儀表總線技術(shù)及應(yīng)用第4章GPIB總線技術(shù)

1、儀表總線技術(shù)及應(yīng)用第4章GPIB總線技術(shù)4.1 概述4.2 GPIB總線的根本特性與總線構(gòu)造4.3 根本接口功能4.4 GPIB總線系統(tǒng)中消息及其傳遞4.5 三線聯(lián)絡(luò)根本過(guò)程4.7 GPIB接口芯片及接口設(shè)計(jì)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HP-IB標(biāo)準(zhǔn)。 1975年IEEE在此根底上加以改進(jìn)，將其標(biāo)準(zhǔn)化為IEEE488標(biāo)準(zhǔn)予以推薦。1977年IEC又通過(guò)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HPIB，IEEE488，GPIB，IECIB等多種稱謂，但日漸普遍使用的名稱是GPIB。通用接口總線General Purpose Interface

2、 Bus, GPIB，主要用于連接和控制多個(gè)可編程儀器，組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 HP 設(shè)計(jì) HP-IB196519751987199019921993HP-IB成為IEEE488SCPI被引入IEEE488Standard Commands for Programmable Instruments4.2 GPIB總線的根本特性與總線構(gòu)造 4.2.1 基于GPIB總線的測(cè)試系統(tǒng)TCCK瞬態(tài)波形存儲(chǔ)器測(cè)速放大器測(cè)速傳感器壓電測(cè)壓傳感器電荷放大器GPIB總線IEEE 488打印機(jī)繪圖儀 I B M P C總 線鍵盤(pán)監(jiān)示器圖4.1 武器參數(shù)測(cè)試分析系統(tǒng) 4.2.1 基于GPIB總線的測(cè)試系統(tǒng)在一個(gè)GP-I

3、B標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)中，要進(jìn)展有效的通信聯(lián)絡(luò)至少有“講者、“聽(tīng)者、“控者三類儀器裝置。 講者是通過(guò)總線發(fā)送儀器消息的儀器裝置 如測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等，在一個(gè) GP-IB系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)講者， 但在某一時(shí)刻，只能有一個(gè)講者在起作用。 聽(tīng)者是通過(guò)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)GP-IB系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)聽(tīng)者，并且允許多個(gè)聽(tīng)者同時(shí)工作。控者是數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的組織者和控制者，例如對(duì)其他設(shè)備進(jìn)展尋址或允許“講者使用總線等。控者通常由計(jì)算機(jī)擔(dān)任，GP-IB系統(tǒng)不允許有兩個(gè)或兩個(gè)以上的控者同時(shí)起作用。控者、講者、聽(tīng)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

4、三要素中的一個(gè)、兩個(gè)或全部。GP-IB系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)一般同時(shí)兼有講者、聽(tīng)者與控者的功能。 GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的根本特性如下：1 可連接的儀器數(shù)量?？梢杂靡粭l總線互相連接假設(shè)干臺(tái)裝置，以組成一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 系統(tǒng)中裝置的數(shù)目最多不超過(guò)15臺(tái)，互連總線的長(zhǎng)度不超過(guò)20m。2 數(shù)據(jù)傳輸采用并行比特位、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(guò)1兆字節(jié)每秒。3 總線上傳輸?shù)南⒉捎秘?fù)邏輯。低電平0.8V為邏輯“1，高電平2.0V為邏輯“0。4 地址容量。單字節(jié)地址：31個(gè)講地址，31個(gè)聽(tīng)地址；雙字節(jié)地址：961個(gè)講地址，961個(gè)聽(tīng)地址。5 一般適用于電氣干擾細(xì)微的實(shí)驗(yàn)室和消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)。4.2

5、.2 GPIB的總線特征4.2.3 GPIB總線信號(hào)圖4.2 GPIB總線系統(tǒng)GPIB總線電纜內(nèi)共有16條信號(hào)線，按功能可分為以下三組：4.2.3 GPIB總線信號(hào)管理總線（5根）掛鉤總線（3根）數(shù)據(jù)總線（8根）儀器A(計(jì)算機(jī))控者、講者和聽(tīng)者功能IEC接口儀器B(激勵(lì)源)聽(tīng)者功能IEC接口儀器C(數(shù)字萬(wàn)用表)講者、聽(tīng)者功能IEC接口儀器D(打印機(jī))聽(tīng)者職能IEC接口DUT被測(cè)設(shè)備EOIRENSROIFCATNNDAVNRFDDAVDIO1 DIO8 8條雙向數(shù)據(jù)總線DIO1DIO8作用：傳遞儀器消息和大局部接口消息，包括數(shù)據(jù)、命令和地址。由于這一標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有專門(mén)的地址總線和控制總線，因此必須用其

