Интерфейс IEEE-488

  Пример  команды, конфигурирующей цифровой мультиметр для измерения переменного напряжения величиной до 20 В с точностью 1 мВ:

  :MEASure:VOLTage:AC?20,0.001

• Двоеточие обозначает начало новой команды.
• Ключевые слова MEASure:VOLTage:AC сообщают мультиметру, что требуется произвести измерение переменного напряжения.
• Вопросительный знак сообщает мультиметру, что результат измерения должен быть возвращен компьютеру либо контроллеру.
• Числа 20 и 0.001, разделенные запятой, задают диапазон и точность измерения.

2.3 Протоколы контроллера 488.2

  Протоколы объединяют наборы управляющих последовательностей, с тем, чтобы выполнить полную измерительную операцию. Определено 2 обязательных и 6 опциональных протоколов. Протокол RESET обеспечивает инициализацию  всех приборов. Протокол ALLSPOLL опрашивает каждый прибор последовательно и  возвращает байт статуса каждого  прибора. Протоколы PASSCTL и REQUESTCTL обеспечивают передачу управления шиной разным приборам. Протокол TESTSYS реализует функцию  самотестирования каждого прибора. Протоколы FINDLSTN и FINDRQS поддерживают управление системой GPIB. При этом используются возможности, заложенные в стандарте 488.1. Контроллер выполняет протокол FINDLSTN, генерируя адрес Слушателя  и проверяя наличие прибора на шине по состоянию линии NDAC. Протокол FINDLSTN возвращает список «Слушателей», и выполнение этого протокола  до начала работы прикладной программы  гарантирует правильность текущей  конфигурации системы. Для работы протокола FINDRQS используется возможность проверки линии SRQ. Входной список устройств  можно ранжировать по приоритетам. Тем самым обеспечивается обслуживание наиболее ответственных приборов в первую очередь.

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Разъёмы

4. Стандарты и ГОСТ

  IEEE-488 определяет для подключения двадцатичетырёхконтактный микроразъем ленточного типа Amphenol. Микроразъем ленточного типа имеет a D-образный металлический кожух, который крупнее, чем D-subminiature разъём. Иногда разъём ошибочно называются «разъём Centronics», поскольку тридцатишестиконтактный разъём такого же типа применялся производителями принтеров для соответствующих подключений принтеров.

  Необычная особенность разъёма IEEE-488 состоит  в том, что обычно используют «двуглавый»  дизайн, с вилкой на одной стороне  и гнездом на другой стороне разъёма (на обоих концах кабеля). Это позволяет  осуществить подключение соединителей для простого цепочечного подключения. Механические особенности разъёма  ограничивают число расположенных  в стеке соединителей четырьмя или  меньшим количеством.

  Они держатся на месте винтами с резьбой UTS (англ. Unified Thread Standard) (сейчас в значительной степени устаревший) либо метрическими винтами M3.5×0.6. По договоренности, метрические винты окрашены в черный цвет, так что два соединителя разного типа не пересекаются.

  4.1 IEC-625

  Стандарт IEC-625 предписывает использовать двадцатипятиконтактные D-subminiature разъёмы, такие же, как использует IBM PC-совместимый компьютер для параллельного порта. Этот соединитель, по сравнению с двадцатичетырёхконтактным типом разъёма, не приобрел существенного признания на рынке.

  4.2 ГОСТ 26.003-80

  Требования  к разъёму

  В качестве разъема должна использоваться розетка  или вилка типа РПМ7-24 с ленточными контактами.

  Монтаж  разъема на устройстве

  Каждое  устройство должно иметь приборную  розетку типа РПМ7—24Г—ПБ. Для кабеля должна быть предусмотрена возможность  установления крепежных винтов. Приборная  розетка должна устанавливаться  на задней стенке устройства с соблюдением  размера, приведенного на чертеже. Крепление  осуществляется болтом, размеры которого приведены на чертеже. Головка болта  может быть шестигранной или с  накаткой. Прорезь дли отвертки не обязательна.

  4.3 Стандарты

  В 1975 IEEE стандартизировал шину как Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation, IEEE-488 (сейчас IEEE-488.1). Это формализовало механические, электрические и основные параметры протокола универсальной интерфейсной GPIB, но ничего не говорило о формате команд или данных.

