1、电子工业出版社电子工业出版社智能仪器智能仪器第五章智能仪器的通信接口设计第五章智能仪器的通信接口设计第第5 5章章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计主要内容主要内容5.1 5.1 并行通信接口并行通信接口5.2 5.2 串行通信接口串行通信接口5.3 5.3 现场总线技术现场总线技术智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计1. 1. 通用总线通用总线3. 3. 现场总线现场总线重点2. 2. 串行接口总线串行接口总线 返 回4. 4. 以太网以太网智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计主要有并行通信接口、串行通信
2、接口、现场总线接口和以太网接口等。为方便各种仪器之间的通信，一般采用标准通信接口。 下 页上 页主要接口方式返 回在实际的测量和控制过程中，智能仪器和智能仪器之间、智能仪器与计算机之间需要进行各种信息的交换和传输，这种信息的交换和传输通过仪器的通信接口按照一定的协议实现。 是各仪器之间或仪器与计算机之间进行信息交换和传输的联络装置 通信接口概述概述智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回注意：本章介绍智能仪器较常用的标准总线，主要有GP-IB通用接口总线、RS232C串行总线、RS422/485串行总线、USB通用串行总线、CAN总线等 。智
3、能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回智能仪器中的公共数字传输通道称为总线（Bus）总线按连接范围划分片间总线（局部总线） 内部总线（系统总线） 外部总线（通信总线） 主要用于芯片级的互连 用以实现系统与各种扩展插件板之间的相互连接 主要用于仪器间的互连 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回内总线（System Bus） 是系统内部各模块的公共信息通道。 各模块的设计可通用化；具有互换性，损坏一部分只须更换该部分即可；只要留有足够的插口，随时可扩展系统的功能；改变其中一些模块可以改变仪器
4、的功能采用内总线的优点：采用内总线的优点：智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计目目前前常常用用的的内内总总线线S-100 S-100 STD STD 是美国公司是美国公司19761976年年提出适应于提出适应于Intel 8080CPUIntel 8080CPU系列的总系列的总线，共线，共100100条，其中条，其中1616条数据线；条数据线；2424条地址线；条地址线；1111条控制线；条控制线；8 8条条DMADMA线；线；8 8条状态线；条状态线；8 8条矢量中断线；条矢量中断线；9 9条电条电源线地线；源线地线；1616条其他用途信号线；条其他用途
5、信号线；主要缺陷是布线不太合理、时钟信主要缺陷是布线不太合理、时钟信号位于控制信号中间，容易产生干号位于控制信号中间，容易产生干扰、地线少、引脚多、几何尺寸大、扰、地线少、引脚多、几何尺寸大、易变形，目前已极少用。易变形，目前已极少用。 是美国是美国Pro-logPro-log公司公司19791979年提出年提出用于工业控制微型计算机的标准系统总用于工业控制微型计算机的标准系统总线。按工业现场标准设计，具有较好的线。按工业现场标准设计，具有较好的兼容性，电路板采用小板结构，高度模兼容性，电路板采用小板结构，高度模块化，结构简单，品种齐全，价格低廉，块化，结构简单，品种齐全，价格低廉，性能良好。
6、支持多微处理器系统。共性能良好。支持多微处理器系统。共5656条线，其中条线，其中6 6条逻辑电源线；条逻辑电源线； 8 8条数据条数据线；线；1616条地址线；条地址线；2222条控制线；条控制线；4 4条辅条辅助电源线。适合于助电源线。适合于8 8位机，位机，8080年代开始年代开始在我国流行，现在应用较少在我国流行，现在应用较少. .PhilipsPhilips公司于公司于8080年代推出的二线串年代推出的二线串行通信总线广泛应用于系统内部模块行通信总线广泛应用于系统内部模块或芯片之间的内总线，在单片机系统或芯片之间的内总线，在单片机系统中应用广泛中应用广泛下 页上 页返 回SPI SP