6、余兩組信號(hào)線來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)總線上信息的類型。3條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線DAV，NRFD和NDAC作用：控制數(shù)據(jù)總線的時(shí)序，以保證數(shù)據(jù)總線能正確、有節(jié)奏地傳輸信息，這種傳輸技術(shù)稱為三線掛鉤技術(shù)。5條接口管理控制線ATN，IFC，REN，EOI和SRQ作用：控制GPIB總線接口的狀態(tài)GPIB的信號(hào)線除8條地線外，有以下三類信號(hào)線： 1DIO1DIO8，數(shù)據(jù)總線，雙向 除了用于傳送數(shù)據(jù)外，還用于“聽(tīng)、“講方式的設(shè)置，以及設(shè)備地址和設(shè)備控制信息的傳送。即在D7D0上可以傳送數(shù)據(jù)、設(shè)備地址和命令。這是因?yàn)樵摽偩€沒(méi)有設(shè)置地址線和命令線，這些信息要通過(guò)數(shù)據(jù)線上的編碼來(lái)產(chǎn)生。GPIB總線信號(hào)定義說(shuō)明 2字節(jié)傳送控制線，在

7、IEEE 488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步握手掛鉤聯(lián)絡(luò)方式，即用DAV、NRFD和NDAC 3根線進(jìn)展握手聯(lián)絡(luò)。 DAV(Data Available)數(shù)據(jù)有效線。當(dāng)由發(fā)送器控制的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效時(shí)，發(fā)送器置DAV為低電平，(邏輯1)，指示接收器可以從總線上接收數(shù)據(jù)。 NRFD(not ready for data)未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線，只要連接在總線上被指定為接收器中的設(shè)備，尚有一個(gè)未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，接收器就置NRFD線為有效低電平，示意發(fā)送器不要發(fā)出數(shù)據(jù)。當(dāng)所有接收器都準(zhǔn)備好時(shí)，NRFD變?yōu)楦唠娖健?NDAC(not data accepted)未接收完數(shù)據(jù)，當(dāng)總線上被指定為接收器的設(shè)備，有

8、任何一個(gè)尚未接收完數(shù)據(jù)，它就置NDAC線為低電平，示意發(fā)送器不要撤銷(xiāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)。只有當(dāng)所有接收器都接收完數(shù)據(jù)后，此信號(hào)才變?yōu)楦唠娖健?GPIB總線信號(hào)定義說(shuō)明 3接口管理線，包括接口清零線、效勞懇求線、監(jiān)視線、識(shí)別線和遠(yuǎn)程控制線。 IFC(interface clear)接口清零線。該線的狀態(tài)由控制器建立，并作用于所有設(shè)備。當(dāng)它為有效低電平時(shí)，整個(gè)IEEE 488總線停頓工作，發(fā)送器停頓發(fā)送，接收器停頓接收。使系統(tǒng)處于的初始狀態(tài)。它類似于復(fù)位信號(hào)RESET?？捎糜?jì)算機(jī)的復(fù)位鍵來(lái)產(chǎn)生IFC信號(hào)。 SRQ(service request)效勞懇求線。它用來(lái)指出某個(gè)設(shè)備懇求控制器的效勞，所有設(shè)備的懇求

