畢、出現(xiàn)故障等），能向系統(tǒng)控者提出服務(wù)請(qǐng)求的能力。

24、并行點(diǎn)名功能（并行點(diǎn)名功能（PP）：）： 系統(tǒng)控者為快速查詢請(qǐng)求服務(wù)裝置而設(shè)置的并行點(diǎn)名能力。只有配備PP功能的裝置才能對(duì)控者的并行點(diǎn)名做出響應(yīng)。遠(yuǎn)控本控功能（遠(yuǎn)控本控功能（RL）：）：選擇遠(yuǎn)地和本地兩個(gè)工作狀態(tài)的能力。裝置觸發(fā)功能（裝置觸發(fā)功能（DT）：）： 使裝置能從總線接收到觸發(fā)信息，以便進(jìn)行觸發(fā)操作。在一些要進(jìn)行觸發(fā)操作或同步操作裝置的接口中，必須設(shè)置DT功能。裝置清除功能（裝置清除功能（DC）：）： 能使儀器裝置接收清除信息并返回到初始狀態(tài)。系統(tǒng)控者通過總線命令使那些配置有DC功能的裝置同時(shí)或有選擇地被清除而回到初始狀態(tài)。 并非每臺(tái)裝置都必須具有十種接口功能。例如一臺(tái)數(shù)字電壓表要接收

25、程并非每臺(tái)裝置都必須具有十種接口功能。例如一臺(tái)數(shù)字電壓表要接收程控命令，也發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)，因而一般應(yīng)配置除控者之外的其他的九種功能；控命令，也發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)，因而一般應(yīng)配置除控者之外的其他的九種功能；一臺(tái)信號(hào)源或打印機(jī)只需一臺(tái)信號(hào)源或打印機(jī)只需“聽聽”，所以通常只需配置，所以通常只需配置AH，L， R/L和和DT等接等接口功能。很顯然，除了控者的其他所有裝置都無需配置口功能。很顯然，除了控者的其他所有裝置都無需配置C功能。功能。 三、三、 接口消息及編碼接口消息及編碼 按用途來分按用途來分：總線上傳遞的消息可分為接口消息和儀器消：總線上傳遞的消息可分為接口消息和儀器消息兩大類。息兩大類。按傳遞的途

26、徑來分按傳遞的途徑來分：總線上傳遞的消息可分為本地消息和：總線上傳遞的消息可分為本地消息和遠(yuǎn)地消息兩種。遠(yuǎn)地消息兩種。 遠(yuǎn)地消息是經(jīng)總線傳遞的消息，它可以是儀器消息也可以遠(yuǎn)地消息是經(jīng)總線傳遞的消息，它可以是儀器消息也可以是接口消息，用三個(gè)大寫英文字母表示，如是接口消息，用三個(gè)大寫英文字母表示，如MLA（我的聽地（我的聽地址）。址）。 本地消息是由儀器本身產(chǎn)生并在儀器內(nèi)部傳遞的消息，本地消息是由儀器本身產(chǎn)生并在儀器內(nèi)部傳遞的消息， 用用三個(gè)小寫英文字母表示，如三個(gè)小寫英文字母表示，如pon（電源開）。（電源開）。總線消息的分類：總線消息的分類：三、三、 接口消息及編碼接口消息及編碼 按使用信號(hào)線

27、的數(shù)目來分按使用信號(hào)線的數(shù)目來分：總線上傳遞的消息可又分為：總線上傳遞的消息可又分為單線消息和多線消息兩種。單線消息和多線消息兩種。 用兩條或兩條以上信號(hào)線傳遞的消息稱多線消息，例如用兩條或兩條以上信號(hào)線傳遞的消息稱多線消息，例如各種通令、指令、地址數(shù)據(jù)等。各種通令、指令、地址數(shù)據(jù)等。 通過一條信號(hào)線傳輸?shù)南⒎Q為單線消息，例如通過一條信號(hào)線傳輸?shù)南⒎Q為單線消息，例如ATN，IFC等。等。 總線消息的分類：總線消息的分類：為確保接口的通用性，接口消息編碼格式必須作出統(tǒng)一明為確保接口的通用性，接口消息編碼格式必須作出統(tǒng)一明確的規(guī)定。確的規(guī)定。 單線接口消息通過一條信號(hào)線傳輸消息，無需編碼。多線

28、單線接口消息通過一條信號(hào)線傳輸消息，無需編碼。多線接口消息是通過接口消息是通過DIO線來傳輸?shù)南ⅲ€來傳輸?shù)南ⅲ?需要統(tǒng)一編碼。多線接需要統(tǒng)一編碼。多線接口消息采用了口消息采用了7位編碼，主要分為通令、位編碼，主要分為通令、 指令、地址和副令指令、地址和副令（副地址）四類，如下表所示。（副地址）四類，如下表所示。 通令指由控者發(fā)出的命令，一切儀器裝置都必須聽從。通令指由控者發(fā)出的命令，一切儀器裝置都必須聽從。指令也由控者發(fā)出，但只有被指定的儀器裝置才能聽。指令也由控者發(fā)出，但只有被指定的儀器裝置才能聽。地址是對(duì)被尋址的儀器裝置而言的。地址是對(duì)被尋址的儀器裝置而言的。副令或副地址是對(duì)主令和主

