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1、一、一、GPGPIBIB标准接口系统概述标准接口系统概述GPGPIBIB标准接口的基本特性、标准接口的基本特性、GPGPIBIB标准接口的总线结构、标准接口的总线结构、三线挂钩原理三线挂钩原理二二、GP-IBGP-IB标准接口系统的运行标准接口系统的运行借助一个简单的自动测试系统来说明借助一个简单的自动测试系统来说明 3.2 GP3.2 GPIBIB通用总线接口通用总线接口一、一、GPGPIBIB标准接口系统概述标准接口系统概述GPGPIBIB即即通用接口总线（通用接口总线（General Purpose General Purpose Interface BusInterface Bus）是
2、国际上通用的仪器接口标准。目是国际上通用的仪器接口标准。目前生产的智能仪器几乎无例外的配有前生产的智能仪器几乎无例外的配有GPGPIBIB标准接标准接口。口。国际通用的仪器接口标准最初由美国国际通用的仪器接口标准最初由美国HHewlett ewlett P Packardackard公公司研制，称为司研制，称为HPHPIBIB标准，标准，19751975年年IEEEIEEE在此基础在此基础上加以改进，将其规范化为上加以改进，将其规范化为IEEEIEEE488488标准予以推标准予以推荐。荐。19771977年年IECIEC又通过国际合作命名为又通过国际合作命名为IECIEC625625国国际标
3、准。此后，这同一标准便在文献资料中使用了际标准。此后，这同一标准便在文献资料中使用了HPHPIBIB，IEEE-488IEEE-488，GPGPIBIB，IECIECIBIB等多种称等多种称谓，但日渐普遍使用的名称是谓，但日渐普遍使用的名称是GPGPIBIB。一、一、GP-IB标准接口系统的基本特性标准接口系统的基本特性该标准包括该标准包括接口接口和和总线总线两部分。两部分。接口部分接口部分:由各种逻辑电路组成由各种逻辑电路组成,与各仪器装与各仪器装置置安装在一起安装在一起,用于对传送的信息进行发送、接用于对传送的信息进行发送、接收收、编码和译码。、编码和译码。总线部分总线部分:是一条无源的多
4、芯电缆是一条无源的多芯电缆,用作传输用作传输各各种消息。种消息。在一个在一个在一个在一个GPGPIBIB标准接口总线系统中，要进行有效标准接口总线系统中，要进行有效标准接口总线系统中，要进行有效标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络，至少有的通信联络，至少有的通信联络，至少有的通信联络，至少有“讲者讲者讲者讲者”、“听者听者听者听者“、“控者控者控者控者”三三三三类仪器类仪器类仪器类仪器装置。装置。装置。装置。讲者讲者:是通过总线发送仪器消息的仪器装置。如测量仪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。器、数据采集器、计算机等。听者听者:是通过总线接受由讲者发出消
5、息的装置。如打印是通过总线接受由讲者发出消息的装置。如打印 机、信号源等机、信号源等.控者控者:是数据传输过程中的组织者和控制者。如计算是数据传输过程中的组织者和控制者。如计算 机。机。对于系统中的某一台装置可以具有三要素对于系统中的某一台装置可以具有三要素(讲者讲者,听听者者,控者控者)中的一个，二个或全部。中的一个，二个或全部。GP-IB系统中的计算系统中的计算机一般同时具有讲者、听者、控者的功能。机一般同时具有讲者、听者、控者的功能。GPGPIBIB标准接口系统的基本特性如下：标准接口系统的基本特性如下：可以用一条总线互相连接若干台装置，以组成一个可以用一条总线互相连接若干台装置，以组成
6、一个自动测试系统。系统中装置的数目最多不超过自动测试系统。系统中装置的数目最多不超过1515台，互连总线的长度不超过台，互连总线的长度不超过20m20m。数据传输采用并行、串行、三线联锁挂钩技术、双数据传输采用并行、串行、三线联锁挂钩技术、双向异步传输方式，其最大传输率不超过向异步传输方式，其最大传输率不超过1 1兆字节每兆字节每秒。秒。总线上传输的消息采用负逻辑。低电平（总线上传输的消息采用负逻辑。低电平（0.8V0.8V）为逻辑）为逻辑1 1，高电平（，高电平（2.0V2.0V）为逻辑）为逻辑0 0。一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。2 2