9、線是“線或在一起的，因此任何一個(gè)設(shè)備都可以使這條線有效，來(lái)向控制器懇求效勞。但懇求能否得到控制器的響應(yīng)，完全由程序安排，當(dāng)系統(tǒng)中有計(jì)算機(jī)時(shí)，SRQ是發(fā)向計(jì)算機(jī)的中斷懇求線。IEEE 488總線信號(hào)定義說(shuō)明 ATN(attention line)監(jiān)視線。它由控制器驅(qū)動(dòng)，用它的不同狀態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)總線上的信息作出解釋。當(dāng)ATN“1時(shí)，表示數(shù)據(jù)線上傳送的是地址或命令，這時(shí)只有控制器能發(fā)送信息，其它設(shè)備都只能接收信息。當(dāng)ATN“0時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)。EOI(end or identify)完畢或識(shí)別線。該線與ATN線一起指示是數(shù)據(jù)傳送完畢，還是用來(lái)識(shí)別一個(gè)詳細(xì)設(shè)備。當(dāng)ATN“0時(shí)，這是進(jìn)展數(shù)據(jù)傳

10、送，當(dāng)傳送最后一個(gè)字節(jié)使EOI“l(fā)，表示數(shù)據(jù)傳送完畢，當(dāng)ATN“1時(shí)，假設(shè)EOI“l(fā)，那么表示數(shù)據(jù)總線上是設(shè)備識(shí)別信息，即可得到懇求效勞的設(shè)備編碼。REN(remote enable)遠(yuǎn)程控制線。該信號(hào)為低電平時(shí)，系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，設(shè)備面板開(kāi)關(guān)、按鍵均不起作用；假設(shè)該信號(hào)為高電平，那么遠(yuǎn)程控制不起作用，本地面板控制開(kāi)關(guān)、按鍵起作用。GPIB總線信號(hào)定義說(shuō)明 4.2.3 GPIB總線信號(hào)表4.1 標(biāo)準(zhǔn)接口總線信號(hào)線組別信號(hào)線名稱信號(hào)線使用者消息類別備注數(shù)據(jù)輸入/輸出線DIO1DIO2DIO3DIO4DIO5DIO6DIO7DIO8控者或講者遠(yuǎn)地多線消息包括通令UC指令A(yù)C地址AD副令SE狀態(tài)

11、字節(jié)器件消息1.控者利用諸DIO線發(fā)布接口消息時(shí)，采用ISO碼（ASC碼）。2.講者利用諸DIO線傳遞器件消息時(shí)，其編碼格式可由設(shè)計(jì)人員確定；但所用代碼必須保證能與接口相容，并為有關(guān)器件識(shí)別。掛鉤線DAN源方SH功能遠(yuǎn)地單線消息DAV=1，表示DIO線上所載數(shù)據(jù)有效；DAV=0，表示DIO線上所載數(shù)據(jù)無(wú)效NRFD受者AH功能NRFD=1，表示受者尚未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；NRFD=0，表示受者已接收到數(shù)據(jù)NDAC受者AH功能NDAC=1，表示受者尚未收到數(shù)據(jù)；NDAC=0，表示受者已收到了數(shù)據(jù)管理線ATN控者C功能ATN=1，表示DIO線上載的是接口消息；ATN=0，表示DIO線上載的是器件消息IF

12、C控者C功能IFC=1，表示有關(guān)接口功能必須被清除；IFC=0，表示接口功能不被清除REN控者C功能REN=1，表示一切器件均處于遠(yuǎn)控狀態(tài)；REN=0，表示一切器件處于本控狀態(tài)。SRQ欲講者SR功能EOI控者的C功能或講者的T功能ATN=1、EOI=1，表示點(diǎn)名識(shí)別，這時(shí)EOI傳遞的是IDY消息；ATN=0、EOI=1，表示講者已講完了，這時(shí)EOI線傳遞的是END消息將GPIB通用接口的16條信號(hào)的名稱、使用者、傳遞消息的類別歸納于表4.1中 4.2.4 GPIB總線的連接器 目前，國(guó)際上流行兩種接插件標(biāo)準(zhǔn)：即25芯的IEC 625針形連接器和24芯的IEEE 488簧片形連接器，如圖4.4所

13、示。GPIB總線使用24線組合插頭座，其各引腳定義見(jiàn)下表。 4.3 根本接口功能4.3.1 十大接口功能 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)正常工作。 GPIB標(biāo)準(zhǔn)把全部邏輯功能概括為十種接口功能： 一、前述的控者功能C、講者功能T和聽(tīng)者功能L是一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中必不可少的三種最根本的功能。 二、為使系統(tǒng)可靠進(jìn)展三線掛鉤，又設(shè)置了源掛鉤功能SH和受者掛鉤功能AH。4.3 根本接口功能表4.2 GPIB十大接口功能接口功能名稱代 號(hào)作 用源掛鉤SH與AH共同確保每條消息的異步傳遞，從而使器件能夠適當(dāng)?shù)匕l(fā)送多線消息受者掛鉤AH與SH共同確保每條消息的異步傳遞，從而使器件能夠恰