7、I 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回 片内总线一般由芯片制造厂商定义，对外提供的连线均通过芯片的管脚实现，对智能仪器设计的影响不大。内部总线的种类相对较为统一， 总线是其中的典型代表。CI2CI2 外部总线的种类则比较广泛，由于涉及智能仪器与智能仪器之间，智能仪器和通用计算机之间通信的问题，根据通信性质、通信技术和通信距离的不同，有多种多样的总线可供选择。GP-IB通用并行总线、RS-232C、RS-485和USB (Universal Serial Bus) 等串行总线、CAN现场总线。总线在多个领域应用广泛。举例：举例：智能仪器智
8、能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计总线总线 按数据传输特按数据传输特点点划分划分并行总线并行总线 串行总线串行总线 指多个数据位同时传输或接收，可分为指多个数据位同时传输或接收，可分为不同位数（宽度）的并行总线（如不同位数（宽度）的并行总线（如8 8位、位、1616位位等），当距离较近而且要求传输速率较高时等），当距离较近而且要求传输速率较高时通常采用此总线传输方式通常采用此总线传输方式 数据逐位传输，发送或接收数据最多只需两根导线，其数据逐位传输，发送或接收数据最多只需两根导线，其一用于发送，另一用于接收；串行通信采用不同的工作方式，一用于发送，另一用于接收；串
9、行通信采用不同的工作方式，还可将发送和接收二线合一，具有经济实用的特点，当设备还可将发送和接收二线合一，具有经济实用的特点，当设备距离较远时通常采用串行总线方式。距离较远时通常采用串行总线方式。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计相同条件下：相同条件下：串行传输速度并行传输速度串行传输速度并行传输速度注意：智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回上述的各种外部总线都有很多厂商推出了相应的通信接口，有些接口已经直接在芯片级予以实现，使用非常方便。 随着新技术、新的通信手段的发展，新的通信接口还会不断涌现。
10、综述：智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计l通用接口总线GP-IB（General Purpose Interface Bus） 目前大多数智能检测仪器带有通用接口总线GP-IB 5.1 5.1 并行总线并行总线它最早由美国HP公司研制，称:HP-IB标准。 1975年IEEE将其改进，规范化为IEEE-488标准，1977年IEC又将其命名为IEC-625国际标准，目前多称其为:GP-IB。 5.1.1 5.1.1 通用接口总线通用接口总线智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计1、通过一条总线将多台仪器互联，组成自动测
11、试系统。系统中可以连接的仪器不超过15台，互连总线的长度不超过20米。 适应于轻微干扰的试验室或现场，可用于智能检测、计算机、导航、通信等领域。 基本特性2 2、数据传送采用位并行、字节串行的双向异步传输方式，最大传输速率不超过1兆字节/每秒。3 3、总线上传输的消息采用负逻辑，即低电平（、总线上传输的消息采用负逻辑，即低电平（0.8V0.8V）为逻）为逻辑辑“1”1”，高电平（，高电平（2.0V2.0V）为逻辑）为逻辑“0”0”。4 4、采用单字节地址时可有、采用单字节地址时可有3131个讲地址和个讲地址和3131个听地址；采用双个听地址；采用双字节地址时可有字节地址时可有961961个讲地
12、址和个讲地址和961961个听地址。个听地址。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计协议中用到的术语 是对系统控制的设备，能发出各种命令、地址，也能接收其他仪器发来的信息。1、控者、讲者、听者l控者 控者能对总线进行接口管理，规定每台仪器的具体操作。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计一个系统可有多个控者，但每一时刻只能有一个控者起作用。 是产生和向总线发送仪器消息（即测量数据和状态信息）的设备。 l讲者 一个系统中可有两个以上的讲者，但每一时刻只能有一个讲者起作用，若有多个讲者同时将数据放于总线上，会引起数据传输的混
