Обзор GPIB

Что такое GPIB?

GPIB является стандартизированным интерфейсом, который позволяет вам соединять и управлять несколькими устройствами от различных поставщиков. GPIB также упомянут его настоящим именем HP-IB, или его обозначением IEEE 488 IEEE^®. Функциональность GPIB развивалась в зависимости от времени и описана в нескольких спецификациях:

Спецификация IEEE 488.1-1975 задает электрические и механические характеристики интерфейса и его основных функциональных характеристик.
Спецификация IEEE-488.2-1987 основывается на спецификации IEEE 488.1, чтобы задать приемлемую минимальную настройку и основной набор инструментальных команд и форматов общих данных.
Стандартные Команды для Программируемого Инструментирования (SCPI), спецификация основывается на командах, данных спецификацией IEEE 488.2, чтобы задать стандартный инструментальный набор команд, который может использоваться GPIB или другими интерфейсами.

Для многих приложений GPIB можно связаться с инструментом без детального знания того, как GPIB работает. Коммуникация устанавливается через объект GPIB, который вы создаете в рабочей области MATLAB^®.

Если ваше приложение является прямым, или если вы уже знакомы с упомянутыми выше темами, вы можете хотеть начать с Создания Объекта GPIB. Если вы захотите высокоуровневое описание всех шагов, то вы, вероятно, возьмете при передаче с инструментом, относиться к Созданию Инструментальных Объектов.

Часть функциональности GPIB требуется для всех устройств GPIB, в то время как другая функциональность GPIB является дополнительной. Кроме того, много устройств поддерживают только подмножество набора команд SCPI или используют различный специфичный для поставщика набор команд. Обратитесь к своей документации устройства для полного списка ее возможностей GPIB и ее набора команд.

Важные функции GPIB

Важные функции GPIB описаны ниже. Для получения дальнейшей информации о функциональности GPIB, смотрите соответствующие ссылки в Библиографии.

Шина и коннектор

Шина GPIB является кабелем с двумя 24-контактными коннекторами, которые позволяют вам соединять несколько устройств друг другу. Шина и коннектор имеют эти функции и ограничения:

Можно соединить до 15 устройств к шине.
Можно соединить устройства в звездообразной настройке, линейной настройке или комбинации настроек.
Чтобы достигнуть максимальных скоростей передачи данных, длина кабеля не должна превышать 20-метровое общее количество или в среднем 2 метра для каждого устройства. Можно устранить эти ограничения при помощи расширителя шины.

Устройства GPIB

Каждое устройство GPIB должно быть некоторой комбинацией Говорящего, Прослушивателя или Контроллера. Контроллер обычно является платой, которую вы устанавливаете в своем компьютере. Говорящие и Прослушиватели обычно являются инструментами, такими как осциллографы, функциональные преобразователи, мультиметры, и так далее. Большинство современных инструментов является и Говорящими и Прослушивателями.

Говорящие — Говорящий передает данные по интерфейсу, когда обращено, чтобы говорить Контроллером. За один раз может быть только один Говорящий.
Прослушиватели — Прослушиватель получает данные по интерфейсу, когда обращено, чтобы послушать Контроллером. В установленный срок может быть до 14 Прослушивателей. Как правило, Диспетчер является Говорящим, в то время как одним или несколькими инструментами на GPIB являются Прослушиватели.
Контроллеры — Контроллер задает, какие устройства являются Говорящими или Прослушивателями. Система GPIB может содержать несколько Контроллеров. Один из них определяется Контроллер системы. Однако только один Контроллер может быть активным в установленный срок. Текущий активный контроллер является Ответственным за контроллер (CIC). CIC может передать управление неактивному Контроллеру, но только Контроллер системы может сделать себя CIC.
Когда Контроллер не отправляет сообщения, затем Говорящий может отправить сообщения. Как правило, CIC является Прослушиватель, в то время как другое устройство включено как Говорящий.

Каждый Контроллер идентифицирован уникальным номером параметра плат. Каждый Говорящий/Прослушиватель идентифицирован уникальным первичным адресом в пределах от от 0 до 30, и дополнительным вторичным адресом, который может быть 0 или может колебаться от 96 до 126.