14、當(dāng)?shù)亟邮斩嗑€消息講T或TE當(dāng)器件被尋址作為“講者”時(shí)，使器件具有通過(guò)接口向其他器件發(fā)送數(shù)據(jù)或與SR共同響應(yīng)串行點(diǎn)名時(shí)序的能力聽(tīng)L或LE當(dāng)器件被尋址為聽(tīng)者時(shí)，使它具有通過(guò)接口從另一個(gè)器件那里接收數(shù)據(jù)的能力控C使器件能夠向其他器件發(fā)送地址、通令和指令，控制系統(tǒng)的運(yùn)行，并具有進(jìn)行并行點(diǎn)名能力服務(wù)請(qǐng)求SR使器件能夠向控者異步地提出服務(wù)請(qǐng)求并行查詢PP使器件不必被尋址為“講者”，就能對(duì)“控者”的并行查詢時(shí)序做出響應(yīng)遠(yuǎn)地/本地RL使器件能在兩個(gè)輸入消息源本地（由面板控制來(lái)的消息）和遠(yuǎn)地（由接口來(lái)的消息）之間選擇器件觸發(fā)DT使器件能單獨(dú)或成群地開(kāi)始動(dòng)作器件清除DC使器件能單獨(dú)或成群地回復(fù)到起始狀態(tài)4.3.2

15、 器件功能儀器功能的任務(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)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)備的功能根本一樣，不同測(cè)量?jī)x器的儀器功能存在很大差異。4.3.3 接口功能的子集接口功能能 力作 用T或TE基本講者使一臺(tái)器件向另一臺(tái)器件發(fā)送數(shù)據(jù)只講使器件在沒(méi)有控者的系統(tǒng)中工作如果是我的聽(tīng)地址，則不被尋址器件正在講時(shí)又被尋址為聽(tīng)者時(shí)，則器件的講受命即被撤消，以防止器件具有雙重身份的可能性（擴(kuò)大“講者”）（同基本講者，但擴(kuò)大了尋址能力）串行查詢向“控者”表明請(qǐng)示服務(wù)，并發(fā)出一個(gè)狀態(tài)字節(jié)給控者L或LE基本聽(tīng)者使一臺(tái)器件從另一臺(tái)器件那里接收數(shù)據(jù)只聽(tīng)使器件在沒(méi)有控者的系統(tǒng)

16、中工作如果是我的講地址，則不被尋址。器件正在聽(tīng)時(shí)又被尋址成為講者時(shí)，則器件聽(tīng)受命即被撤消，以防止器件具有雙重身份的可能性（擴(kuò)大聽(tīng)者）（同基本聽(tīng)者，但擴(kuò)大了尋址能力）SH無(wú)AH無(wú)表4.3 接口功能的子集14.3.1 十大接口功能表4.3 接口功能的子集2C系統(tǒng)控者作為系統(tǒng)的絕對(duì)控制者并可發(fā)出IFC或REN消息負(fù)責(zé)并發(fā)出接口清除使系統(tǒng)控者發(fā)IFC消息，從而使各種接口功能恢復(fù)到初始狀態(tài)。發(fā)出能遠(yuǎn)地控制使系統(tǒng)控者將各器件置于遠(yuǎn)地控制響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求使負(fù)責(zé)控者能響應(yīng)器件發(fā)來(lái)的SRQ信號(hào)發(fā)出接口消息使負(fù)責(zé)控者能由其器件功能向總線發(fā)出多線接口消息接受控制使一臺(tái)器件能從負(fù)責(zé)控者處接收對(duì)總線的控制權(quán)控制轉(zhuǎn)移使一臺(tái)負(fù)