13、乱。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计是接收总线上传来的数据的设备， l听者 一个系统内可同时有多个听者工作，同时接收总线上的数据。 控者、讲者、听者是所有传输过程中必不可少的三个设备，在一个系统中控者、讲者、听者的身份可根据系统的功能和所要完成的任务而改变。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回2、消息是各台仪器之间通过接口总线传输的各种信息。 仪器之间的通信即为发送和接收消息的过程。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计消息按使用信号线的条数可分为单线消息和
14、多线消息。 单线消息：指用一条信号线传送消息 多线消息：指用两条以上的信号线传送消息 多线仪器消息多线接口消息智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 多线仪器消息与仪器特性密切相关，由设计者选择 多线接口消息分为通用命令、寻址命令和地址三大类 通用命令由控者发出，所有设备必须听并且执行。 寻址命令由控者发出，只有被寻址的设备才能听。地址分为听地址、讲地址和副地址。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计消息按来源可分为远地消息和本地消息。 远地消息：指经总线传送的消息，规定用三个大写字母表示 本地消息：指由设备本身产生的只能
15、在设备内部传递、不能传送到总线的消息，用小写字母表示。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计消息按用途可分为接口消息和仪器消息。 接口消息：用于管理系统接口的消息，只能在相关设备的接口部分和总线之间传递，被接口功能利用和处理，通过各种命令、地址使接口功能的状态发生变化，不允许传到仪器功能部分。 仪器消息：与仪器功能有关的消息，在仪器功能之间传送，由仪器功能利用和处理，不改变接口功能和状态，如测量数据等。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回其关系如图所示 图5.1 接口消息和仪器消息智能仪器智能仪器第
16、五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回仪器功能与接口功能 仪器功能是把收到的控制信息变成仪器的实际动作 ，如调节频率、调节信号的电平等，与常规仪器设备的功能相同。不同的测量仪器其仪器功能相差很多。 自动测试系统的任一仪器设备分仪器和接口两部分 接口功能是完成系统中各仪器设备之间正确通信、确保系统正常工作的能力。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计GPIB标准接口的总线结构 GP-IB标准接口系统包括接口接口和总线总线两部分 接口部分接口部分由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传输的信息发送、接收、编码和译
17、码 总线部分总线部分是一条无源的24芯电缆，用于传输各种消息，接口系统结构如图5.2所示 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计图5.2 GP-IB标准接口系统结构智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回 24条线又包含8条数据线、3条挂钩联络线及5条接口管理线共16条信号线，其余为地线及屏蔽线。各信号线定义如下： 8 8条双向数据线：条双向数据线： DIO1DIO8，传递数据、命令及地址。 3 3条数据挂钩联络线条数据挂钩联络线： 控制数据总线的时序，保证数据总线能正确传输信息。智能仪器智能仪器第五章第五
18、章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回 DAVDAV（Data ValidData Valid）数据有效线，）数据有效线，低电平表示有效，当数据低电平表示有效，当数据线上出现有效数据时，讲者置其为低电平，示意听者从数据线上出现有效数据时，讲者置其为低电平，示意听者从数据线上接收数据。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，被指定的听被指定的听者中只要有一个未准备好接收数据，者中只要有一个未准备好接
19、收数据，NRFDNRFD就为低，示意讲就为低，示意讲者暂不要发出信息。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，被指定的听者被指定的听者中只要有一个听者未从数据总线上收到数据时为低，示意中只要有一个听者未从数据总线上收到数据时为低，示意讲者保持数据线上的信息。讲者保持数据线上的信息。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 三线挂钩原理 在GPIB系统中，每传递一个字节的数据信息，源方（讲者与控者）与受方（听者）之间都要进行一次三线挂钩过程。假定地址已发送，听者和