29、地址的補(bǔ)充。副令或副地址是對(duì)主令和主地址的補(bǔ)充。4.1.3 GPIB 標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的運(yùn)行 以一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來說明以一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來說明GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)運(yùn)行的大致過程。統(tǒng)運(yùn)行的大致過程。 下圖為一個(gè)用于數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)框圖。下圖為一個(gè)用于數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)框圖。4.1.3 GPIB 標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的運(yùn)行 系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)是測(cè)試火箭上若干部位上的系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)是測(cè)試火箭上若干部位上的壓力。數(shù)百個(gè)壓力傳感器安置在被測(cè)火箭的各壓力。數(shù)百個(gè)壓力傳感器安置在被測(cè)火箭的各測(cè)試點(diǎn)上，在計(jì)算機(jī)的控制下，掃描器將順序測(cè)試點(diǎn)上，在計(jì)算機(jī)的控制下

30、，掃描器將順序采集到的傳感器輸出信號(hào)送往電橋，電橋?qū)⑤敳杉降膫鞲衅鬏敵鲂盘?hào)送往電橋，電橋?qū)⑤敵龅哪M量送給數(shù)字電壓表去測(cè)量，數(shù)字電壓出的模擬量送給數(shù)字電壓表去測(cè)量，數(shù)字電壓表又將輸出的數(shù)字量送給計(jì)算機(jī)處理，最后由表又將輸出的數(shù)字量送給計(jì)算機(jī)處理，最后由打印機(jī)將處理后的結(jié)果打印出來。打印機(jī)將處理后的結(jié)果打印出來。 （2）控制器通過）控制器通過C功能發(fā)出功能發(fā)出IFC（接口清除線），使系統(tǒng)中所有（接口清除線），使系統(tǒng)中所有裝置都處于初始狀態(tài)。裝置都處于初始狀態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行的大致工作流程如下：系統(tǒng)運(yùn)行的大致工作流程如下：（1） 控制器通過控制器通過C功能發(fā)出功能發(fā)出REN（遠(yuǎn)程控制線），使系統(tǒng)中所（

31、遠(yuǎn)程控制線），使系統(tǒng)中所有裝置都處于控者控制之下。有裝置都處于控者控制之下。（6）控制器發(fā)出電橋的聽地址，電橋接收尋址成為聽者后，接）控制器發(fā)出電橋的聽地址，電橋接收尋址成為聽者后，接收選定傳感器送來的數(shù)據(jù)。收選定傳感器送來的數(shù)據(jù)。（3）控制器發(fā)出掃描器的聽地址，掃描器接收尋址后成為聽者。）控制器發(fā)出掃描器的聽地址，掃描器接收尋址后成為聽者。（4）控制器通過）控制器通過T功能向掃描器發(fā)命令，使掃描器選擇一個(gè)指功能向掃描器發(fā)命令，使掃描器選擇一個(gè)指定的傳感器。定的傳感器。（5）控制器發(fā)出通令）控制器發(fā)出通令UNL，取消掃描器的聽受命狀態(tài)。，取消掃描器的聽受命狀態(tài)。（7）控制器發(fā)出通令）控制器發(fā)出

32、通令UNL，取消電橋的聽受命狀態(tài)。，取消電橋的聽受命狀態(tài)。（8）控制器發(fā)出電橋的講地址，使電橋成為講者；又發(fā)出數(shù)字）控制器發(fā)出電橋的講地址，使電橋成為講者；又發(fā)出數(shù)字電壓表的聽地址，使數(shù)字電壓表成為聽者。于是數(shù)字電壓表便測(cè)電壓表的聽地址，使數(shù)字電壓表成為聽者。于是數(shù)字電壓表便測(cè)量電橋送來的測(cè)量信號(hào)。量電橋送來的測(cè)量信號(hào)。（9）控制器又發(fā)出通令）控制器又發(fā)出通令UNL，取消聽受命狀態(tài)。，取消聽受命狀態(tài)。（10）控制器發(fā)出數(shù)字電壓表的講地址，電橋講者資格被自動(dòng)）控制器發(fā)出數(shù)字電壓表的講地址，電橋講者資格被自動(dòng)取消，數(shù)字電壓表成為講者。取消，數(shù)字電壓表成為講者。（11）控制器使自己成為聽者，于是數(shù)字