17、責(zé)控者能夠?qū)?duì)總線的控制權(quán)傳遞給另一個(gè)器件（包括傳給自身）并行查詢使負(fù)責(zé)控者能夠主動(dòng)發(fā)起并行查詢過(guò)程同步地接受控制（取控）使負(fù)責(zé)控者對(duì)總線進(jìn)行同步取控，保證數(shù)據(jù)傳遞不受破壞SR無(wú)R/L基本的遠(yuǎn)地/本地控制使器件在本地/遠(yuǎn)地控制間進(jìn)行轉(zhuǎn)換本地封鎖使本地封鎖消息rtl不起作用PP基本的并行查詢使器件能響應(yīng)控者發(fā)起的并行查詢，并向控者發(fā)回PPR消息并行查詢組態(tài)使器件能接受控者實(shí)行的并行查詢編組，得到分配給它的一條DIO線DC基本的器件清除使器件具有能響應(yīng)DCL消息恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力選定的器件清除使受命的器件能響應(yīng)SDC消息回到初始狀態(tài)，從而使控者可以對(duì)選定的器件進(jìn)行清除DT無(wú)4.4 GPIB總線系

18、統(tǒng)中消息及其傳遞總線消息的分類：按傳遞的途徑來(lái)分，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(xiě)英文字母表示，如MLA我的聽(tīng)地址。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， 用三個(gè)小寫(xiě)英文字母表示，如pon電源開(kāi)。按使用信號(hào)線的數(shù)目來(lái)分，總線上傳遞的消息可又分為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，例如各種通令、指令、地址數(shù)據(jù)等。通過(guò)一條信號(hào)線傳輸?shù)南⒎Q為單線消息，例如ATN，IFC等。按用處來(lái)分，總線上傳遞的消息可分為接口消息和儀器消息兩大類。4.4.1 消息分類4.4.2 接口消息

19、及其編碼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。單線接口消息通過(guò)一條信號(hào)線傳輸消息，無(wú)需編碼。多線接口消息是通過(guò)DIO線來(lái)傳輸?shù)南ⅲ?需要統(tǒng)一編碼。類別名稱代 號(hào)編碼通令本地封鎖器件清除串行查詢可能串行查詢不可能并行查詢不組態(tài)LLODCLSPESPDPPU001 0001001 0100001 1000001 1001001 0101指令群執(zhí)行觸發(fā)進(jìn)入本地并行點(diǎn)名組態(tài)有選擇的器件清除GETGTLPPCSDC000 1000000 0001000 0101000 0100接受控制（取控）TCT000 1001地址聽(tīng)地址講地址不聽(tīng)LADTADUNL01 L5L4L3L2L1L

20、010T5T4T3T2T101 1 1 1 1 1或副令副地址副地址并行查詢不可能并行查詢可能SADPPDPPE11 S5S4S3S2S111 D5D4D3D2D1110 P4P3P2P1注：作為MLA而被接收，MLA為我的聽(tīng)地址；作為MTA或OTA而這被接收，MTA為我的講地址，OTA為其他講地址；作為MSA或OSA而這被接收，MSA為我的副地址，OSA為其他副地址表4.4 多線接口消息分類4.4.3 多地址使用情況在實(shí)際應(yīng)用中，有的器件往往具有不止一個(gè)講功能與聽(tīng)功能，例如，紙帶記錄儀有負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的一對(duì)講功能與聽(tīng)功能，還另設(shè)一聽(tīng)功能來(lái)專門(mén)接收程控指令。兩個(gè)聽(tīng)功能必須對(duì)應(yīng)兩個(gè)聽(tīng)地址。這

21、樣做的優(yōu)點(diǎn)是不僅有利于器件功能的設(shè)計(jì)，而且能簡(jiǎn)化程序的編制。1. 第二主地址圖4.5 具有兩個(gè)聽(tīng)地址的設(shè)備2. 擴(kuò)展地址圖4.6 設(shè)備用擴(kuò)展尋址4.4.4 接口系統(tǒng)的消息傳遞圖4.7 器件內(nèi)功能配置及消息傳遞途徑圖概略地說(shuō)明了一個(gè)器件內(nèi)部功能的配置以及消息的傳遞途徑。 B區(qū)為器件功能區(qū)域，即所謂器件的次接口，它的功能是與器件的詳細(xì)特性親密相關(guān)的。其任務(wù)在于把接收到的編碼信息變換成器件的實(shí)際動(dòng)作如變換波段、調(diào)節(jié)頻率、調(diào)節(jié)信號(hào)電平、改變器件本身的工作方式等。 A區(qū)為接口功能區(qū)域，在此區(qū)域，設(shè)計(jì)者必須嚴(yán)格遵照通用接口系統(tǒng)的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定，不能自行規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以外任何新的接口功能。 4.5 三線聯(lián)絡(luò)根本過(guò)程