  В 1987 IEEE представил Standard Codes, Formats, Protocols, and Common Commands, IEEE-488.2, переопределяющий предыдущую спецификацию как IEEE-488.1. IEEE-488.2 обеспечил основной синтаксис и формат соглашений, такие как не зависящий от устройства команды, структуры данных, ошибочные протоколы, и подобные. IEEE-488.2 построенный на IEEE-488.1 без его замены; оборудование может соответствовать −488.1 не соответствуя −488.2. Новый стандарт содержит две части: IEEE-488.1, описывающую аппаратную часть и низкоуровневое взаимодействие с шиной, и IEEE-488.2, определяющую порядок передачи команд по шине. Стандарт IEEE-488.2 был еще раз пересмотрен в 1992 году. На этапе принятия первой версии стандарта еще не было никакого стандарта для команд, специфических для инструмента. Команды управления тем же классом инструмента (например, мультиметр) сильно разнились между изготовителями и даже моделями.

  В 1990 был  представлен Стандарт Команд Программируемого Инструмента (англ. Standard Commands for Programming Instruments, SCPI). SCPI добавил универсальные команды стандарта, и серии инструментальных классов с передачей специфических для класса команд. Несмотря на то, что SCPI был разработан на основе стандарта IEEE-488.2, он может быть легко адаптирован для любой другой (не-IEEE-488.1) аппаратной базы.

  4.4 IEC

  IEC параллельно  с IEEE разработала свой собственный  стандарт — IEC-60625-1 и IEC-60625-2.

  Соответствующий стандарт ANSI был известен, как «ANSI Standard MC 1.1»..

  В 2004, IEEE и IEC скомбинировали свои соответствующие  стандарты в «Двойной протокол» IEEE/IEC — стандарт IEC-60488-1, в котором  Standard for Higher Performance Protocol for the Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation — Part 1: General заменил IEEE-488.1/IEC-60625-1, а IEEE-488.2/IEC-60625-2. IEC-60488-2 соответственно заменён на Part 2: Codes, Formats, Protocols and Common Commands. 
 

  4.5 ГОСТ

  ГОСТ 26.003-80 Система интерфейса для измерительных  устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией. Требования к совместимости. Дата принятия: 01.04.1985. Дата последнего изменения: 23.06.2009

  Общее число  адресов приёмников и источников информации в системе не должно превышать 961 при двухбайтной организации.

  Приложение  № 8 фактически декларирует отсутствие в стандарте средств обнаружение  ошибок:

  Необходимость в средствах обнаружения ошибок в устройствах широко варьируется  в зависимости от шумной среды, важности данных, проходящих через интерфейс, типа функций устройства, активных в источнике и приемнике данных, и от общего применения системы, в  которой используется устройство. Специализированные и конкретные средства для обнаружения  ошибок не включены в данный стандарт. Соответствующий метод обнаружения ошибок зависит от конкретного применен ни устройств или системы и поэтому в настоящем стандарте не устанавливается. Некоторые общие положения, приведенные ниже, служат для иллюстрации преимуществ обычных средств обнаружения ошибок. Контрольный разряд четности на ЛД7 для обнаружения ошибок, содержащихся на ЛД0—ЛД6 7-битного кода, обеспечивает минимальные средства для обнаружения ошибок и требует минимальной аппаратной части. Проверка на четность позволяет обнаружить одиночную ошибку в пределах группировки битов любого байта. Несколько битов с ошибкой в пределах одного байта могут быть не обнаружены. Продольный контрольный разряд четности на каждой линии ЛД в конце строки или блока данных может быть использован таким же образом, что и контрольный разряд четности (для той же цели и тех же результатов). Циклический контроль c помощью избыточных кодов является более сложный и значительно повышает стоимость контроля по сравнению с вышеуказанными способами. Различные коды циклического контроля могут применяться для обнаружения ошибок различного типа. Специальные ходы циклического контроля настоящим стандартом не рассматриваются.

  4.6 HS-488 от National Instruments

  National Instruments представил обратносовместимое расширение для IEEE-488.1, изначально называемое высокоскоростной протокол GPIB (HS-488). Используя стандартные кабели и аппаратную базу, HS-488 улучшает производительность шины путем устранения задержек, связанных с необходимостью дожидаться подтверждения в трехсигнальной схеме IEEE-488.1 (DAV/NRFD/NDAC), где максимальная пропускная способность не превышает 1,5 МБайт/сек. Таким образом удалось увеличить скорость передачи данных до 8 МБ/сек, хотя скорость уменьшилась, когда к шине подключалось большее количество устройств. Это отобразилось в стандарте в 2003 (IEEE-488.1-2003).

   Интерфейс  для подключения устройств GPIB к компьютеру через шину PCI.

4.7 Стандарт GRIB

  Поскольку шина IEEE-488 хорошо стандартизована и  протестирована, большинство производителей автоматизированных измерительных  систем и инструментов встраивают в  свои изделия интерфейсы GPIB в качестве основного канала передачи данных. 