33、電壓表的測(cè)量結(jié)果就送）控制器使自己成為聽者，于是數(shù)字電壓表的測(cè)量結(jié)果就送至計(jì)算機(jī)。至計(jì)算機(jī)。（13）打印機(jī)打印計(jì)算機(jī)送來的數(shù)據(jù)。）打印機(jī)打印計(jì)算機(jī)送來的數(shù)據(jù)。（12）計(jì)算機(jī)處理完測(cè)量數(shù)據(jù)后，作為控者清除接口，發(fā)出打）計(jì)算機(jī)處理完測(cè)量數(shù)據(jù)后，作為控者清除接口，發(fā)出打印機(jī)的聽地址。印機(jī)的聽地址。（14）打印機(jī)打印完數(shù)據(jù)后，控制器選擇下一個(gè)壓力傳感器，）打印機(jī)打印完數(shù)據(jù)后，控制器選擇下一個(gè)壓力傳感器，開始新的循環(huán)。開始新的循環(huán)。 4.2 GP- IB 接口電路的設(shè)計(jì)接口電路的設(shè)計(jì)（次重點(diǎn)）（次重點(diǎn)） 識(shí)記：識(shí)記：GP-IB接口芯片接口芯片理解：理解：智能儀器的智能儀器的GP-IB接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì) 4

34、.2 GP- IB 接口電路的設(shè)計(jì)接口電路的設(shè)計(jì) 4.2.1 GP- IB 接口芯片簡(jiǎn)介接口芯片簡(jiǎn)介 接口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)歸根到底是接口功能的實(shí)現(xiàn)問題。為了簡(jiǎn)化接接口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)歸根到底是接口功能的實(shí)現(xiàn)問題。為了簡(jiǎn)化接口設(shè)計(jì)，目前已有一些廠家成功地將口設(shè)計(jì)，目前已有一些廠家成功地將GP-IBGP-IB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的全部接口功標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的全部接口功能制作在一塊或兩塊大規(guī)模集成電路塊上，使用很方便。通常使用能制作在一塊或兩塊大規(guī)模集成電路塊上，使用很方便。通常使用的接口芯片如下表所示。的接口芯片如下表所示。 4.2 GP- IB 接口電路的設(shè)計(jì)接口電路的設(shè)計(jì) 4.2.1 GP- IB 接口芯片簡(jiǎn)介接口芯片簡(jiǎn)介

35、這些芯片除這些芯片除96LS48896LS488以外，全部是可編程的，使用時(shí)必須以外，全部是可編程的，使用時(shí)必須置于微處理器總線上，用面向標(biāo)準(zhǔn)接口功能的驅(qū)動(dòng)軟件來管理置于微處理器總線上，用面向標(biāo)準(zhǔn)接口功能的驅(qū)動(dòng)軟件來管理它們的操作，另外還需要一些支持電路，如總線收發(fā)器等。它們的操作，另外還需要一些支持電路，如總線收發(fā)器等。（本章重點(diǎn)介紹（本章重點(diǎn)介紹Intel公司的接口芯片）公司的接口芯片）8291A具有用硬件具有用硬件實(shí)現(xiàn)除控者之外的其余實(shí)現(xiàn)除控者之外的其余全部全部9種標(biāo)準(zhǔn)接口功能；種標(biāo)準(zhǔn)接口功能；具有自動(dòng)三線掛鉤聯(lián)絡(luò)、具有自動(dòng)三線掛鉤聯(lián)絡(luò)、自動(dòng)管理接口尋址等能自動(dòng)管理接口尋址等能力，大大簡(jiǎn)

36、化了接口管力，大大簡(jiǎn)化了接口管理軟件的設(shè)計(jì)。理軟件的設(shè)計(jì)。 可訪問寄存器由8個(gè)8位寫寄存器和8個(gè)8位讀寄存器組成，這些寄存器相互之間以及與接口功能和譯碼部件之間通過內(nèi)部總線進(jìn)行聯(lián)系。對(duì)8291A的程控就是通過對(duì)這些寄存器組進(jìn)行讀寫操作來完成的。例如，當(dāng)8291被尋址為講者時(shí)，就先將數(shù)據(jù)送到輸出寄存器，然后。再進(jìn)行掛鉤操作，把數(shù)據(jù)送到接口母線上，以便控者進(jìn)行讀取。 一、一、 8291A接口芯片接口芯片 4.2.1 GP- IB 接口芯片簡(jiǎn)介接口芯片簡(jiǎn)介 面向微處理器總線的信號(hào)端：面向微處理器總線的信號(hào)端：D0D7：雙向數(shù)據(jù)總線，RS0RS2：片內(nèi)寄存器的選擇碼輸入端，CS：片選輸入端，RD，WR