22、 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)每傳遞一個(gè)字節(jié)或一個(gè)多線接口消息，都要進(jìn)展一次三線聯(lián)絡(luò)過(guò)程，只有這樣才能確保消息正確、可靠、異步的傳遞。因此，在源者和受者之間頻繁地進(jìn)展信息交換的過(guò)程中，也就頻繁地伴隨著三線聯(lián)絡(luò)過(guò)程。 4.5.1 三線聯(lián)絡(luò)的根本原那么 三線聯(lián)絡(luò)的根本原那么是：對(duì)于多線消息發(fā)送者，即源者而言，只有當(dāng)接收者，即受者聽(tīng)者都做好了接收消息的準(zhǔn)備，才能宣布送到數(shù)據(jù)線上的消息是有效的；只有所有受者都接收完以后才能撤消數(shù)據(jù)線上的消息。對(duì)于受者而言，只有確知數(shù)據(jù)線上的消息是自己應(yīng)該接收的并且在源者宣布數(shù)據(jù)有效時(shí)才接收。 4.5.2 三線聯(lián)絡(luò)的根本過(guò)程圖4.8 三線聯(lián)絡(luò)過(guò)程流程圖圖4.9 三線聯(lián)絡(luò)波形圖G

23、PIB總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序 GPIB總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步方式，即每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)都要利用DAV，NRFD和NDAC 3條信號(hào)線進(jìn)展握手聯(lián)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序圖如以下圖。 從時(shí)序圖可見(jiàn)，總線上每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，就有一次DAV，NRFD和NDAC 3線握手過(guò)程。 GPIB總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序 原始狀態(tài)講者置DAV為高電平；聽(tīng)者置NRFD和NDAC兩線為低電平。講者測(cè)試NRFD，NDAC兩線的狀態(tài)，假設(shè)它們同時(shí)為低電平時(shí)，那么講者將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線D7D0。中虛線表示一個(gè)設(shè)備接著一個(gè)設(shè)備陸續(xù)做好了接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(如打印機(jī)“不忙)。所有接收設(shè)備都已準(zhǔn)備就緒，NRFD變?yōu)楦唠娖?。?dāng)NRFD為高電平，而且數(shù)據(jù)總

24、線上的數(shù)據(jù)已穩(wěn)定后。講者使DAV線變低，告訴聽(tīng)者數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效。聽(tīng)者一旦識(shí)別到這點(diǎn)，便立即將NRFD拉回低電平，這意味著在完畢處理此數(shù)據(jù)之前不準(zhǔn)備再接收另外的數(shù)據(jù)。 聽(tīng)者開(kāi)場(chǎng)接收數(shù)據(jù)，最早接收完數(shù)據(jù)的聽(tīng)者欲使NDAC變高(如圖中虛線示)。但其它聽(tīng)者尚未接收完數(shù)據(jù)；故NDAC線仍保持低電平。只有當(dāng)所有的聽(tīng)者都接收完畢此字節(jié)數(shù)據(jù)后，NDAC線才變?yōu)楦唠娖?。講者確認(rèn)NDAC線變高后就升高DAV線。講者撤銷(xiāo)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。聽(tīng)者確認(rèn)DAV線為高后置NDAC為低，以便開(kāi)場(chǎng)傳送另一數(shù)據(jù)字節(jié)。至此完成傳送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的3線握手聯(lián)絡(luò)全過(guò)程。 以后按圖定時(shí)關(guān)系重復(fù)進(jìn)展。從數(shù)據(jù)傳送的過(guò)程可見(jiàn)，GPIB總線上