7、、GPGPIBIB标准接口的总线结构标准接口的总线结构 总线是一条总线是一条2424芯电缆，其中芯电缆，其中1616条为信号线，其条为信号线，其余为地线和屏蔽线余为地线和屏蔽线。电缆两端是双列。电缆两端是双列2424芯叠式结构芯叠式结构插头。插头。总线上传递的各种信息称为消息。总线上传递的各种信息称为消息。接口消息：接口消息：是指用于管理接口部分完成各种接口功是指用于管理接口部分完成各种接口功能的信息，它由控者发出而只被接口部分所接收和能的信息，它由控者发出而只被接口部分所接收和使用。使用。仪器消息：仪器消息：是与仪器自身工作密切相关的信息，是与仪器自身工作密切相关的信息，它只被仪器部分所接收
8、和使用，虽然仪器消息通过它只被仪器部分所接收和使用，虽然仪器消息通过接口功能进行传递，但它不改变接口功能的状态。接口功能进行传递，但它不改变接口功能的状态。接口消息和仪器消息的传递范围如图接口消息和仪器消息的传递范围如图3-2所示。所示。GPGPIBIB标准接口总线中的标准接口总线中的标准接口总线中的标准接口总线中的1616条信号线按功能分为条信号线按功能分为条信号线按功能分为条信号线按功能分为以下三组：以下三组：以下三组：以下三组：（1）8条双向数据总线（条双向数据总线（DIO1DIO8）其作用是传递仪器消息和大部分接口消息，其作用是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
9、一标准没有包括数据、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，因此必须用其专门的地址总线和控制总线，因此必须用其余两组信号线来区分数据总线上信息的类型。余两组信号线来区分数据总线上信息的类型。（2）3条数据挂钩联络线（条数据挂钩联络线（DAV、NRFD和和NDAC）其作用是控制数据总线的时序，以保证数据总其作用是控制数据总线的时序，以保证数据总线能正确、有节奏的传输信息，这种传输技术线能正确、有节奏的传输信息，这种传输技术称为三线挂钩技术。称为三线挂钩技术。这这这这3 3条挂钩联络线的定义如下：条挂钩联络线的定义如下：条挂钩联络线的定义如下：条挂钩联络线的定义如下：DAVDAV（D
10、ATA VALIDDATA VALID）数据有效线：）数据有效线：）数据有效线：）数据有效线：当数据线上出当数据线上出当数据线上出当数据线上出现有效的数据时，讲者置现有效的数据时，讲者置现有效的数据时，讲者置现有效的数据时，讲者置DAVDAV线为低（负逻辑），线为低（负逻辑），线为低（负逻辑），线为低（负逻辑），示意听者从数据线上接收数据。示意听者从数据线上接收数据。示意听者从数据线上接收数据。示意听者从数据线上接收数据。NRFDNRFD（NOT READY FOR DATANOT READY FOR DATA）数据未就绪线：）数据未就绪线：）数据未就绪线：）数据未就绪线：只要被指定为听者的听
11、者中有一个尚未准备好接收只要被指定为听者的听者中有一个尚未准备好接收只要被指定为听者的听者中有一个尚未准备好接收只要被指定为听者的听者中有一个尚未准备好接收数据，数据，数据，数据，NRFDNRFD线就为低，示意讲者暂不要发出信息。线就为低，示意讲者暂不要发出信息。线就为低，示意讲者暂不要发出信息。线就为低，示意讲者暂不要发出信息。NDACNDAC（NOT DATA ACCEPTEDNOT DATA ACCEPTED）数据未收到线：）数据未收到线：）数据未收到线：）数据未收到线：只要被指定为听者中有一个尚未从数据总线上接收只要被指定为听者中有一个尚未从数据总线上接收只要被指定为听者中有一个尚未从
12、数据总线上接收只要被指定为听者中有一个尚未从数据总线上接收完数据，完数据，完数据，完数据，NDACNDAC就为低，示意讲者暂不要撤掉数据就为低，示意讲者暂不要撤掉数据就为低，示意讲者暂不要撤掉数据就为低，示意讲者暂不要撤掉数据总线上的信息。总线上的信息。总线上的信息。总线上的信息。3 3 3 3）5 5 5 5条接口管理控制线（条接口管理控制线（条接口管理控制线（条接口管理控制线（ATN ATN ATN ATN、IFCIFCIFCIFC、REN REN REN REN、EOIEOIEOIEOI和和和和 SRQSRQSRQSRQ）其其其其作用作用作用作用是控制是控制是控制是控制GPGPGPGPI