Данные о GPIB

Существует два типа данных, которые могут быть переданы по GPIB: инструментальные данные и интерфейсные сообщения:

Инструментальные данные — Инструментальные данные состоят из специфичных для поставщика команд, которые конфигурируют ваш инструмент, возвращают результаты измерения и так далее. Для полного списка команд, поддержанных вашим инструментом, обратитесь к его документации.
Интерфейсные сообщения — Интерфейсные сообщения заданы стандартом GPIB и состоят из команд, которые очищают шину GPIB, обращаются к устройствам, возвращают результаты самопроверки и так далее.

Передача данных состоит из одного байта (8 битов), отправленных параллельно. Скорость передачи данных через интерфейс ограничивается 1 мегабайтом в секунду. Однако эта скорость передачи данных обычно не достигается на практике и ограничивается самым медленным устройством на шине.

Строки GPIB

GPIB состоит из 24 строк, которые совместно используются всеми инструментами, соединенными с шиной. 16 строк используются для сигналов, в то время как восемь строк для земли. Сигнальные линии разделены на эти группы:

Восемь строк данных
Пять интерфейсных строк управления
Три строки квитирования

Сигнальные линии используют низко-истинное (отрицательное) логическое соглашение с уровнями TTL. Это означает, что строка является низкой (верный или утверждаемый), когда это - низкий уровень TTL, и строка высока (ложь или неутверждаемый), когда это - высокий уровень TTL. Схему назначения контактов коннектора GPIB показывают ниже.

Контакт GPIB и присвоения сигнала

Контакт	Метка	Имя сигнала	Контакт	Метка	Имя сигнала
1	DIO1	Передача данных	13	DIO5	Передача данных
2	DIO2	Передача данных	14	DIO6	Передача данных
3	DIO3	Передача данных	15	DIO7	Передача данных
4	DIO4	Передача данных	16	DIO8	Передача данных
5	EOI	Закончите или идентифицируйте	17	ЖЭНЬ	Удаленный включают
6	DAV	Допустимые данные	18	GND	Земля DAV
7	NRFD	Не готовый к данным	19	GND	Земля NRFD
8	NDAC	Не принятые данные	20	GND	Земля NDAC
9	IFC	Интерфейс Clear	21	GND	Земля IFC
10	SRQ	Запрос на обслуживание	22	GND	Земля SRQ
11	ATN	Внимание	23	GND	Земля ATN
12	Щит	Земля шасси	24	GND	Сигнальная земля

Строки данных

Восемь строк данных, DIO1 через DIO8, используются для передачи данных один байт за один раз. DIO1 является младшим значащим битом, в то время как DIO8 является старшим значащим битом. Переданные данные могут быть инструментальной командой или командой интерфейса GPIB.

Форматы данных специфичны для поставщика и могут быть основаны на тексте (ASCII) или двоичный файл. Команды интерфейса GPIB заданы стандартом IEEE 488.

Интерфейсные строки управления

Интерфейсные строки управления управляют потоком данных через интерфейс GPIB.

Строки управления интерфейсом GPIB

Строка	Описание
ATN	Используемый Контроллером, чтобы сообщить всем устройствам о GPIB, что байты отправляются. Если строка ATN высока, байты интерпретированы как инструментальная команда. Если строка ATN является низкой, байты интерпретированы как интерфейсное сообщение.
IFC	Используемый Контроллером, чтобы инициализировать шину. Если строка IFC является низкой, Говорящий и Прослушиватели не обращены, и Контроллер системы становится Ответственным за контроллер.
ЖЭНЬ	Используемый Контроллером, чтобы поместить инструменты в удаленный или локальный режим программы. Если REN является низким, все Прослушиватели помещаются в удаленный режим, и вы не можете изменить их настройки от передней панели. Если REN высок, все Прослушиватели помещаются в локальный режим.
SRQ	Используемый Говорящими, чтобы асинхронно запросить сервис от Диспетчера. Если SRQ является низким, то один или несколько Говорящих требуют сервиса (например, ошибка, такая как недопустимая команда была получена). Вы выпускаете последовательный опрос, чтобы определить, какой Говорящий запросил сервис. Опрос автоматически устанавливает строку SRQ высоко.
EOI	Если строка ATN высока, строка EOI используется Говорящими, чтобы идентифицировать конец потока байтов, такого как инструментальная команда. Если строка ATN является низкой, строка EOI используется Контроллером, чтобы выполнить параллельный опрос (не поддерживаемый тулбоксом).