37、 ：讀、寫選通輸入端，INT：中斷請(qǐng)求輸出端，TRIG： 觸發(fā)輸出端，CLOCK： 時(shí)鐘信號(hào)輸入端，RESET： 復(fù)位信號(hào)輸入端，DREQ，DACK ：DMA操作請(qǐng)求輸出端、響應(yīng)信號(hào)輸入端等面向面向GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線的信號(hào)端：標(biāo)準(zhǔn)接口總線的信號(hào)端：DIO1 DIO8 ：8位標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)總線輸入輸出端，DAV ，NRFD ，NDAC ：掛鉤控制總線信號(hào)的輸入輸出端，ATN，IFC，REN，SRQ，EOI： 為控制管理總線的輸入輸出端以及雙向端口。上述信號(hào)端借助于收發(fā)器收發(fā)器，便能與標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)有效地交換信息。8291A：40腳雙列直插封裝，引腳安排如圖腳雙列直插封裝，引腳安排如圖8292接口芯

38、片僅有控者功能，并且它必須接口芯片僅有控者功能，并且它必須與與8291聯(lián)合使用。當(dāng)兩者一起使用時(shí)，可以組聯(lián)合使用。當(dāng)兩者一起使用時(shí)，可以組合成具有全部十種接口功能的標(biāo)準(zhǔn)接口電路。合成具有全部十種接口功能的標(biāo)準(zhǔn)接口電路。8292實(shí)質(zhì)上是一片實(shí)質(zhì)上是一片8041單片機(jī)，片內(nèi)單片機(jī)，片內(nèi)ROM固化了一段專門的程序，使內(nèi)部固化了一段專門的程序，使內(nèi)部RAM作為作為專用寄存器組使用，專用寄存器組使用，IO端口用來提供總線的端口用來提供總線的各種控制信號(hào)及輔助信號(hào)，以便與各種控制信號(hào)及輔助信號(hào)，以便與8291A有機(jī)有機(jī)地溝通起來，完成控者的功能。地溝通起來，完成控者的功能。 二、二、 8292控者接口芯片

39、控者接口芯片 8292：40腳雙列直插封裝，引腳安排如圖腳雙列直插封裝，引腳安排如圖與微處理器相接的信號(hào)端主要有：與微處理器相接的信號(hào)端主要有：D0D7，CS，RD ，WR，RESET， A0等與與GPIB總線相接的信號(hào)端有：總線相接的信號(hào)端有：DAV（雙向握手信號(hào)，IFC（接口清除信號(hào)輸出端），TCI，SPI，OBFI， IBFI， SRQ，SRQ等為保證接入系統(tǒng)中每個(gè)儀器的接口為保證接入系統(tǒng)中每個(gè)儀器的接口對(duì)總線所具有的驅(qū)動(dòng)能力都能符合特定對(duì)總線所具有的驅(qū)動(dòng)能力都能符合特定的要求，接口芯片必須經(jīng)總線收發(fā)器。的要求，接口芯片必須經(jīng)總線收發(fā)器。8293總線收發(fā)器是專門為配合總線收發(fā)器是專門為配

40、合8291A，8292接口芯片而設(shè)計(jì)的。接口芯片而設(shè)計(jì)的。 三、三、 8293總線收發(fā)器總線收發(fā)器 8293內(nèi)部包括內(nèi)部包括9路收發(fā)通道和適路收發(fā)通道和適應(yīng)不同工作模式的附加電路，應(yīng)不同工作模式的附加電路， 每路的收每路的收發(fā)方向可由發(fā)方向可由TR來控制。接收時(shí)采來控制。接收時(shí)采用施密特電路以增強(qiáng)抗干擾能力，發(fā)送用施密特電路以增強(qiáng)抗干擾能力，發(fā)送時(shí)選用時(shí)選用OC方式或三態(tài)方式。方式或三態(tài)方式。8293可預(yù)可預(yù)置成四種模式之一。置成四種模式之一。4.2.2 智能儀器的智能儀器的 GP- IB 接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì) 單獨(dú)使用8291就可以為智能儀器組成功能相當(dāng)齊全的GP-IB接口。 右圖示出了某智能L

41、CR測(cè)試儀的GP- IB接口原理圖。儀器控制采用單片機(jī)8301， 接口電路選用8291接口芯片與四片母線收/發(fā)器MC3448相連構(gòu)成。 GP-IB接口部分初始化程序流程圖及接口部分初始化程序流程圖及部分中斷程序流程圖部分中斷程序流程圖4.2.3 控制器的控制器的 GP-IB 接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì) 當(dāng)8291與8292聯(lián)合使用時(shí)，則可為一臺(tái)微處理器系統(tǒng)組成GPIB控制器接口，其原理如圖所示。圖中，8291負(fù)責(zé)GPIB的數(shù)據(jù)總線和握手總線交換信息；8292則控制GPIB管理線中的4條(IEC，ATN，REN，SRQ)，而余下的EOI總線則由雙方分管： 4.3 串行通信總線串行通信總線 識(shí)記：識(shí)記：串行

