GPIB-RS-232 接口转换器。方案、说明

接口转换器 GPIB-RS-232

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许多现代测量仪器都配备了 IEEE488 接口，在西方称为 GPIB（通用接口总线），在俄罗斯称为 CPC（根据 GOST 26.003-80 的通用通道）。它允许您将设备组合到自动测量系统中。但是要控制这样一个复杂的系统，您需要一台配备此接口适配器的计算机。在大多数个人电脑的典型配置中，它是不可用的，作为一个独立的产品，它并不便宜。提议的设备将允许使用标准计算机 COM 端口来控制公共通道并在其上交换信息。

首先，您需要了解GPIB接口的基本原理。它的组织可以比作任何委员会的活动：主席决定委员会的哪些成员发言，哪些成员听。因此，以三种模式运行的设备连接到公共通道到公共总线：控制器（控制器）、扬声器（说话者）和听者（听者）。监听器只接收信息。最多同时允许 14 个听众。允许说话者传送信息。一次只允许一名发言者。

控制器（控制器）结合了听者和扬声器的功能，此外，它还能够寻址所有其他设备。由 GPIB 总线连接的设备组合应仅包括一个控制器。

所有设备通过 16 条信号线和 1 条公共线并联连接。使用负逻辑：低信号电平 - log。 0（真），高级别 - 日志。 XNUMX（假）。信号线分为三组：信息、字节传输同步和接口控制。

信息线 DIO1-DIO8 (LD0-LD7) 构成一条 7 位双向数据总线。通常，信息使用七位 ASCII 码（美国信息交换标准代码）或其国内等效的 KOI-123 以文本形式传输。例如，要传输数字 1，依次传输数字 0110001（2）、0110010（3）和 0110011（XNUMX）的 ASCII 码。接口命令、地址和设备控制命令也通过数据总线传输。
时钟线协调数据总线上八位字节的传输。由于说话者与一个或多个听众的交互，如果有几个，在这些线路上，传输速度是根据交流中的活跃参与者的能力自动选择的。因此，可以通过公共通道连接具有不同速度的设备。不参与交换的设备保持被动。

共有三条同步线。只有当他向数据总线输出的信息是可靠的并且听者接收到准备接受它的信号时，扬声器才会设置 DAV（数据有效）或 SD（数据同步）线上的低电平 - 高电平NRFD（未准备好）线的数据）或 GP（准备接收）。此行的低电平（log. 1）表示尚未准备好接收。由于所有设备的 NRFD 信号输出都是集电极开路并并联连接，因此在至少有一个听众准备好接收之前，这里不会有高电平。

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图。 1

同样，NDAC（未接受数据）或 DP（已接受数据）线上的高电平表示侦听器已成功接收到信息。与 NRFD 线路一样，只有在所有侦听器都设置好 NDAC 线路后，它才能达到高电平。

字节传输周期时序图如图所示。 1，其中记录了以下特征时刻：

T_1 - 所有侦听器都准备好接收一个字节；
T0——说话者报告他已经向数据总线发送了一个字节；
T1 - 侦听器已开始接收和处理一个字节，并报告它尚未准备好接收下一个字节；
T2 - 侦听器收到一个字节；
T3——扬声器报告数据总线上的字节不再有效；
T4 - 监听器移除接收完成信号，为下一个周期做准备；
T5、T6 - 类似于上一个周期的 T-1 和 To。
五个接口控制线旨在告诉那些连接到公共频道的人要采取什么行动，处于什么模式以及如何响应命令。有关这些行的用途的详细信息包含表。一。

表1

控制线		使用说明
通用接口总线	KOP	使用说明
ATN（注意）	UE（管理）	高电平 - 传输一个字节的信息。低 - 控制字节将移动
IFC（接口清除）	SI（复位接口）	低电平——立即停止任何接口操作，所有设备进入初始状态
SRQ（服务请求）	30（服务请求）	高级别通常表示有信息要发送或发生了错误。在此信号上，控制器开始轮询所有设备以找出其出现的原因并执行所需的操作。
REN（远程启用）	DU（遥控）	高级 - 设备的自主操作。低级——通过接口命令远程控制设备
EOI（识别结束）	KP（传输结束）	低 - 传输消息的最后一个字节。同时拉低 ATN 和 EOI 线路会启动设备的并行轮询

通过共享通道连接的每个设备都被分配了一个唯一的地址。为了寻址特定设备，控制器以命令模式（当 ATN 线为低电平时）传输其地址。地址占用一个字节的最低有效 0 位，范围为 30-31，值 6 保留用于一般接口命令。任何配备 GPIB 接口的设备都可以设置和更改其地址，例如后面板上的五个可拆卸跳线。通过地址字节的 DIO7 和 DIO6 位，控制器设置设备的功能用途。当 DIO7 线路处于低电平时，这是听者，而在 DIOXNUMX 线路上，它是扬声器。

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图。 2

笔者开发的GPIB转RS-232接口转换器框图如图2所示。 1. 向连接器 X1 提供任意极性的交流或恒定电源电压。二极管电桥 VD5 对其进行整流或导致所需的极性，并且集成稳定器将其带到为微电路供电所需的 XNUMX V 值。