Можно исследовать состояние интерфейсных строк управления со свойством BusManagementStatus.

Квитируйте строки

Три строки квитирования, DAV, NRFD, и NDAC, используются, чтобы передать байты по строкам данных от Говорящего к одному или нескольким обращенным Прослушивателям.

Прежде чем данные передаются, все три строки должны быть в соответствующем состоянии. Активный Говорящий управляет строкой DAV, и Прослушиватель (прослушиватели) управляют NRFD и строками NDAC. Процесс квитирования допускает безошибочную передачу данных.

Квитируйте строки

Строка	Описание
DAV	Используемый Говорящим, чтобы указать, что байт может быть считан Прослушивателями.
NRFD	Указывает, готов ли Прослушиватель получить байт.
NDAC	Указывает, принял ли Прослушиватель байт.

Процесс квитирования выполняет эти шаги:

Первоначально, Говорящий содержит строку DAV, высоко указывающую, что никакие данные не доступны, в то время как Прослушиватели содержат строку NRFD высоко и строку NDAC, низко указывающую, что они готовы к данным, и никакие данные не приняты, соответственно.
Когда Говорящий помещает данные по шине, они устанавливают строку DAV низко, которая указывает, что данные допустимы.
Прослушиватели устанавливают строку NRFD низко, которая указывает, что они не готовы принять новые данные.
Прослушиватели устанавливают строку NDAC высоко, которая указывает, что данные приняты.
Когда все Прослушиватели указывают, что приняли данные, Говорящий устанавливает строку DAV, высоко указывающую, что данные больше не действительны. Следующий байт данных может теперь быть передан.
Прослушиватели содержат строку NRFD, высоко указывающую, что они готовы получить данные снова, и строка NDAC сохранена, низко указав, что никакие данные не приняты.

Примечание

Если строка ATN высока во время процесса квитирования, информация рассматривается данными, такими как инструментальная команда. Если строка ATN является низкой, информация рассматривается сообщением интерфейса GPIB.

Шаги квитирования показывают ниже.

Можно исследовать состояние строк квитирования со свойством HandshakeStatus.

Состояние и создание отчетов события

GPIB обеспечивает систему для создания отчетов о состоянии и информации о событии. С этой системой можно узнать, имеет ли инструмент данные, чтобы возвратиться, произошла ли ошибка команды и так далее. Для многих инструментов система отчетности состоит из четырех 8-битных регистров и двух очередей (вывод и событие). Четыре регистра сгруппированы в эти две функциональных категории:

Регистры состояния — Регистр байта состояния (SBR) и Стандартный регистр состояния события (SESR) содержат информацию о состоянии инструмента.
Включите Регистры — Состояние события включает регистр (ESER) и Запрос на обслуживание включает регистр (SRER) определяют, о каких типах событий сообщают регистрам состояния и очереди событий. ESER включает SESR, в то время как SRER включает SBR.

Регистры состояния, включите регистры, и очередь вывода показывают ниже.

Регистр байта состояния

Каждый бит в Регистре байта состояния (SBR) сопоставлен с определенным типом события. Когда событие имеет место, инструмент устанавливает соответствующий бит на 1. Можно включить или отключить биты SBR с Запросом на обслуживание включает регистр (SRER). Можно определить, который события имели место путем чтения активированных битов SBR.

