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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

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 ...>>

Случайная новость из Архива Электронный секретарь 11.08.2003 Компьютерную систему, которая сама определяет, может ли абонент ответить на телефонный звонок, предлагают инженеры из университета Карнеги-Меллона в Пенсильвании (США). Система, устанавливаемая на рабочем месте абонента или в его жилой комнате, состоит из микрофонов, видеокамер и датчиков движения, подключенных к компьютеру. Когда поступает телефонный вызов, компьютер оценивает положение. Сколько человек в комнате, разговаривает ли ее хозяин или молчит, работает ли на компьютере или просто сидит, шагает ли по комнате или бурно размахивает руками, открыта или закрыта дверь. И, сопоставив все эти сведения, электронный секретарь решает, пригласить ли абонента к телефону или ответить звонящему "извините, он очень занят, перезвоните попозже". Правда, сначала компьютеру требуется обучение: хозяин сам в нескольких разных ситуациях должен решить, снять ли трубку. А потом компьютер начинает решать за него, причем, говорят, делает это лучше опытной секретарши.

Другие интересные новости:

▪ Глаз-протез с ночным видением

▪ Использование памяти 3D V-NAND позволит создать SSD 10 Тбайт

▪ Ученые знают, как увеличить производительность компьютеров на 20%

▪ Термоустойчивый биопластик

▪ Советник с грядки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Подборка статей

▪ статья Крыло под водой. Советы моделисту

▪ статья Отчего на экваторе масса человека примерно на 1 % меньше, чем на полюсе? Подробный ответ

▪ статья Водитель специального автомобиля для перевозки СУГ. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Первые отечественные ЭВМ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Универсальный регулятор напряжения и зарядно-пусковое устройство для автомобиля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026