20、讲者均已受命。三线挂钩过程如下假定地址已发送，听者和讲者均已受命。三线挂钩过程如下：智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 三线联络的基本过程如图三线联络的基本过程如图5-35-3所示，图中带圈的数字表示所示，图中带圈的数字表示联络的时间顺序。下面说明三线联络的过程。联络的时间顺序。下面说明三线联络的过程。 原始状态：原始状态：讲者置讲者置DAVDAV线为高，听者置线为高，听者置NRFDNRFD和和NDACNDAC线线为低，然后讲者检测为低，然后讲者检测NRFDNRFD和和NDACNDAC，如均为低（不允许均为，如均为低（不允许均为高）高）; ; 准备状态：
21、准备状态：讲者要把发送的数据字节送到讲者要把发送的数据字节送到DIO1DIO1DIO8DIO8上上。当确认各听者都已做好接收数据的准备，即。当确认各听者都已做好接收数据的准备，即NRFDNRFD线为高线为高，且数据总线，且数据总线DIODIO上的数据稳定之后，讲者使上的数据稳定之后，讲者使DAVDAV线变低，线变低，告知听者在告知听者在DIODIO线上有有效数据。线上有有效数据。三线联络的基本过程三线联络的基本过程智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 接受数据：接受数据：作为对作为对DAVDAV变低的回答，最快的听者把变低的回答，最快的听者把NRFDNRF
22、D线线拉低，表示它因当前的字节而变忙，即开始接收数据。最拉低，表示它因当前的字节而变忙，即开始接收数据。最早接收完数据的听者欲使早接收完数据的听者欲使NDACNDAC线变高线变高( (如图中虚线所示如图中虚线所示) )，但，但因其他听者尚未接收完，故因其他听者尚未接收完，故NDACNDAC线仍保持为低，只有当所有线仍保持为低，只有当所有的听者接收到此字节后，的听者接收到此字节后，NDACNDAC线变高。在讲者确认线变高。在讲者确认NDACNDAC线线为高后，升高为高后，升高DAVDAV线，并撤掉总线上的数据。线，并撤掉总线上的数据。 听者确认听者确认DAVDAV线为高之后，置线为高之后，置ND
23、ACNDAC为低，至此完成了传为低，至此完成了传送一个字节数据的三线联络过程。送一个字节数据的三线联络过程。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计三线联络的基本原则三线联络的基本原则 对于讲者：对于讲者：只有当接收者即受者都做好了接收消息的只有当接收者即受者都做好了接收消息的准备，才能宣布送到数据线上的消息是有效的；准备，才能宣布送到数据线上的消息是有效的； 只有所有只有所有受者都接收完以后，才能撤销数据线上的消息。受者都接收完以后，才能撤销数据线上的消息。 对于听者：对于听者：只有确知数据线上的消息是自己应该接收的，只有确知数据线上的消息是自己应该接收的，
24、并且在源者宣布数据有效时才能接收。并且在源者宣布数据有效时才能接收。 三线联络实际上就是利用三线联络实际上就是利用DAVDAV、NRFDNRFD、NDACNDAC三根线的互三根线的互锁联络操作来保证信息在总线上的准确、可靠、无误的传递。锁联络操作来保证信息在总线上的准确、可靠、无误的传递。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 5条接口管理线：控制总线接口的状态。 ATN（Attention）注意线，由控者使用，指明数据线上的数据类型，ATN为低电平，表示数据线D1D8上的信息是控者发出的接口消息，ATN为高电平，表示D1D8为讲者发出的仪器消息。 IFC（
25、Interface Clear）接口清除线，由控者使用，IFC为低电平时，接口系统复位。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 REN（Remote Enable）远程控制线，由控者使用，REN为低电平，表示仪器处于远程工作状态，面板手工操作停用；REN为高电平表示仪器处于本地工作方式。 SRQ（Service Request）服务请求线，所有设备均可发出，SRQ为低电平时表示向控者申请服务。 EOI（End Or Identify）结束或识别线，EOI与ATN配合使用，在EOI为高、ATN为低时表示讲者已传完一组数据；在EOI为高、ATN为高时，表示控者要