42、通信協(xié)議串行通信協(xié)議 ，RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)理解：理解：串行通信的基本方式串行通信的基本方式 應(yīng)用：應(yīng)用：串行通信接口電路的設(shè)計(jì)與編程串行通信接口電路的設(shè)計(jì)與編程通常把計(jì)算機(jī)和外界的數(shù)據(jù)傳送稱為通常把計(jì)算機(jī)和外界的數(shù)據(jù)傳送稱為通信通信。通訊的基本方式有：通訊的基本方式有：并行通信、串行通信并行通信、串行通信4.3 串行通信總線串行通信總線 串行通信是指將構(gòu)成字符的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位，串行通信是指將構(gòu)成字符的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位，依照一定的順序逐位進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。依照一定的順序逐位進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?.3.1 串行通信基本方式串行通信基本方式 計(jì)算機(jī)或智能儀器中處理的數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)，計(jì)

43、算機(jī)或智能儀器中處理的數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)，因此在串行通信的發(fā)送端，需要把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成因此在串行通信的發(fā)送端，需要把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)后再傳輸；而在接收端，又需要把串行數(shù)串行數(shù)據(jù)后再傳輸；而在接收端，又需要把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)再處理。據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)再處理。 數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換可以用軟件和硬件兩種方法來實(shí)現(xiàn)。硬數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換可以用軟件和硬件兩種方法來實(shí)現(xiàn)。硬件方法主要是使用了移位寄存器。在時(shí)鐘控制下，移位寄存器件方法主要是使用了移位寄存器。在時(shí)鐘控制下，移位寄存器中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)可以順序地逐位發(fā)送出去；同樣，在時(shí)鐘控制中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)可以順序地逐位發(fā)送出去；同樣，在時(shí)鐘控制下，接收進(jìn)來的二進(jìn)制數(shù)據(jù)

44、，也可以在移位寄存器中裝配成并下，接收進(jìn)來的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，也可以在移位寄存器中裝配成并行的數(shù)據(jù)字節(jié)。行的數(shù)據(jù)字節(jié)。 根據(jù)時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的方式，串行通信分為同步根據(jù)時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的方式，串行通信分為同步通信和異步通信兩種。這兩種通信的示意圖如下圖所示。通信和異步通信兩種。這兩種通信的示意圖如下圖所示。 在同步通信中，為了使發(fā)送和接收保持一致，串行數(shù)在同步通信中，為了使發(fā)送和接收保持一致，串行數(shù)據(jù)在發(fā)送和接收兩端使用的時(shí)鐘應(yīng)同步。通常，發(fā)送和接據(jù)在發(fā)送和接收兩端使用的時(shí)鐘應(yīng)同步。通常，發(fā)送和接收移位寄存器的初始同步是使用一個(gè)同步字符來完成，當(dāng)收移位寄存器的初始同步是使用一個(gè)同步字符來

45、完成，當(dāng)一次串行數(shù)據(jù)的同步傳輸開始時(shí)，一次串行數(shù)據(jù)的同步傳輸開始時(shí)，發(fā)送寄存器送出的第一發(fā)送寄存器送出的第一個(gè)字符應(yīng)該是一個(gè)雙方約定的同步字符，個(gè)字符應(yīng)該是一個(gè)雙方約定的同步字符，接收器在時(shí)鐘周接收器在時(shí)鐘周期內(nèi)識(shí)別該同步字符后，即與發(fā)送器同步，開始接收后續(xù)期內(nèi)識(shí)別該同步字符后，即與發(fā)送器同步，開始接收后續(xù)的有效數(shù)據(jù)信息。的有效數(shù)據(jù)信息。 在異步通信中，只要求發(fā)送和接收兩端的時(shí)鐘頻率在在異步通信中，只要求發(fā)送和接收兩端的時(shí)鐘頻率在短期內(nèi)保持同步。短期內(nèi)保持同步。通信時(shí)發(fā)送端先送出一個(gè)初始定時(shí)位通信時(shí)發(fā)送端先送出一個(gè)初始定時(shí)位（稱起始位），（稱起始位），后面跟著具有一定格式的串行數(shù)據(jù)和停止后面跟

46、著具有一定格式的串行數(shù)據(jù)和停止位。接收端首先識(shí)別起始位，同步它的時(shí)鐘，然后使用同位。接收端首先識(shí)別起始位，同步它的時(shí)鐘，然后使用同步的時(shí)鐘接收緊跟而來的數(shù)據(jù)位及停止位，停止位表示數(shù)步的時(shí)鐘接收緊跟而來的數(shù)據(jù)位及停止位，停止位表示數(shù)據(jù)串的結(jié)束。一旦一個(gè)字符傳輸完畢，線路空閑。無論下?lián)慕Y(jié)束。一旦一個(gè)字符傳輸完畢，線路空閑。無論下一個(gè)字符在何時(shí)出現(xiàn)，它們將再重新進(jìn)行同步。一個(gè)字符在何時(shí)出現(xiàn)，它們將再重新進(jìn)行同步。 同步通信與異步通信相比較，同步通信與異步通信相比較，優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度是傳輸速度快?？?。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是：同步通信的實(shí)用性將取決于發(fā)送器和是：同步通信的實(shí)用性將取決于發(fā)送器和接收器保持同步的

