Преобразователь интерфейса GPIB-RS-232

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Многие современные измерительные приборы оснащены интерфейсом IEEE488, который на Западе известен как GPIB (General Purpose Interface Bus - интерфейсная шина общего назначения), а в России как КОП (канал общего пользования по ГОСТ 26.003-80). Он позволяет объединять приборы в автоматизированные измерительные комплексы. Но для управления таким комплексом нужен компьютер, оборудованный адаптером этого интерфейса. В типовой комплектации большинства персональных компьютеров он отсутствует, а как самостоятельное изделие стоит недешево. Предлагаемое устройство позволит использовать для управления каналом общего пользования и обменом по нему информацией стандартный СОМ-порт компьютера.

Прежде всего необходимо разобраться с основными принципами работы интерфейса GPIB. Его организацию можно сравнить с деятельностью какой-либо комиссии: председательствующий решает, кто из членов комиссии говорит, а кто слушает. Соответственно к каналу общего пользования к общей шине подключают приборы, работающие в трех режимах: контроллера (controller), говорящего (talker) и слушателя (listener). Слушатель только принимает информацию. Допускается присутствие до 14 слушателей одновременно. Говорящему разрешено передавать информацию. В каждый момент времени допускается присутствие только одного говорящего.

Контроллер (controller) объединяет в себе функции слушателя и говорящего, а помимо этого он способен адресовать все остальные устройства. В состав комплекса приборов, объединенных шиной GPIB, должен входить только один контроллер.

Все устройства соединяются параллельно по 16-ти сигнальным линиям и восьми линиям общего провода. Используется негативная логика: низкий уровень сигнала - лог. 1 (true), высокий уровень - лог. 0 (false). Сигнальные линии делятся на три группы: информационные, синхронизации передачи байтов и управления интерфейсом.

Информационные линии DIO1-DIO8 (ЛД0-ЛД7) образуют восьмиразрядную двустороннюю шину данных. Обычно информация передается в текстовом виде с использованием семиразрядного кода ASCII (American Standard Code for Information Interchange) или его отечественного эквивалента КОИ-7. Например, чтобы передать число 123, поочередно передают ASCII-коды цифр 1 (0110001), 2 (0110010) и 3 (0110011). По шине данных передают также интерфейсные команды, адреса и команды управления устройствами.
Линии синхронизации обеспечивают координацию пересылки восьмиразрядных байтов по шине данных. Благодаря взаимодействию по этим линиям говорящего со слушающим или слушающими, если их несколько, скорость передачи подбирается автоматически, исходя из возможностей активных участников обмена. Таким образом обеспечивается возможность соединять каналом общего пользования приборы с разным быстродействием. Приборы, не участвующие в обмене, остаются пассивными.

Всего имеются три линии синхронизации. Низкий уровень на линии DAV (Data Valid) или СД (Синхронизация данных) устанавливается говорящим только в том случае, если информация, выведенная им на шину данных, достоверна, а от слушателя поступил сигнал готовности ее принять - высокий уровень на линии NRFD (Not Ready For Data) или ГП (Готовность Приема). Низкий уровень (лог. 1) на этой линии означает неготовность к приему. Поскольку выходы сигнала NRFD всех устройств выполнены по схеме "с открытым коллектором" и соединены параллельно, высокого уровня здесь не будет, пока не готов к приему хотя бы один слушатель.

Рис. 1

Аналогичным образом высокий уровень на линии NDAC (Not Data Accepted) или ДП (Данные Приняты) свидетельствует, что слушатель успешно принял информацию. Как и на линии NRFD, высокий уровень на линии NDAC невозможен, пока его не установили все слушатели.

Временные диаграммы цикла пересылки байта показаны на рис. 1, где отмечены следующие характерные моменты времени:

Т_1 - все слушатели готовы принять байт;
Т0 - говорящий сообщает, что вывел байт на шину данных;
T1 - слушатель приступил к приему и обработке байта и сообщает, что пока не готов принять следующий;
Т2 - слушатель принял байт;
Т3 - говорящий сообщает, что байт на шине данных более недействителен;
Т4 - слушатель снимает сигнал завершения приема, готовясь к следующему циклу;
Т5, Т6 - аналогичны Т-1, и То предыдущего цикла.
Пять линий управления интерфейсом предназначены для сообщения подключенным к каналу общего пользования, какие действия предпринимать, в каком режиме находиться и как реагировать на команды. Подробные сведения о назначении этих линий содержит табл. 1.

Таблица 1

Каждому из приборов, объединенных каналом общего пользования, присваивается уникальный адрес. Чтобы обратиться к конкретному прибору, контроллер передает его адрес в командном режиме (при низком уровне на линии ATN). Адрес занимает пять младших разрядов байта и может находиться в интервале 0-30, значение 31 зарезервировано для общих интерфейсных команд. Любой прибор, оснащенный интерфейсом GPIB, имеет средства для установки и изменения своего адреса, например, пять съемных перемычек на задней панели. Разрядами DIO6 и DIO7 адресного байта контроллер задает функциональное назначение прибора. При низком уровне на линии DIO6 это - слушатель, а на линии DIO7 - говорящий.