26、进行识别操作，要求设备将其状态放在数据线上。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回GP-IB标准规定了十种功能： 1 1）控者功能（）控者功能（Controller FunctionController Function） 简称控（C）功能，产生对系统的管理消息，发布各种通用命令，指定数据传输过程中的讲者和听者，进行串行或并行点名，接受其他仪器的服务请求和状态数据。 2 2）讲者功能（）讲者功能（Talker FunctionTalker Function） 简称讲（T）功能，由控者指定某仪器为讲者时，它才具有讲功能，将测量数据或状态信息等
27、通过接口发送给其他仪器。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计3 3）听者功能（）听者功能（Listener FunctionListener Function） 简称听（L）功能，所有仪器都必须设置听功能。当仪器被指定为听者时具有听功能，此时从总线接收控者的程控命令和讲者的测量数据、显示数据。 在自动测控系统中，为了进行有效的信息传递，一般 “控者”、“讲者”和“听者”三种基本功能是系统中必不可少的。此外，为了使系统传送的信息准确、可靠，协议中采用三线技术，设置了源挂钩功能和受者挂钩功能。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接
28、口设计下 页上 页返 回4 4）源挂钩功能（）源挂钩功能（Source Handshake FunctionSource Handshake Function） 简称SH功能。讲者和控者必须配置源挂钩功能，为讲者和控者功能服务，用于在数据传输过程中源方向受方进行联络。5 5）受者挂钩功能）受者挂钩功能 （Accepter Handshake FunctionAccepter Handshake Function） 简称AH功能。主要为听者服务，用于数据传输过程中受方向源方进行联络。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回其他五种具有管理能力的
29、接口功能。其他五种具有管理能力的接口功能。6 6）服务请求功能（）服务请求功能（Service Request FunctionService Request Function） 简称SR功能，指系统中某设备向控者提出服务请求的功能。当仪器在运行时遇到请求向总线输出测量数据或出现故障需请求控者处理时，向控者发出服务请求的信息。 7 7）并行点名功能（）并行点名功能（Parallel Poll FunctionParallel Poll Function） 简称PP功能，是控者为快速查询请求服务仪器而设置的点名功能。只有配备有PP功能的仪器才能对控者的并行点名功能作出响应。智能仪器智能仪器第五章
30、第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计8 8）远控）远控/ /本控功能（本控功能（Remote/Local FunctionRemote/Local Function） 简称R/L功能。远控指仪器接收总线发来的程控命令，本控指仪器接收面板按键的人工操作命令。控者可通过总线使配有R/L功能的仪器在远控或本控功能之间选择其一。 9 9）仪器触发功能（）仪器触发功能（Device Trigger FunctionDevice Trigger Function） 简称DT功能，使仪器可从总线接收触发消息，进行触发操作。1010）仪器清除功能（）仪器清除功能（Device Clear Fu
31、nctionDevice Clear Function） 简称DC功能。系统控者通过总线使配备有该功能的仪器同时或有选择的被清除，恢复到初始状态。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 仪器消息与仪器的特性密切相关，难以作出统一的规定，通常由设计者自己选择，只要求其编码格式能被有关仪器所识别。接口消息则应作出统一规定，以确保接口的通用性。单线接口消息通过一条信号线传递，因而无须编码。多线接口消息通过DIO线来传递消息，因而需要统一编码。多线接口消息采用7位编码，如表5-1所示，主要分为通令、指令、地址、副令（副地址）四类。 接口消息及其编码 智能仪器智能仪器