  Стандарт GPIB определяет три различных типа устройств, которые могут быть подключены к шине: "слушатель", "говорящий" и/или контроллер (точнее, устройства могут находиться в состоянии "слушатель" либо "говорящий" либо быть типа "контроллер").Устройство в состоянии "слушатель" считывает сообщения с шины; устройство в состоянии "говорящий" посылает сообщения на шину. В каждый конретный момент времени в состоянии "говорящий" может быть одно и только одно устройство, в то время как в состоянии "слушатель" может быть произвольное количество устройств. Контроллер выполняет функции арбитра и определяет, какие из устройств в данный момент находятся в состоянии "говорящий" и "слушатель". 

5. Использование

  В оборудовании для автоматических измерений

  Продукты выпускаемые National Instruments ориентированы на автоматизацию лабораторных рабочих мест. Это такие классы измерительных приборов, как анализаторы-тестеры, системы калибровки, осциллографы и источники питания, базирующиеся на шине GPIB. Модульные решения (VXI) превалируют для многоцелевых систем, и самыми популярными приборами здесь являются всевозможные типы переключателей-мультиплексоров. Мультиметры в равной мере представлены в обоих случаях.

  Сложные измерительные системы выпускаются  фирмами HP, WaveTek, BK, Kinetic Systems. В 1993 году более половины интерфейсов GPIB приходилось на рабочие станции Sun, SGI, IBM RISC System/6000 и HP. В них используется программные средств уровня специальных языков типа ATLAS (Automated test language systems) и языков общего назначения типа АДА.

6. В качестве интерфейса в компьютере

  Внимание  разработчиков HP фокусировалось на оснащении  интерфейсом цифровой измерительной  аппаратуры, проектировщики особо не планировали делать IEEE-488 интерфейсом  периферийных устройств для универсальных компьютеров. Но когда первым микрокомпьютерам HP потребовался интерфейс для перефирии (жёстким дискам, НКМЛ, принтерам, плоттерам, и т. д.), HP-IB был с готовностью доступен и легко приспособлен для достижения этой цели.

  Компьютеры производимые HP использовали HP-IB, например HP 9800 , серии HP 2100, и серии HP 3000[15]. Некоторые из инженерных калькуляторов, выпускаемых HP в 1980х, такие как серии HP-41 и HP-71B, также имели возможность использования IEEE-488, через необязательный интерфейсный модуль HP-IL/HP-IB.

  Другие  изготовители также приняли универсальную  интерфейсную шину для своих компьютеров, как например линейка Tektronix 405x.

  Commodore PET расширивший в 1977 список персональных компьютеров, использовавший шину IEEE-488 но с нестандартным соединителем платы для подключения своих внешних устройств. Commodore наследовал восьмибитные компьютеры такие как VIC-20, C-64 и C-128, в которых применялся последовательный интерфейс, использующий круглый соединитель DIN, для которого они сохранили программирование интерфейса и терминологии IEEE-488.

  Пока скорость шины IEEE-488 была увеличена для некоторых приложений до 10 МБ/сек, отсутствие стандартов командного протокола ограничило сторонние предложения и функциональную совместимость. В конечном итоге, более быстрые, более полные стандарты, такие как например SCSI заменили IEEE-488 в периферийных устройствах.

7. Шина  КОП

  Шина IEEE-488 и соответствующий протокол широко используются в программно-аппаратных комплексах для соединения персональных компьютеров и рабочих станций  с измерительными инструментами (в  частности, в системах сбора данных). Разработанный в 60-х годах в  Hewlett-Packard, протокол изначально назывался HPIB (Hewlett-Packard Interace Bus, интерфейсная шина Hewlett-Packard). Впоследствии другие компании подхватили инициативу и начали использовать протокол для своих внутренних целей. Протокол был стандартизован американским Институтом инженеров электротехнической и электронной промышленности (IEEE) и переименован в IEEE-488 (по номеру стандарта) или GPIB (General Purpose Interface Bus, интерфейсная шина общего назначения) в середине 70-х годов. Аналогичный российский стандарт называется Канал Общего Пользования (КОП). 

  Шина IEEE-488 - это надежный и эффективный канал  передачи данных. Простота использования, непрекращающееся развитие аппартной поддержки GPIB, разработка новых интерфейсных карточек и GPIB-совместимых инструментов ведут к неуклонному росту числа пользователей шины, несмотря на мощную конкуренцию со стороны архитектур VMEbus и FiberChannel. В последние несколько лет индустрия GPIB эволюционирует в направлении минимизации затрат на изготовление при сохранении базисной функциональности шины. Это достигается путем использования недорогих микроконтроллеров для реализации устройств типа "говорящий" и "слушатель".