47、能力，若在一次串行數(shù)據(jù)的傳輸接收器保持同步的能力，若在一次串行數(shù)據(jù)的傳輸過程中，接收器接收數(shù)據(jù)時(shí)，若由于某種原因（如過程中，接收器接收數(shù)據(jù)時(shí)，若由于某種原因（如噪聲等）漏掉一位，則余下接收的數(shù)據(jù)都是不正確噪聲等）漏掉一位，則余下接收的數(shù)據(jù)都是不正確的。的。 異步通信相對(duì)同步通信而言，傳輸數(shù)據(jù)的速度異步通信相對(duì)同步通信而言，傳輸數(shù)據(jù)的速度較慢，但若在一次串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，較慢，但若在一次串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，僅影響一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。目前，在微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和僅影響一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。目前，在微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)的傳輸大多使用異步通信方控制系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)的傳輸大多使用異步

48、通信方式。式。4.3.2 串行通信協(xié)議串行通信協(xié)議 為了有效地進(jìn)行通信，通信雙方必須遵從統(tǒng)一的通信協(xié)議，為了有效地進(jìn)行通信，通信雙方必須遵從統(tǒng)一的通信協(xié)議，即采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式、相同的傳輸速率、相同的糾錯(cuò)方即采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式、相同的傳輸速率、相同的糾錯(cuò)方式等。式等。 異步通信協(xié)議規(guī)定每個(gè)數(shù)據(jù)以相同的位串形式傳輸，每個(gè)異步通信協(xié)議規(guī)定每個(gè)數(shù)據(jù)以相同的位串形式傳輸，每個(gè)串行數(shù)據(jù)由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成，串行串行數(shù)據(jù)由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成，串行數(shù)據(jù)的位串格式如圖數(shù)據(jù)的位串格式如圖4-15所示，具體定義如下：所示，具體定義如下： 當(dāng)通信線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)應(yīng)處

49、于邏輯當(dāng)通信線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)應(yīng)處于邏輯1狀態(tài)，表示線路狀態(tài)，表示線路空閑?？臻e。 當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)出一個(gè)邏輯當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)出一個(gè)邏輯0信信號(hào)，占一位，這個(gè)邏輯低電平就是號(hào)，占一位，這個(gè)邏輯低電平就是起始位起始位。起始位的作用是協(xié)。起始位的作用是協(xié)調(diào)同步，接收設(shè)備檢測(cè)到這個(gè)邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收調(diào)同步，接收設(shè)備檢測(cè)到這個(gè)邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收后續(xù)數(shù)據(jù)位信號(hào)。后續(xù)數(shù)據(jù)位信號(hào)。 奇偶校驗(yàn)位奇偶校驗(yàn)位用于進(jìn)行有限差錯(cuò)檢測(cè)，占一位。通信雙方需用于進(jìn)行有限差錯(cuò)檢測(cè)，占一位。通信雙方需約定一致的奇偶校驗(yàn)方式；如果約定奇校驗(yàn)，那么組成數(shù)據(jù)和約定一致的奇偶

50、校驗(yàn)方式；如果約定奇校驗(yàn)，那么組成數(shù)據(jù)和奇偶校驗(yàn)位的邏輯奇偶校驗(yàn)位的邏輯“1”的個(gè)數(shù)必須是奇數(shù)；如果約定偶校驗(yàn)，的個(gè)數(shù)必須是奇數(shù)；如果約定偶校驗(yàn)，那么邏輯那么邏輯“1”的個(gè)數(shù)必須是偶數(shù)。通常奇偶校驗(yàn)功能的電路已的個(gè)數(shù)必須是偶數(shù)。通常奇偶校驗(yàn)功能的電路已集成在通信控制器芯片中。集成在通信控制器芯片中。 數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位信號(hào)的位數(shù)可以是信號(hào)的位數(shù)可以是5，6，7或或8位。一般為位。一般為7位位（ASCII碼）或碼）或8位。數(shù)據(jù)位從最低有效位開始逐位發(fā)送，依此位。數(shù)據(jù)位從最低有效位開始逐位發(fā)送，依此順序地發(fā)送到接收端的移位寄存器中。并轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字順序地發(fā)送到接收端的移位寄存器中。并轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)