32、第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计表5-1 多线接口信息分类表智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计注：注： 作为作为MLAMLA而被接收，而被接收，MLAMLA为我的听地址；为我的听地址； 作为作为MTAMTA或或OTAOTA而被接收，而被接收，MTAMTA为我的讲地址，为我的讲地址，OTAOTA为其他讲地址；为其他讲地址； 作为作为MSAMSA或或OSAOSA而被接收，而被接收，MSAMSA为我的副地址，为我的副地址，OSAOSA为其他副地址。为其他副地址。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计
33、（1） 通令(Universal Commands) 通令是由控者发出的命令，一切设备都必须听，并遵照执行。通令的特点是所有设备接到通令后，必须接收并使该设备完成一次接口操作。单线消息的通令有ATN、IFC及REN等3个，多线消息的通令有以下几个。 LLO(Local Lockout)LLO(Local Lockout)： 本地封锁，此命令与单线消息REN联合使用，可使设备面板上远地本地开关失去作用。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计DCL(Device clear)： 设备清除，该命令使具有DC功能的设备回到某一预定的状态。SPE(Serial Pol
34、l Enable)： 串行查询可能，此命令使具有服务请求(SRQ=1)功能的各设备置于串行查询模式状态下，用于响应控者进行的串行查询。SPD(Serial Poll Disable)： 串行查询不可能，此命令用于解除设备讲功能的串行查询模式，常用作一个串行查询序列结束标志。PPU(Parallel Poll Unconfigure)： 并行查询不组态，此命令使设备的PP功能取消原先的编组状态而回到空闲态。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计（2） 址令(Addressed Commands) 址令也是控者发出的命令，使被寻址的讲者、听者设备进入某一状态，也
35、有人称之为指令。具体的指令有： GTL(Go To Local)： 进入本地，此命令使被寻址为听者的设备从远地状态返回到本地状态。 SDC(Selective Device Clear)： 选择设备清除，此命令使被寻址为听者的设备返回到预定的初始状态。 PPC(Parallel Poll Configure)： 并行查询组态，设备收到此命令后，能继续接收并行查询可能命令PPE，使设备做出响应并行点名的编组。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计GET(Group Execute Trigger)： 群执行触发，此命令使一个或多个被寻址为听者的设备同时处于某一
36、作用状态(或同时执行某一事先规定的操作)。TCT(Take Control)： 接受控制，此命令使控者把控制权转让给已被寻址为讲者的另一设备。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计（3） 地址和副令(Secondary Commands)/ 副地址(Secondary Address) 地址分为听地址和讲地址。副令/副地址是对主令/主地址的补充。具体的副令有： PPD(Parallel Poll Disable)： 并行查询不可能，此命令是对主令PPC的补充，使已被远控编组的设备取消其编组并回到原始状态。 PPE(Parallel Poll Enable)：
37、 并行查询可能，此命令也是对主令PPC的补充，使已被PPC命令允许其编组的设备按照PPE的特定编码进行编组。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回GP-IBGP-IB接口工作过程接口工作过程 多个设备通过GP-IB接口相连组成一个自动测试系统时，一般控者为带计算机的设备，控者规定讲者和听者。在控者的控制下，执行用户预先编好的程序，在数据线上通过接口消息协调各仪器的接口操作，从而完成仪器信息的传送。 下图是测量某放大器的幅频特性及打印测量结果的原理图。计算机（控者）令信号发生器（听者）产生幅值固定频率可在一定范围内变化的正弦信号，由频率计测出