Рис. 2

Схема разработанного автором преобразователя интерфейса GPIB в RS-232 показана на рис. 2. На разъем Х1 подают переменное или постоянное любой полярности напряжение питания. Диодный мост VD1 выпрямляет его или приводит к нужной полярности, а интегральный стабилизатор доводит до нужного для питания микросхем значения 5 В.

Розетку Х2 подключают к вилке одного из СОМ-портов компьютера. Микросхема DA1 согласует уровни сигналов интерфейса RS-232 с теми, которые принимает и формирует микроконтроллер DD1. Указанное на схеме значение частоты кварцевого резонатора ZQ1 обеспечивает точную установку стандартной скорости обмена информацией с компьютером.

Высокую нагрузочную способность по шине данных интерфейса GPIB (DIO1 - DIO8) обеспечивает микросхема двунаправленного приемопередатчика DD2. При необходимости подключения к каналу общего пользования более пяти-шести устройств придется, возможно, усилить сигналы и на остальных интерфейсных линиях.

Светодиод HL1 сигнализирует об идущем обмене информацией с подключенными к каналу общего пользования приборами, a HL2 - о наличии напряжения питания преобразователя.

Вилка ХЗ предназначена для программирования микроконтроллера DD1, уже установленного на плату преобразователя. Если он будет запрограммирован заранее с помощью программатора, этот разъем не нужен. Конфигурация микроконтроллера должна быть установлена следующей: расширенный (extended) байт - OxFF, старший (high) байт - OxDF, младший (low) байт - OxDE.

Розетка Х4 - РПМ7-24Г-ПБ-В, стандартная для интерфейса GPIB (КОП). Расположение и назначение ее контактов показаны на рис. 3. Кнопка SB 1 служит для повторного запуска микроконтроллера после сбоя программы.

Рис. 3

Внешний вид собранного на макетной плате преобразователя показан на рис. 4. После сборки его следует подключить к компьютеру и запустить какую-либо терминальную программу. Я пользовался программой RS232 Pro.

Параметры соединения должны быть следующими: скорость 115200 Бод, проверка четности отсутствует, один столовый разряд. Преобразователь выполняет функции контроллера канала общего доступа, исполняя подаваемые по RS-232 команды, приведенные в табл. 2.

Каждая из них состоит из двух символов - идентификатора и параметра. Символ $, например, идентифицирует группу разовых команд. Следующий за ним символ (цифра) выбирает конкретную команду из этой группы. Идентификатор # означает, что ASCII-код сопровождающего его символа необходимо передать по интерфейсу GPIB.

Команда $6 инициализирует параллельный опрос нескольких приборов. Она обычно подается после получения контроллером запроса на обслуживание (SRQ=1), когда нужно определить, какой из приборов требует внимания. Для сигнализации об этом каждому из них отводят определенный разряд шины данных (DIO). Это делается с помощью съемных перемычек на панели прибора или по интерфейсным командам РРС (Parallel Poll Configure - конфигурация параллельного опроса), подаваемым контроллером. После инициализации параллельного опроса следует лишь с помощью команды $7 прочитать состояние линий DIO1-DIO8 и проанализировать его.

Последовательный опрос происходит медленнее параллельного, но более точно определяет причину запроса. Для его запуска необходима интерфейсная команда SPE (Serial Poll Enable - разрешение последовательного опроса). После нее каждый прибор, адресованный как говорящий, передаст байт своего состояния.

Полный перечень интерфейсных команд имеется в документе "Tutorial Description of the Hewlett-Packard Interface Bus", который можно найти в Интернете по адресу vt100.net/manx/details/7,17449 Необходимо отметить, что не все устройства, оборудованные интерфейсом GPIB, обязаны выполнять те или иные общие интерфейсные команды.

Пользуясь имеющимися в табл. 2 командами, можно производить на шине GPIB любые операции, что дает пользователю возможность самостоятельно написать компьютерную программу обслуживания конкретного прибора или их системы. Для иллюстрации этой возможности автором была написана программа GPIB Terminal.

Рис. 5

Запустив эту программу, необходимо, открыв показанную на рис. 5 вкладку "Настройки", указать номер СОМ-порта, к которому подключен преобразователь, и GPIB-адрес прибора, с которым предстоит работать, задать символы, обозначающие конец строки сообщения при передаче и приеме. В завершение настройки нажимают на экранную кнопку "Применить и сохранить".