25、數(shù)據(jù)傳送是按異步方式進(jìn)展的,總線上假設(shè)是快速設(shè)備，那么數(shù)據(jù)傳送就快，假設(shè)是慢速設(shè)備，那么數(shù)據(jù)傳送就慢。也就是說(shuō)數(shù)據(jù)傳送的定時(shí)是很靈敏的。這意味著可以將不同速度的設(shè)備同時(shí)掛在GPIB總線上。GPIB總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序GPIB總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序 GPIB接口總線的根底標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了GPIB總線的硬件接口功能及數(shù)據(jù)傳送的三線聯(lián)絡(luò)方式，保證了系統(tǒng)中各儀器間有正確的電氣操作和機(jī)械連接，并提供傳送數(shù)據(jù)的可靠方法。 但對(duì)軟件運(yùn)行的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要求，即代碼格式，通信協(xié)議和公用命令方面并沒(méi)有做出統(tǒng)一規(guī)定。各儀器制造商在遵循標(biāo)準(zhǔn)的條件下，可自行規(guī)定數(shù)據(jù)格式及通信協(xié)議，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)者為保證系統(tǒng)的正確運(yùn)行，除了必須知道各種儀

26、器本身的測(cè)量功能外，還必須理解系統(tǒng)中每個(gè)儀器器件的接口功能及各儀器制造商規(guī)定的控制指令的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議。 用功能子集的形式規(guī)定了器件在必須有講者、聽(tīng)者、 源掛鉤、聽(tīng)者掛鉤、器件清零和效勞懇求等接口功能作為最低要求的配置。明確規(guī)定了程控和響應(yīng)消息語(yǔ)法構(gòu)造。 定義了包括出錯(cuò)處理在內(nèi)的詳細(xì)信息處理規(guī)程，確?？煽總鬟f主控者發(fā)出的程控命令和儀器發(fā)生的響應(yīng)信息。 定義了具有廣泛用處的公用命令。 規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)報(bào)告構(gòu)造 定義了系統(tǒng)地址分配和同步規(guī)程協(xié)議。 命令分類功能描述*IDN？系統(tǒng)數(shù)據(jù)識(shí)別查詢*RST？?jī)?nèi)部操作復(fù)位*TST？?jī)?nèi)部操作自檢查詢*OPC同步操作完成*OPC？同步操作完成查詢*WAI同步

27、等待完成*CLS狀態(tài)和事件清除狀態(tài)*ESE狀態(tài)和事件事件狀態(tài)使能*ESE？狀態(tài)和事件事件狀態(tài)使能查詢*ESR？狀態(tài)和事件事件狀態(tài)登入查詢*SRE狀態(tài)和事件服務(wù)請(qǐng)求使能*SRE？狀態(tài)和事件服務(wù)請(qǐng)求使能查詢*STB？狀態(tài)和事件讀狀態(tài)字節(jié)查詢注：*表示查詢命令規(guī)定了一套代碼和格式，提供給掛接在總線上的儀器器件使用，同時(shí)還定義了不限定于特定儀器的信息交換通信協(xié)議的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和儀器使用的公用命令。規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)報(bào)告構(gòu)造 定義了系統(tǒng)地址分配和同步規(guī)程協(xié)議。 描述控制序列選項(xiàng)類型發(fā)ATN-true命令SEND COMMAND必選發(fā)地址設(shè)置去送數(shù)據(jù)SEND SETUP必選發(fā)ATN-false數(shù)據(jù)SEND DA

28、TA BYTES必選送一程序消息SEND必選發(fā)地址設(shè)置去接收數(shù)據(jù)RECEIVE SETUP必選接收ATN-false數(shù)據(jù)RECEIVE/RESPONSE MESSAGE必選接收一響應(yīng)消息RECEIVE必選脈沖驅(qū)動(dòng)IFC線SEND IFC必選設(shè)置器件在DCASDEVICE CLEAR必選設(shè)置器件處于本地控制狀態(tài)ENABLE LOCAL CONTROLS必選設(shè)置器件處于遙控狀態(tài)ENABLE REMOTE必選設(shè)置遙控閉鎖狀態(tài)SET RWLS必選設(shè)置器件處于本地閉鎖狀態(tài)SEND LLO必選讀IEEE 488.1的狀態(tài)字節(jié)READ STATUS BYTE必選發(fā)群組執(zhí)行觸發(fā)（GET）消息TRIGGER必選