13、BIBIBIB总线接口的状态。总线接口的状态。总线接口的状态。总线接口的状态。这这这这5 5 5 5条接口管理控制线的定义如下：条接口管理控制线的定义如下：条接口管理控制线的定义如下：条接口管理控制线的定义如下：ATNATN（AttentionAttention）注意线：）注意线：）注意线：）注意线：此线由控制者使用，用来指明数据线上数据的类型。此线由控制者使用，用来指明数据线上数据的类型。此线由控制者使用，用来指明数据线上数据的类型。此线由控制者使用，用来指明数据线上数据的类型。当当当当ATN ATN ATN ATN 为为为为1 1 1 1时，数据总线上的信息是由控制者发出时，数据总线上的信
14、息是由控制者发出时，数据总线上的信息是由控制者发出时，数据总线上的信息是由控制者发出的接口信息（命令、设备地址等）这时，一切设备的接口信息（命令、设备地址等）这时，一切设备的接口信息（命令、设备地址等）这时，一切设备的接口信息（命令、设备地址等）这时，一切设备均要接收这些消息。均要接收这些消息。均要接收这些消息。均要接收这些消息。当当当当ATNATNATNATN为为为为0 0 0 0时，数据总线上的信息时受命为讲者的设时，数据总线上的信息时受命为讲者的设时，数据总线上的信息时受命为讲者的设时，数据总线上的信息时受命为讲者的设备发出的仪器消息（数据、设备的控制命令等），一切备发出的仪器消息（数据
15、、设备的控制命令等），一切备发出的仪器消息（数据、设备的控制命令等），一切备发出的仪器消息（数据、设备的控制命令等），一切受命为听者的设备都必须听。受命为听者的设备都必须听。受命为听者的设备都必须听。受命为听者的设备都必须听。IFC(Interface Clear)接口清除线：接口清除线：此线由控者使用，当此线由控者使用，当IFC为为1时，整个接口时，整个接口系统恢复到初始状态。系统恢复到初始状态。REN(Remote Enabel)远程控制线：远程控制线：此线由控者使用，当此线由控者使用，当REN为为1时，仪器可能时，仪器可能处于远程工作状态，从而封锁设备面板的处于远程工作状态，从而封锁设备
16、面板的手工操作。当手工操作。当REN为为0时，仪器处于本地方时，仪器处于本地方式。式。SRQ(Service Request)SRQ(Service Request)服务请求线：服务请求线：服务请求线：服务请求线：所有设备都所有设备都所有设备都所有设备都与这条线与这条线与这条线与这条线“线或线或线或线或”在一起，任一设备将此线变为低在一起，任一设备将此线变为低在一起，任一设备将此线变为低在一起，任一设备将此线变为低态（态（态（态（SRQSRQ1 1），即表示向控者提出服务请求，然），即表示向控者提出服务请求，然），即表示向控者提出服务请求，然），即表示向控者提出服务请求，然后控者再通过依次查询
17、确定提出请求的设备。后控者再通过依次查询确定提出请求的设备。后控者再通过依次查询确定提出请求的设备。后控者再通过依次查询确定提出请求的设备。EOI(End Or Identity)EOI(End Or Identity)结束或识别线：结束或识别线：结束或识别线：结束或识别线：此线与此线与此线与此线与ATNATN配合使用，当配合使用，当配合使用，当配合使用，当EOIEOI为为为为1 1，ATNATN为为为为0 0时，表示讲者已传时，表示讲者已传时，表示讲者已传时，表示讲者已传递完一组数据；当递完一组数据；当递完一组数据；当递完一组数据；当EOIEOI为为为为1 1，ATNATN为为为为1 1时，
18、表示控者时，表示控者时，表示控者时，表示控者要进行识别操作，要求设备把他们的状态放在数据要进行识别操作，要求设备把他们的状态放在数据要进行识别操作，要求设备把他们的状态放在数据要进行识别操作，要求设备把他们的状态放在数据线上。线上。线上。线上。3 3、三线挂钩原理、三线挂钩原理假定地址已发送，听者和讲者均已受命。假定地址已发送，听者和讲者均已受命。三线挂钩过程如下：三线挂钩过程如下：（1 1）听者使）听者使）听者使）听者使NRFDNRFD为高电平，表示已做好接收数据的为高电平，表示已做好接收数据的为高电平，表示已做好接收数据的为高电平，表示已做好接收数据的准备，由于总线上所有的听者是准备，由于
19、总线上所有的听者是准备，由于总线上所有的听者是准备，由于总线上所有的听者是“线或线或线或线或”连接至连接至连接至连接至NRFDNRFD线上的，因此只要有一个听者做好准备，线上的，因此只要有一个听者做好准备，线上的，因此只要有一个听者做好准备，线上的，因此只要有一个听者做好准备，NRFDNRFD接呈低电平。接呈低电平。接呈低电平。接呈低电平。（2 2）讲者发现）讲者发现）讲者发现）讲者发现NRFDNRFD呈高电平后，就把数据放在呈高电平后，就把数据放在呈高电平后，就把数据放在呈高电平后，就把数据放在DIODIO线线线线上，并令上，并令上，并令上，并令DAVDAV为低电平，表示为低电平，表示为低电