51、字符。符。 停止位停止位用于標(biāo)志一個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸完畢，一般用高電平，可用于標(biāo)志一個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸完畢，一般用高電平，可以是以是1位，位，1.5位或位或2位。當(dāng)接收設(shè)備收到停止位之后，通信線路位。當(dāng)接收設(shè)備收到停止位之后，通信線路就恢復(fù)到邏輯就恢復(fù)到邏輯1狀態(tài)，直至下一個(gè)字符數(shù)據(jù)起始位到來。狀態(tài)，直至下一個(gè)字符數(shù)據(jù)起始位到來。 在異步通信中，接收和發(fā)送雙方必須保持相同的傳輸速率，在異步通信中，接收和發(fā)送雙方必須保持相同的傳輸速率，這樣才能保證線路上傳輸?shù)乃形恍盘?hào)都保持一致的信號(hào)持續(xù)這樣才能保證線路上傳輸?shù)乃形恍盘?hào)都保持一致的信號(hào)持續(xù)時(shí)時(shí)間間。傳輸速率即波特率，它是以每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)來度。傳輸速

52、率即波特率，它是以每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)來度量的，單位為比特量的，單位為比特/秒（秒（b/s）。規(guī)定的波特率有）。規(guī)定的波特率有50，75，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600和和19200b/s等幾等幾種。種。 總之，在異步串行通信中，通信雙方必須持相同的傳輸波總之，在異步串行通信中，通信雙方必須持相同的傳輸波特率，并以每個(gè)字符數(shù)據(jù)的起始位來進(jìn)行同步。同時(shí)，數(shù)據(jù)格特率，并以每個(gè)字符數(shù)據(jù)的起始位來進(jìn)行同步。同時(shí)，數(shù)據(jù)格式，即起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶位和停止位的約定，在同一次傳式，即起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶位和停止位的約定，在同一次傳輸過程中也要保持一致，這樣才能保證成功

53、地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。輸過程中也要保持一致，這樣才能保證成功地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。4.3.3 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) RS-232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）在）在1969年公布的數(shù)年公布的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。RS是推薦標(biāo)準(zhǔn)（是推薦標(biāo)準(zhǔn)（Recommended Standard）的）的英文縮寫，英文縮寫，232C是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)最初是為了把計(jì)算機(jī)通過電話網(wǎng)與遠(yuǎn)程終端標(biāo)準(zhǔn)最初是為了把計(jì)算機(jī)通過電話網(wǎng)與遠(yuǎn)程終端相連而設(shè)計(jì)的。計(jì)算機(jī)輸出的邏輯信號(hào)不宜直接接到電話網(wǎng)中，相連而設(shè)計(jì)的。計(jì)算機(jī)輸出的邏輯信號(hào)不宜直接接到電話網(wǎng)中，因而要先通過調(diào)制解調(diào)器（因而要先通過調(diào)

54、制解調(diào)器（Modem），把代表邏輯），把代表邏輯1和邏輯和邏輯0的的電平信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)，然后再在電話網(wǎng)中傳輸。同樣，接電平信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)，然后再在電話網(wǎng)中傳輸。同樣，接收端也需要通過調(diào)制解調(diào)器（收端也需要通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）與電話網(wǎng)相接，以便把）與電話網(wǎng)相接，以便把不同的頻率信號(hào)還原成邏輯信號(hào)，送到終端設(shè)備。不同的頻率信號(hào)還原成邏輯信號(hào)，送到終端設(shè)備。4.3.3 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE Data Terminal Equipment ）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE Data Communication Equ

55、ipment ）之間的）之間的接口信號(hào)特性。其中接口信號(hào)特性。其中DTE也可以是計(jì)算機(jī)，也可以是計(jì)算機(jī)，DCE一般是指調(diào)制一般是指調(diào)制解調(diào)器（解調(diào)器（Modem）。其標(biāo)準(zhǔn)連接如圖）。其標(biāo)準(zhǔn)連接如圖4-16所示。所示。 RS-232CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)采用2525針連接器，規(guī)定針連接器，規(guī)定DTEDTE應(yīng)該配插應(yīng)該配插頭（帶插針），頭（帶插針），DCEDCE應(yīng)該配插座（不帶插針）。在應(yīng)該配插座（不帶插針）。在2525針連接器中，有針連接器中，有2020個(gè)引腳與串行通信使用的信號(hào)相對(duì)個(gè)引腳與串行通信使用的信號(hào)相對(duì)應(yīng)，在微型計(jì)算機(jī)通信中最常使用的是其中的應(yīng)，在微型計(jì)算機(jī)通信中最常使用的是其中