38、信号的频率，由数字电压表测出放大器的输出幅值，测量多次并将测量结果送给计算机，计算出幅频特性后送给打印机打印。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回 GP-IB总线应用举例智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计1）控制器通过C功能发出REN消息，使系统中所有仪器处于控者控制之下。2）控制器通过C功能发出IFC消息，使系统中所有仪器都处于初始状态。3）控制器发出信号发生器的听地址，信号发生器接收地址后成为听者。工作过程如下：4）控制器通过T功能向信号发生器发出程控命令，使信号发生器输出幅值固定的某一频率范
39、围内的正弦信号。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计5）控制器发出UNL，取消信号发生器的听受命状态。6）控制器发出频率计的听地址，频率计成为听者后测量输入信号的频率。7）控制器发频率计的讲地址，取消频率计的听受命状态，控制器使自己变为听者，接收由频率计发来的频率测量值。8）控制器发数字电压表的听地址，数字电压表成为听者后测量输出信号的幅值。9）控制器发数字电压表的讲地址，取消数字电压表的听受命状态，控制器使自己变为听者，接收由数字电压表发来的幅值测量值。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 上述测量过程可完成一组测量
40、值，不断重复（3）（9）可得到多组测量值。之后控制器计算完幅频特性后，发打印机的听地址，控制器作为讲者把数据送给打印机，并命令打印机打出幅频特性。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回GP-IBGP-IB接口芯片接口芯片 为了使仪器能够挂接在GP-IB总线上，需要为其设计GP-IB接口电路，采用专用接口芯片为设计带来很大方便。 有多家公司生产GP-IB专用接口芯片，其中NI（National Instruments）公司的TNT4882，有100引脚，包含ISA总线接口和完全的GP-IB接口，只需外接40MHz时钟即可使用。 智能仪器智能仪
41、器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回Intel公司生产的8291A接口芯片可实现除“控功能”外的其他9种功能，无须CPU管理可实现3线挂钩时序。 智能仪器的CPU通过访问8291A内部的寄存器组，可方便的完成接口功能设置和数据传送。 8292是实现控者功能的接口芯片，与8291A配合使用能完成通信过程。可将8292与8291A芯片做成GP-IB接口卡，直接插入智能仪器插槽中。 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计下 页上 页返 回另外，为配合8291A和8292芯片使用，增加总线上可以挂接设备的数目，有实现总线收发
42、器功能的8293接口芯片，当需要向总线发送信息时可提高总线的驱动能力；当需要从总线接收信息时，可减轻对负载的效应。这些集成芯片的使用为接口电路的设计带来巨大方便。近年来，串行通信速度不断提高，而且连接简单、成本低、传输距离远，目前有的串行接口已经远远超过了GP-IB的通信速度。GP-IB通信受到串行通信的巨大挑战。 电子工业出版社电子工业出版社智能仪器智能仪器第五章智能仪器的通信接口设计第五章智能仪器的通信接口设计8291A具有用硬件实现除控者之外的其余全部9种标准接口功能；具有自动三线挂钩联络、自动管理接口寻址等能力，大大简化了接口管理软件的设计。 由8个8位写寄存器和8个8位读寄存器组成，
43、这些寄存器相互之间以及与接口功能和译码部件之间通过内部总线进行联系。对8291A的程控就是通过对这些寄存器组进行读写操作来完成的。例如，当8291被寻址为讲者时，就先将数据送到输出寄存器，然后。再进行挂钩操作，把数据送到接口母线上，以便控者进行读取。 一、 8291A接口芯片电子工业出版社电子工业出版社智能仪器智能仪器第五章智能仪器的通信接口设计第五章智能仪器的通信接口设计面向微处理器总线的信号端：面向微处理器总线的信号端：D0D7：双向数据总线，RS0RS2：片内寄存器的选择码输入端，CS：片选输入端，RD，WR ：读、写选通输入端，INT：中断请求输出端，TRIG： 触发输出端，CLOCK
44、： 时钟信号输入端，RESET： 复位信号输入端，DREQ，DACK ：DMA操作请求输出端、响应信号输入端等.面向面向GPGPIBIB标准接口总线的信号端：标准接口总线的信号端：DIO1 DIO8 ：8位标准接口数据总线输入输出端，DAV ，NRFD ，NDAC ：挂钩控制总线信号的输入输出端，ATN，IFC，REN，SRQ，EOI： 为控制管理总线的输入输出端以及双向端口。上述信号端借助于收发器，便能与标准接口系统有效地交换信息。电子工业出版社电子工业出版社智能仪器智能仪器第五章智能仪器的通信接口设计第五章智能仪器的通信接口设计8292接口芯片仅有控者功能，并且它必须与8291联合使用。当