20、平，表示为低电平，表示DIODIO线上的数据已经稳线上的数据已经稳线上的数据已经稳线上的数据已经稳定且有效。定且有效。定且有效。定且有效。（3 3）听者发现）听者发现）听者发现）听者发现DAVDAV线呈低电平后，就令线呈低电平后，就令线呈低电平后，就令线呈低电平后，就令NRFDNRFD也呈低也呈低也呈低也呈低电平，表示准备接收数据。电平，表示准备接收数据。电平，表示准备接收数据。电平，表示准备接收数据。（4）在接收数据的过程中，）在接收数据的过程中，NDAC线一直保线一直保持低电平，直至每个听者都接收完数据，持低电平，直至每个听者都接收完数据，才上升为高电平。所有听者也是才上升为高电平。所有听
21、者也是“线或线或”接到接到NDAC线上。线上。（5）当讲者检出）当讲者检出DAV为高电平，就令为高电平，就令NDAC再次变为低电平，以准备进行下一个循环再次变为低电平，以准备进行下一个循环过程。过程。显然三线挂钩技术可以协调快慢不同的设备显然三线挂钩技术可以协调快慢不同的设备可靠地在总线上进行信息传递。可靠地在总线上进行信息传递。二、二、GP-IBGP-IB标准接口系统的运行标准接口系统的运行下面借助一个简单的自动测试系统来说明下面借助一个简单的自动测试系统来说明GP-IBGP-IB标准接口系统运行的大致过程。标准接口系统运行的大致过程。图图3-4为一个用于数据采集的自动测试系统框为一个用于数
22、据采集的自动测试系统框图。系统的测试目标是测试火箭上若干部位图。系统的测试目标是测试火箭上若干部位上的压力。数百个压力传感器安置在被测火上的压力。数百个压力传感器安置在被测火箭的各测试点上，在计算机的控制下，扫描箭的各测试点上，在计算机的控制下，扫描器将顺序采集到传感器输出信号送往电桥，器将顺序采集到传感器输出信号送往电桥，电桥将输出的模拟量送给数字电压表去测电桥将输出的模拟量送给数字电压表去测量，数字电压表又将输出的数字量送给计算量，数字电压表又将输出的数字量送给计算机处理，最后由打印机将处理后的结果打印机处理，最后由打印机将处理后的结果打印出来。出来。系统运行的大致工作流程如下：系统运行的
23、大致工作流程如下：（1 1）控制器通过）控制器通过C C功能发出功能发出RENREN（远程控制线）消息，使（远程控制线）消息，使系统中所有装置都处于控者的控制之下。系统中所有装置都处于控者的控制之下。（2 2）控制器通过）控制器通过C C功能发出功能发出IFCIFC（接口清除线）消息，使系（接口清除线）消息，使系统中所有装置都处于初始状态。统中所有装置都处于初始状态。（3 3）控制器发出扫描器的听地址，扫描器接收寻址后成为）控制器发出扫描器的听地址，扫描器接收寻址后成为听者。听者。（4 4）控制器通过）控制器通过T T功能向扫描器发出一个程控命令，使扫描功能向扫描器发出一个程控命令，使扫描器选
24、择一个指定的传感器。器选择一个指定的传感器。（5 5）控制器发出通令，取消扫描器的听受命状态。）控制器发出通令，取消扫描器的听受命状态。（6 6）控制器发出电桥的听地址，电桥接收寻址成为听者）控制器发出电桥的听地址，电桥接收寻址成为听者后，就接收由选定选定传感器送来的数据。后，就接收由选定选定传感器送来的数据。（7 7）控制器通令，取消电桥的听受命状态。）控制器通令，取消电桥的听受命状态。（8 8）控制器发出电桥的讲地址，使电桥成为讲者；又发出数）控制器发出电桥的讲地址，使电桥成为讲者；又发出数字电压表的听地址，使数字电压表成为听者。于是数字电压字电压表的听地址，使数字电压表成为听者。于是数字
25、电压表便测量电桥送来的测量信号。表便测量电桥送来的测量信号。（9 9）控制器又发出通令，取消听受命状态。）控制器又发出通令，取消听受命状态。（1010）控制器又发出数字电压表的讲地址，电桥讲者资格被）控制器又发出数字电压表的讲地址，电桥讲者资格被自动取消，数字电压表成为讲者。自动取消，数字电压表成为讲者。（1111）控制器使自己成为听者，于是数字电压表的测量结果）控制器使自己成为听者，于是数字电压表的测量结果就送至计算机。就送至计算机。（1212）计算机处理完测量数据后，它又作为控者清除接口，）计算机处理完测量数据后，它又作为控者清除接口，并发出打印机的听地址。并发出打印机的听地址。（1313）打印机打印计算机送来的数据。）打印机打印计算机送来的数据。（1414）打印机打印完数据后，控制器又选择下一个）打印机打印完数据后，控制器又选择下一个压力传感器，开始新的循环。压力传感器，开始新的循环。