56、的9 9個(gè)通個(gè)通信信號(hào)。這信信號(hào)。這9 9個(gè)通信信號(hào)分為兩類：一類為基本數(shù)據(jù)個(gè)通信信號(hào)分為兩類：一類為基本數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)，另一類是調(diào)制解調(diào)器（傳輸信號(hào)，另一類是調(diào)制解調(diào)器（ModemModem）控制信號(hào)。）控制信號(hào)?；緮?shù)據(jù)傳輸信號(hào)有基本數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)有TxD，RxD，GND： GND為地信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳為地信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳7，是其他引腳的參考，是其他引腳的參考電位信號(hào)。電位信號(hào)。 TxD (Transmitted Data)為發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)應(yīng)為發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)應(yīng)引引腳腳2。串行數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)由該腳發(fā)出送上通信線路，在不傳串行數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)由該腳發(fā)出送上通信線路，在不傳輸數(shù)據(jù)時(shí)該腳為邏輯輸數(shù)據(jù)時(shí)該腳為邏

57、輯1。 RxD (Received Data)為接收數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)應(yīng)為接收數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)應(yīng)引引腳腳3。來自通信線路的串行數(shù)據(jù)信號(hào)由該腳進(jìn)入系統(tǒng)。來自通信線路的串行數(shù)據(jù)信號(hào)由該腳進(jìn)入系統(tǒng)。 從計(jì)算機(jī)到從計(jì)算機(jī)到Modem的信號(hào)包括的信號(hào)包括DTR和和RTS兩個(gè)兩個(gè): ModemModem控制信號(hào)又分為從計(jì)算機(jī)到控制信號(hào)又分為從計(jì)算機(jī)到ModemModem和從和從ModemModem到計(jì)算機(jī)兩類控制信號(hào)。到計(jì)算機(jī)兩類控制信號(hào)。 RTS (Request To Send)為請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳為請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳4，用于通知用于通知Modem計(jì)算機(jī)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。 DTR ( D

58、ata Terminal Ready )為數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)，對(duì)為數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳應(yīng)引腳20，用于通知，用于通知Modem計(jì)算機(jī)己準(zhǔn)備好。計(jì)算機(jī)己準(zhǔn)備好。 DSR (Data Set Ready)為數(shù)據(jù)裝置就緒信號(hào)，對(duì)應(yīng)引為數(shù)據(jù)裝置就緒信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳腳6，用于通知計(jì)算機(jī)與，用于通知計(jì)算機(jī)與Modem已準(zhǔn)備好。已準(zhǔn)備好。 從從Modem到計(jì)算機(jī)的信號(hào)包括：到計(jì)算機(jī)的信號(hào)包括：DSR，CTS，DCD和和RI四個(gè)：四個(gè)： DCD (Data Carrier Detection)為數(shù)據(jù)載波檢測(cè)信號(hào)，對(duì)為數(shù)據(jù)載波檢測(cè)信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳應(yīng)引腳8，用于通知計(jì)算機(jī)，用于通知計(jì)算機(jī)Modem已與電話線路連接

59、已與電話線路連接好。好。 CTS （Clear To Send）為允許發(fā)送信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳為允許發(fā)送信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳5，用于通知計(jì)算機(jī)與用于通知計(jì)算機(jī)與Modem可以接收傳輸數(shù)據(jù)。可以接收傳輸數(shù)據(jù)。 RI (Ring Indicator)為振鈴指令信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳為振鈴指令信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳22，通知計(jì)算機(jī)有來自電話網(wǎng)的信號(hào)。通知計(jì)算機(jī)有來自電話網(wǎng)的信號(hào)。25針針9針針簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱各稱（傳輸方向）各稱（傳輸方向）功能功能11保護(hù)地保護(hù)地保護(hù)地保護(hù)地連外殼連外殼23TXD發(fā)送發(fā)送DTEDCEDTE發(fā)送串行數(shù)據(jù)端發(fā)送串行數(shù)據(jù)端32RXD接收接收DTEDCEDTE接受串行數(shù)據(jù)端接受串行數(shù)據(jù)端47RTS請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求

60、發(fā)送DTEDCEDTE請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送58CTS清除發(fā)送清除發(fā)送DTEDCEDCE已準(zhǔn)備好接收（清除發(fā)送）已準(zhǔn)備好接收（清除發(fā)送）66DSR數(shù)據(jù)設(shè)備就緒數(shù)據(jù)設(shè)備就緒DTEDCEDCE準(zhǔn)備就緒準(zhǔn)備就緒75SG信號(hào)地信號(hào)地信號(hào)接地端信號(hào)接地端81DCD數(shù)據(jù)載波檢測(cè)數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DTEDCEDCE接收到遠(yuǎn)程載波信號(hào)接收到遠(yuǎn)程載波信號(hào)204DTR終端就緒終端就緒DTEDCEDTE準(zhǔn)備就緒準(zhǔn)備就緒229RI振鈴指示振鈴指示DTEDCEDCE與線路接通，出現(xiàn)振鈴與線路接通，出現(xiàn)振鈴表表RS-232C信號(hào)定義信號(hào)定義 在實(shí)際的短距離單片機(jī)與單片機(jī)之間、微型計(jì)算機(jī)及微在實(shí)際的短距離單片機(jī)與單片機(jī)之間、微型計(jì)算機(jī)