插座 X2 连接到计算机的一个 COM 端口的插头。芯片 DA1 将 RS-232 接口的信号电平与微控制器 DD1 接收和生成的信号电平相匹配。图中显示的石英谐振器 ZQ1 的频率值提供了与计算机信息交换的标准速度的准确设置。

DD1 双向收发芯片提供了 GPIB 接口数据总线 (DIO8 - DIO2) 上的高负载能力。如果您需要将超过 XNUMX 或 XNUMX 个设备连接到公共通道，您可能还需要放大其他接口线上的信号。

HL1 LED 指示与连接到公共通道的设备正在进行的信息交换，HL2 指示转换器电源电压的存在。

HZ 插头设计用于对已安装在转换器板上的 DD1 微控制器进行编程。如果使用编程器进行预编程，则不需要此连接器。微控制器配置必须设置如下：扩展（扩展）字节 - OxFF，高（高）字节 - OxDF，低（低）字节 - OxDE。

X4 插座 - RPM7-24G-PB-V，GPIB 接口 (KOP) 标准。其触点的位置和用途如图所示。 3. SB 1 按钮用于在程序失败后重新启动微控制器。

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图。 3

组装在面包板上的转换器外观如图所示。 4、组装完成后，连接电脑，运行任意终端程序。我使用了 RS232 Pro 程序。

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连接参数必须为：波特率 115200，无奇偶校验，一位表位。该转换器执行共享访问通道控制器的功能，通过 RS-232 执行表 2 中给出的命令。 XNUMX.

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它们中的每一个都由两个字符组成——一个标识符和一个参数。例如，符号 $ 标识一组一次性命令。它后面的字符（数字）从该组中选择一个特定的命令。标识符 # 表示伴随它的字符的 ASCII 码必须通过 GPIB 接口传输。

命令 $6 启动多个夹具的并行轮询。它通常在控制器收到服务请求（SRQ=1）后发出，以确定需要注意哪个夹具。为了表示这一点，它们中的每一个都被分配了数据总线 (DIO) 的某个位。这是使用仪表板上的可拆卸跳线或控制器发出的 PPC（并行轮询配置 - 并行轮询配置）接口命令来完成的。并行轮询初始化后，只需借助$7命令读取DIO1-DIO8线的状态并分析即可。

串行轮询比并行轮询慢，但更准确地确定请求的原因。要启动它，您需要 SPE（启用串行轮询）接口命令。在此之后，每个被寻址为扬声器的设备都将发送其状态字节。

有关接口命令的完整列表，请参阅“Hewlett-Packard 接口总线的教程说明”文档，该文档可在 vt100.net/manx/details/7,17449 在线找到。请注意，并非所有配备 GPIB 的设备都需要执行某些常用的接口命令。

使用表中可用的。 2 个命令，您可以在 GPIB 总线上执行任何操作，这使用户有机会独立编写用于服务特定设备或其系统的计算机程序。为了说明这种可能性，作者编写了 GPIB Terminal 程序。

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图。 5

启动此程序后，有必要打开如图所示的程序。 5“设置”选项卡，指定转换器所连接的COM端口号，以及要使用的设备的GPIB地址，设置在发送和接收过程中指示消息行结束的字符。在设置结束时，单击“应用并保存”屏幕按钮。

“终端”选项卡的“已接收数据”面板上的“端口已打开”字样将指示端口成功打开。图上。图 6 显示了仪器对 *idn? 的响应示例。 - 要求提供制造商名称、类型和有关设备的其他信息。应该注意的是，设备对发送给它的命令的响应并不总是提供。通常，在收到命令后，设备会“静默”地执行它（例如，切换到所需的操作模式），而不会通知控制器。

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图。 6

为了直观地研究公共渠道上的信息交换过程，该程序提供了图 7 所示的程序。 2 选项卡“团队”。让我们尝试发送命令 *idn? 这里可用的手段。首先，设备必须被寻址为地址为 0 的侦听器。为此，发送值为 22x34 十六进制或 XNUMX 十进制的地址字节。

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图。 7

通过按屏幕按钮 ATN 设置 ATN=1（同名线路上的低电平）。请注意，每次操作后，控制线的当前状态会自动显示在选项卡的底部。在“发送”屏幕按钮旁边的输入字段中输入与“格式”字段的标记项对应的格式的地址，然后单击此按钮。通过按下相应的按钮设置 ATN=0。

输入所需的值并按下“发送”按钮，我们发送以下字节序列：0x2A、0x69、0x64、0x0E、3x0f^0x0D、0x13A。请注意，通过选中“ASCII”项，您可以输入的不是十六进制代码，而是构成命令的字符本身。但是，终止它的回车 (OxOD) 和换行 (OxOA) 字符仍必须以十六进制或十进制（分别为 10 和 XNUMX）格式输入。

接下来，我们将设备寻址为扬声器，为此我们按下 ATN 按钮，然后拨号并发送地址 0x42 或 66。释放 ATN 按钮后，我们立即通过按下“读取”屏幕按钮接收设备的响应来接收每个字符。请注意，当收到响应的最后一个字符时，将设置 EO1=1。

在了解了如何在低级别使用 GPIB 接口并具备编程技能后，您可以开始开发用于控制测量系统的程序。

接口转换器单片机程序和文章中描述的计算机程序可以下载故.

作者：M. Terentiev，乌里扬诺夫斯克；出版：radioradar.net

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