Об удачном открытии порта сообщит надпись "Порт открыт" на панели "Принятые данные" вкладки "Терминал". На рис. 6 приведен пример ответа прибора на посланную ему затем команду *idn? - запрос названия изготовителя, типа и других сведений о приборе. Нужно отметить, что ответы прибора на посылаемые ему команды предусмотрены далеко не всегда. Зачастую, приняв команду, прибор выполняет ее (например, переходит в требуемый режим работы) "молча", ничего не сообщая об этом контроллеру.

Рис. 6

Для наглядного исследования процесса обмена информацией по каналу общего пользования в программе предусмотрена изображенная на рис. 7 вкладка "Команды". Попробуем передать команду *idn? имеющимися здесь средствами. Прежде всего, следует адресовать прибор как слушатель с адресом 2. Для этого необходимо послать байт адреса с шестнадцатеричным значением 0x22 или десятичным 34.

Рис. 7

Нажатием на экранную кнопку ATN устанавливаем ATN=1 (низкий уровень на одноименной линии). Заметим, что после выполнения каждой операции текущее состояние линий управления автоматически отображается в нижней части вкладки. Адрес в формате, соответствующем отмеченному пункту поля "Формат", набираем в поле ввода рядом с экранной кнопкой "Послать" и нажимаем на эту кнопку. Устанавливаем ATN=0, отжав соответствующую кнопку.

Вводя нужные значения и нажимая на кнопку "Послать", передаем следующую последовательность байтов: 0х2А, 0x69, 0x64, 0хбЕ, 0x3f^ 0x0D, 0х0А. Заметим, что, отметив пункт "ASCII", можно вводить не шестнадцатеричные коды, а сами символы, образующие команду. Однако завершающие ее символы "Возврат каретки" (OxOD) и "Перевод строки" (ОхОА) необходимо все-таки вводить в шестнадцатеричном или десятичном (соответственно 13 и 10) формате.

Далее адресуем прибор как говорящий, для чего нажимаем на кнопку ATN, затем набираем и передаем адрес 0x42 или 66. Сразу после отжатия кнопки ATN принимаем ответ прибора, нажимая для приема каждого символа на экранную кнопку "Читать". Обратите внимание, что при приеме последнего символа ответа будет установлено ЕО1=1.

Научившись работать с интерфейсом GPIB на низком уровне и имея навыки программирования, можно приступать к разработке программ управления измерительными комплексами.

Программу микроконтроллера преобразователя интерфейса и описанную в статье компьютерную программу можно скачать отсюда.

Автор: М. Терентьев, г. Ульяновск; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Антенны ретрансляторов - из морской воды 30.01.2016 Постройка антенн ретрансляторов - это затратный, громоздкий и растянутый во времени процесс. Многометровые железные фермы устанавливаются на фундамент - все это требует длительной подготовки и не оправдано как временное решение. Чтобы уйти от процесса строительства антенн, в компании Mitsubishi Electric предложили и опробовали на практике интереснейший метод. В качестве приемопередающей антенны был задействован столб морской воды. Соленая морская вода является проводником для тока. Чего-чего, а морской воды вокруг Японии хоть отбавляй. В Mitsubishi разработали конструкцию ретранслятора с подачей в струю воды высокочастотного сигнала. Также создан канал для приема сигнала, поступающего из водяной колонны. Разработка получила имя "Sea Aerial". Сопла подающей струю помпы изолированы, и высокочастотный ток не выходит за пределы комплекса с передатчиком. Такой комплекс можно буксировать катером к заданной точке и разворачивать в считанные минуты. Для работы системы нужна только морская вода. Предложенная Mitsubishi система прошла испытания в качестве ретранслятора эфирного телевидения. На практике выяснилось, что эффективность антенны из морской воды составляет 70 %. Порядка 30 % мощности теряется из-за худшей проводимости воды, если сравнивать ее с проводимостью тока в металле. Компенсировать потери приходится с помощью увеличения мощности передатчика. Тем не менее, это допустимые потери, если учесть, что антенна в ее традиционном виде больше не нужна. В компании уверены, что данное направление станет хорошим бизнесом. Единственным ограничением будет служить то, что предложенная технология не подходит для высокочастотного сигнала. Сотовая связь и Wi-Fi проходят мимо. Впрочем, длину задействованной радиоволны определяет конфигурация сопла водяной помпы. Возможно, в компании смогут придумать что-то подходящее для ретрансляции высокочастотного сигнала.

Другие интересные новости:

▪ Карманный SSD-накопитель Verbatim Vx500

▪ Паника среди мышей

▪ Процессоры Freescale для прикладных электронных устройств

▪ Золотая военная униформа

▪ Измерение темной энергии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Подборка статей

▪ статья Вкусивши сладкого, не захочешь горького. Крылатое выражение

▪ статья Кто делает хынк-хынк? Подробный ответ

▪ статья Котовник венгерский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Генератор Мяу. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кубинские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026