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GPIB仪器

发布日期:2017-11-30 10:19:29 【关闭】
摘要:为了使计算机和可程控仪器组成的自动测试系统能够按照预先编制的程序正常运行,完成指定的测试任务,就必须首先解决仪器之间、仪器与计算机之间各种信息的传输通道和接口关系。1972年,美国 HP公司首先研究成功一种实用的仪器接口系统,为适应国际标准化的需要,HP公司对原方案做了一些修改,并于1974年定名为 HP-IB。1977年,根据此方案IEC公布了一个标准化文件IEC-625,为可程控测量仪器的接口系统制定

   1.概述

   为了使计算机和可程控仪器组成的自动测试系统能够按照预先编制的程序正常运行,完成指定的测试任务,就必须首先解决仪器之间、仪器与计算机之间各种信息的传输通道和接口关系。1972年,美国 HP公司首先研究成功一种实用的仪器接口系统,为适应国际标准化的需要,HP公司对原方案做了一些修改,并于1974年定名为 HP-IB。1977年,根据此方案IEC公布了一个标准化文件IEC-625,为可程控测量仪器的接口系统制定了一种可行的标准,对该接口系统应具备的功能、电气性能、机械性能等都做了统一规定。其后,IEC又对此标准进行了修订,完整地确定了可程控测量仪器的接口系统标准 ———IEC-625标准。1975年4月美国电气与电子工程师协会将 HP-IB作为其标准IEEEstd.488-1975,也就是人们常说的IEEE488标 准,通常也称为GPIB(General  Purpose interface BUS)接口。1987年,IEEE又将原IEE488标准作个别修订定名为IEEE-488,1-1987,并同时时颁布了IEEE-488.2-1987标准,对器件消息的编码格式做了进一步的标准化。

   常用的仪器只须安装一块 GPIB接口卡,通过 GPIB电缆将各仪器连接到计算机或其他控制器上,即可组成一个自动测试系统,如图9.1所示。

gooxian-GPIB仪器系统

    2.GPIB总线的特点

    GPIB接口具有下述一些基本特性。

   (1)器件容量。器件容量也就是计算机和仪器的总数,规范中规定少于或等于15台(包括控制器件在内)。在一个自动测试系统中,一般仅需要一台计算机,所以最多还能容纳14台仪器。这对于大多数应用来说完全能满足需要,若采用一些特殊措施(比如提高仪器总线发送器的驱动能力)也可以连接更多的仪器;还可以在计算机中增加 GPIB 接口卡来增加仪器的数量,每块接口卡又可以连接14台仪器。

   (2)电缆长度。一种规定方式是电缆总长度不大于20m,另一种规定方式是每根电缆长乘以器件数不大于20。通常每根电缆长有2m 或1.5m。在满足系统要求条件下,选用短电缆对提高数据传输速度有利。

  (3)数据传输速度。在标准电缆上数据传输速度最高为1MB/s,一般为250~500kB/s,采用 NI公司的 HS488接口芯片最高速度可以达到8MB/s。数据传输速度的高低直接影响测试时间的长短,一般来说数据传输速度越高越好,但由于受到种种因素的限制,不可能达到太高,实际系统中的数传速度还与器件特性密切相关。

   (4)地址容量。地址即器件(计算机或仪器)的代号。一台器件若收到了自己的听地址表示此器件已受命为听者,应该而且必须参与从总线上接收数据;同样若收到了讲地址则表示该器件能够通过总线向其他器件传送数据。按 GPIB标准的规定采用5个比特编码地址,因此共有32个代码,但其中11111码不作器件的地址代码,其余31个代码可作器件的听地址和讲地址。一个器件至少能占用一个地址,个别器件还可以占用两上以上的地址,所以地址容量(31)大于器件容量(15)是合理的。

   (5)总线上信号逻辑电平。标准规定总线上传递消息的逻辑电平为TTL电平,而且是负逻辑,即规定逻辑1是低电平(L <+0.8V),逻辑0是高电平(H >+2V),电源电压额定值为+5V,最大值小于 +5.25V。上述电平都以逻辑地电平为参考点。

    (6)控制方式。在一个自动测试系统里可以有一个或多个控者器件,但在运行的某个时刻内只允许一个控者起作用,称为现行控者,其余的控者应处于空闲状态。当现行控者工作完成后,在一定条件下可以将控制权转交给其他控者。在各控者中只允许有一个系统控者,该系统控者有权通过发出接口清除命令IFC,终止现行控者的工作,自己接过控制权。在多数的自动测试系统中,往往只有一个控者,那么这时的控者即是现行控者又是系统控者,所以称它为单一控者。

   (7)数传方式。标准接口系统的数据传输方式可以概括为:字节串行,位并行,双向异步传输,三线握手。数据传输通常是通过8根信号线将1个字节发送出去,当所有接收器都已可靠接收后,再发出第2个字节,即字节与字节是按时间顺序一个接一个地串行发送与接收,而字节的各个位是同时出现在总线上的,在时间上一个字节的各个位是并行的。

  在总线上看消息的传递方向是双向的,只不过双向不能同时进行。对于接收消息的各器件来说,可能有快有慢,是异步进行的。异步是指系统中不采用统一的时钟来控制数传速度,而是由发送数据与接收数据的仪器之间相互直接握手协商来控制数据传输速度。这种数据传输方式既兼顾速度,又能使同一系统中的高速器件和低速器件协调工作。

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