29、傳遞控制權(quán)給另外的器件PASS CONTROL可選執(zhí)行一個(gè)并查詢PERFORM PARALLET POLL可選配置器件的并行查詢響應(yīng)PARALLEL POLL CONFIGURE可選停用器件的并行查詢能力PARALLEL POLL UNCONFIGURE可選控制序列 控制器協(xié)議 協(xié)議功能含義選項(xiàng)類型RESET復(fù)位系統(tǒng)必選FINDRQS發(fā)現(xiàn)器件請(qǐng)求服務(wù)可選ALLSPOLL串行查詢所有器件必選PASSCTL傳遞控制權(quán)可選REQUESTCTL請(qǐng)求控制權(quán)可選FINDLSTN發(fā)現(xiàn)聽(tīng)者可選SETADD設(shè)置地址可選，但需要FINDLSTNTESTSYS自測(cè)試系統(tǒng)可選 規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)化的狀態(tài)報(bào)告，從這狀態(tài)報(bào)告中，

30、控制器能準(zhǔn)確地知道如何從系統(tǒng)中的每臺(tái)儀器獲得狀態(tài)信息。這狀態(tài)報(bào)告模型建立在狀態(tài)字節(jié)之上，提供更詳細(xì)的狀態(tài)信息說(shuō)明。圖為一狀態(tài)報(bào)告模型。4.6.5 IEEE 488的性能擴(kuò)展器件確定的消息公用命令和查詢語(yǔ)法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)地接口消息總線系統(tǒng)元素Y系統(tǒng)元素XDCBAABCD儀器設(shè)計(jì)者及SCPIIEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)IEEE488.1標(biāo)準(zhǔn)IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)儀器設(shè)計(jì)者及SCPI圖4.11 GPIB通用接口總線儀器標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)展過(guò)程D層 器件功能；C層 公共系統(tǒng)功能；B層 消息功能；A層 接口功能。在GPIB總線的開(kāi)展中，從標(biāo)準(zhǔn)定義了硬件接口功能及數(shù)據(jù)傳送的三線掛鉤方式，到標(biāo)準(zhǔn)增加規(guī)定了GPIB控制和通信軟

31、件中的數(shù)據(jù)構(gòu)造、語(yǔ)法規(guī)那么和控制語(yǔ)句。這在很大程度上解決了使用GPIB控制時(shí)所遇到的軟件標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。、和SCPI標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)展過(guò)程和其性能范圍如以下圖 ：4.7 GPIB接口芯片及接口設(shè)計(jì) 4.7.1 GPIB接口芯片GPIB接口芯片分為以下兩種類型：芯片必須與微處理器配合使用，經(jīng)過(guò)編程才能形成各種接口功能。因此這類芯片又稱為可編程GPIB接口芯片。屬于這類接口芯片的主要有Motorola公司的MC-68488、Intel公司的8291/8292、Texas Instruments公司的TMS-9914、NEC公司的PD7210等。芯片不需要微處理器的支持，它的各種接口功能不是依靠軟件編程設(shè)定，而是

32、由硬件邏輯電路產(chǎn)生的。因此，這類芯片又稱為不可編程GPIB接口芯片。屬于這類接口芯片的主要有Fairchild公司的96LS488、NPC公司的SM8530B、Philips公司的HEF4738等。 4.7.2 TMS-9914A可編程GPIB接口芯片應(yīng)用TMS-9914A的連接 TMS-9914A的內(nèi)部存放器 TMS9914A接口功能的指定 TMS9914A的編程實(shí)例 4.7.2 TMS-9914A可編程GPIB接口芯片應(yīng)用圖4.16 TMS-9914A與MCS-51單片機(jī)的連接TMS-9914A的連接 地址寄存器名稱D0D1D2D3D4D5D6D7RS0RS1RS2000R0R中斷狀態(tài)0INT0INT1BIBOENDSPASRLCMAC001R1R中斷狀態(tài)1GETERRUCGAPTDCASMASRQIFC010R2R尋址狀態(tài)REMLLOATNLPASTPASLADSTADSU1pa011R3R總線狀態(tài)ATNDAVNDACNRFDEOISRQIFCREN110R6R命