45、两者一起使用时，可以组合成具有全部十种接口功能的标准接口电路。8292实质上是一片8041单片机，片内ROM固化了一段专门的程序，使内部RAM作为专用寄存器组使用，IO端口用来提供总线的各种控制信号及辅助信号，以便与8291A有机地沟通起来，完成控者的功能。 82928292：40脚双列直插封装，引脚安排如图与微处理器相接的信号端主要有：D0D7，CS，RD ，WR，RESET， A0等与GPIB总线相接的信号端有：DAV（双向握手信号，IFC（接口清除信号输出端），TCI，SPI，OBFI， IBFI， SRQ，SRQ等电子工业出版社电子工业出版社智能仪器智能仪器第五章智能仪器的通信接口设计
46、第五章智能仪器的通信接口设计为保证接入系统中每个仪器的接口对总线所具有的驱动能力都能符合特定的要求，接口芯片必须经总线收发器。8293总线收发器是专门为配合8291A，8292接口芯片而设计的。 三、 8293总线收发器 8293内部包括9路收发通道和适应不同工作模式的附加电路， 每路的收发方向可由TR来控制。接收时采用施密特电路以增强抗干扰能力，发送时选用OC方式或三态方式。8293可预置成四种模式之一。智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计8293的工作模式 用OPTA,OPTB这两个脚的逻辑电平的组合，设置8293的工作模式，选择方式如下表：OPTBO
47、PTA模模 式式00模式模式0，讲者，讲者/听者接口控制线听者接口控制线01模式模式1，讲者，讲者/听者接口数据线听者接口数据线10模式模式2，讲者，讲者/听者听者/控者接口控制线控者接口控制线11模式模式3，讲者，讲者/听者听者/控者接口数据线控者接口数据线智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计讲者/听者接口框图 OPTA OPTB OPTA OPTB 8293 8293 MODE0 MODE1 Vcc 18 12 9 9 7 GPIB 总线 8291 19 到 微 处 理 器 DIO1 DIO8 DAV EOI ATN NDAC NRFD SRQ REN
48、 IFC 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计讲者/听者/控者接口框图 OPTA OPTB OPTA OPTB Vcc Vcc 12 6 1 11 8291 8292 8293 8293 MODE3 MODE2 9 7 19 16 到 微 处 理 器 GPIB 总线 电子工业出版社电子工业出版社智能仪器智能仪器第五章智能仪器的通信接口设计第五章智能仪器的通信接口设计智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计 /EOI /ATN T/R1 T/R2 /NDAC /NRFD /SRQ /REN /IFC EOI ATN NDAC
49、 NRFD SRQ REN IFC OPTA OPTB RS0 RS2 /CS /RD /WR INT CLK RSET DREQ /DACK TRIG D0 D7 /DIO1 /DIO8 /DAV T/R1 /ATN /EOI T/R2 /NDAC /NRFD /SRQ /REN /IFC /DIO1 /DIO8 /DAV T/R1 /ATN /EOI DAV OPTA OPTB DIO1 DIO8 Vcc GND GND GND 21 22 19 15 13 12 27 26 19 15 18 17 16 13 12 27 26 25 23 10 5 24 1 4 3 3 4 1 2 10
50、 9 8 6 5 28 35 36 1 26 39 2 38 37 27 25 24 12 19 21 22 23 8 9 10 11 3 4 6 7 5 8291 8293 8293 GPIB 到 微 处 理 器 智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计智能仪器智能仪器第五章第五章 智能仪器的通信接口设计智能仪器的通信接口设计l串行通信串行通信 通信双方的数据沿一根或两根线实现二进制序列的通信双方的数据沿一根或两根线实现二进制序列的传输。传输。 5.2 5.2 串行通信接口串行通信接口 在串行通信中，将传输的数据分解成二进制位，用一条信号线将多个二进制数据位