Биты регистра байта состояния

Бит	Метка	Описание
0-3	–	Специфичные для инструмента итоговые сообщения.
4	MAV	Доступный бит сообщения указывает, доступны ли данные в Очереди вывода. MAV равняется 1, если Очередь вывода содержит данные. MAV 0, если Очередь вывода пуста.
5	ESB	Бит состояния События указывает, имели ли одно или несколько активированных событий место. ESB равняется 1, если активированное событие имеет место. ESB 0, если никакие активированные события не имеют место. Вы включаете события со Стандартным Состоянием События, Включают Регистр.
6	MSS	Основное Итоговое Состояние обобщает ESB и биты MAV. MSS равняется 1, если или MAV или ESB равняются 1. MSS 0, если и MAV и ESB 0. Этот бит получен из команды `*STB?`.
6	RQS	Сервисный бит Запроса указывает, что инструмент запрашивает сервис от диспетчера GPIB. Этот бит получен из последовательного опроса.
7	–	Специфичное для инструмента итоговое сообщение.

Например, если вы хотите знать, когда определенный тип инструментальной погрешности происходит, вы включили бы биту 5 из SRER. Кроме того, вы включили бы соответствующий бит Стандартного Состояния События, Включают Регистр (см. Стандартный Регистр состояния События) так, чтобы об ошибочном мероприятии сообщил бит ESB SBR.

Стандартный регистр состояния события

Каждый бит в Стандартном регистре состояния события (SESR) сопоставлен с определенным состоянием инструмента. Когда изменения состояния, инструмент устанавливает соответствующие биты на 1. Можно включить или отключить биты SESR со Стандартным Состоянием события включает регистр (ESER). Можно определить состояние инструмента путем чтения активированных битов SESR. Биты SESR описаны ниже.

Биты SESR

Бит	Метка	Описание
0	OPC	Полный бит Операции указывает, что все команды завершились.
1	RQC	Бит управления Запроса не используется большинством инструментов.
2	QYE	Бит ошибки Запроса указывает, что инструмент попытался считать пустой буфер вывода, или что данные в буфере вывода были потеряны.
3	DDE	Зависимый от устройств Бит ошибки указывает, что ошибка устройства произошла (такие как ошибка самопроверки).
4	EXE	Бит ошибки Выполнения указывает, что ошибка произошла, когда устройство выполняло команду или запрос.
5	CME	Бит ошибки Команды указывает, что ошибка синтаксиса команд произошла.
6	URQ	Пользовательский бит Запроса не используется большинством инструментов.
7	PON	Степень На бите указывает, что устройство включается.

Например, если вы хотите знать, когда ошибка выполнения происходит, вы включили бы биту 4 из ESER. Кроме того, вы включили бы биту 5 из SRER (см. Регистр Байта состояния) так, чтобы об ошибочном мероприятии сообщил бит ESB SBR.

Чтение и запись информации о регистре

В этом разделе описываются общие команды GPIB, используемые, чтобы считать и записать состояние и информацию о регистре события.

Укажите команды

Регистр	Операция	Команда	Описание
SESR	Чтение	`*ESR?`	Возвратите десятичное значение, которое соответствует взвешенной сумме всего набора битов в регистре SESR.
SESR	Запись	Нет данных	Вы не можете записать в регистр SESR.
ESER	Чтение	`*ESE?`	Возвратите десятичное значение, которое соответствует взвешенной сумме всех битов, включенных командой `*ESE`.
ESER	Запись	`*ESE`	Запишите десятичное значение, которое соответствует взвешенной сумме всех битов, которые вы хотите включить в регистре SESR.
SBR	Чтение	`*STB?`	Возвратите десятичное значение, которое соответствует взвешенной сумме всего набора битов в регистре SBR. Эта команда возвращает тот же результат как последовательный опрос за исключением того, что бит MSS не очищен.
SBR	Запись	Нет данных	Вы не можете записать в регистр SBR.
SRER	Чтение	`*SRE?`	Возвратите десятичное значение, которое соответствует взвешенной сумме всех битов, включенных командой `*SRE`.
SRER	Запись	`*SRE`	Запишите десятичное значение, которое соответствует взвешенной сумме всех битов, которые вы хотите включить в регистре SBR.

Например, чтобы включить биту 4 из SESR, вы пишете команде *ESE 16. Чтобы включить биту 4 и биту 5 из SESR, вы пишете команде *ESE 48. Чтобы включить биту 5 из SBR, вы пишете команде *SRE 32.

Чтобы видеть, как использовать многие из этих команд в контексте инструментального сеанса управления, обратитесь к Выполнению Последовательного Опроса.

Документация