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GPIB（General Purpose Interface Bus）接口總線最早由美國HP公司倡導實施，命名為HPIB。由于它良好的接口特性，很快在國際范圍內得到廣泛的應用，并被美國電氣與電子工程學會命名為IEEE488，在英國和日本等國家則稱為GPIB。雖然有多種叫法，但實際上除了機械標準有所不同外，其實質完全相同。它猶如一座橋梁，將配置GPIB總線接口的儀器與計算機緊密地結合起來。用它組成的系統方便、靈活、功能強及適應性好，可方便地應用到科研、工程、醫藥工程、醫藥及測試等領域。 美國NI公司生產的GPIB專用芯片TNT4882具有功能強、體積小、傳輸速度快及易與微處理器接口等特點，備受用戶的青睞。筆者運用TNT4882成功地開發了具備GPIB總線接口的多路程控電源。 圖1 TNT4882引腳圖 1 TNT4882芯片簡介 1.1 TNT4882引腳說明 TNT4882是NT公司開發的100腳PQFQ封裝的GPIB專用集成芯片，是IEEE488.2標準和GPIB收發功能的集成，且具有HS488增強功能。它的引腳如圖1所示。 VDD：電源，接+5V； GND：電源地； XTAL0、XTAL1：外接時鐘振蕩器引腳； DATA15～DATA8（ABUS）、DATA7～DATA0（BBUS）：數據線，是TNT4882與外部CPU進行數據輸入/輸出的雙向總線，分為ABUS和BBUS，便于進行8位或16位數據操作； ABUSN：ABUS使能； BBUSN：BBUS使能； ABUS_OEN：當前正在通過ABUS讀數據； BBUS_OEN：當前正在通過BBUS讀數據； CSN：片選； ADDR4～0：內部寄存器地址線； RDN：讀信號； WRN：寫信號； CPUACC：指示TNT4882可以進行總線操作延時； RDY1：指示TNT4882完成當前總線操作； DRQ：DMA申請信號； DACKN：DMA申請應答信號； BURST_RDN：連續讀信號； FIFO_RDY：當前TNT4882內部FIFO至少已有8個有效數據； INTR：中斷申請信號； RAGED：地址映射選擇，有效則映射內部寄存器到不同的地址； MODE：TNT4882工作模式選擇； SWAPN：模式切換； RESETN：復位； TADCS：指示當前TNT4882選中為講者； LADCS：指示當前TNT4882選中為聽者； TRIG：指示當前TNT4882接收到外部觸發信號； DCAS：指示當前TNT4882接收到設備清零信號； REM：指示當前TNT4882進入遙控狀態； GPIB數據線8根：DIO8N～DIO1N，用于GPIB發布地址和命令，傳遞數據； GPIB管理總線5根：ATNN（ATTENTION，注意）線、IFCN（INTERFACE-CLEAR，接口清除）線、RENN（REMOTE ENABLE，程控使能）線、SRQN（SERVICE REQUEST，服務請求）線、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數據）線； GPIB掛鉤總線3根：DAVN（DATA VALID，數據有效）線、NRFDN（NOT READY FOR DATA，未準備好接收）線、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數據）線。TNT4882利用以上3條總線進行握手信息和數據傳送，以確保信息和數據的發布與傳送準確無誤。 1.2 TNT4882內部結構 TNT4882有三種模式：單片模式、Turbo+7210模式及Turbo+9914模式，而且Turbo+7210模式和Turbo+9914模式可以轉換到單片模式。單片模式是最簡單、最快速的結構。在設計中，選用單片模式。單片模式內部組成模塊如圖2所示。 單片模式內部結構由1個片內ISA邏輯接口，1個片內讀/寫控制器，1個片內先進先出的緩沖區，1個定時/計數器，1個片內中斷控制器，1個可配置狀態寄存器，1個IEEE488總線監視器，1個IEEE488總線功能接口，1個HS488電路功能接口，1個IEEE488收發器及1個IEEE488總線組成。 2 TNT4882功能控制和數據傳送/接收方式 2.1 TNT4882功能控制 TNT4882功能控制是通過寫命令字的方式實現的。這些命令字包括TNT4882復位、初始化、寄存器的讀/寫及中斷請求等命令。TNT4882內部有40多個用戶可訪問的8位寄存器。對這些寄存器的訪問是通過填在寄存器的讀/寫命令的地址進行的。這些寄存器包括基本配置、FIFO、中斷控制、定時/計數器、狀態寄存器、掛鉤和管理寄存器等。 2.2 TNT4882數據傳送/接收方式 當傳送數據開始時，TNT4882完成初始化。TNT4882初始化結束后，上位機和TNT4882進行數據傳送。上位機傳送計數器用來寄存上位機和FIFO之間所要傳送和接收的字節數。由NTN4882計數GPIB接口傳送和接收的字節。在上位機和FIFO間每傳送一個數據，上位機接口便將上位機傳送計數器的傳送計數值減一，并查詢計數值是否等于零。如果計數值等于零，上位機開始檢測結束條件，判斷是否結束。如果結束，數據傳送完成；否則，等待。 3 TNT4882在多路程控電源中的應用及軟件流程 多路程控電源是為航空航天電子設備及系統的自動測試設備（ATE）的技術需要而設計和研制的，是目前在高性能的航空航天自測系統中不可缺少的配套設備之一。該程控電源的輸出不但可滿足目前國內、國外不同供電體系的技術需要，而且還配套輸出多路的輔助電源，以滿足用戶的特殊需要。考慮到多路程控電源的通用性，且適于國際接口標準，在研制中加一GPIB總線接口，以使我們的多路程控電源能用在不同的控制系統中。多路程控電源硬件圖如圖3所示。 多路程控電源由數據采集、微控制器、電源模塊、GPIB總線接口及上位機組成。多路程控電源輸出的模擬量經變換后送到A/D轉換器進行轉換，轉換成數字量送到微控制器處理，同時微控制器還采集開關信號。微控制器對采集的信號處理后，通過GPIB總線送至上位機，實現上位機對電源狀態的實時監控；同時，上位機可以通過GPIB總線發送控制命令到微控制器，實現上位機對多路程控電源的程控。 3.1 TNT4882與微控制器接口及編程 TNT4882的D0～D7與89C51的P0口直接相連，ADDR0～ADDR5與微控制器的地址A0～A5相連，CS作TNT4882的片選信號，與在線可編程邏輯器件相接。WR、RD與微控制器的讀、與直接相連，對讀、寫寄存器進行讀、寫操作。由于TNT4882的中斷為高電平，與AT89C51的中斷申請極性相反，故需要通過反向后，才可與微控制器的中斷INT連接。 在本多路程控電源系統中，有兩個晶振：一個用于產生微控制器工作時鐘，一個用于產生TNT4882的工作時鐘。圖4是TNT4882與微控制器的接口原理圖。 用MCS51匯編語言編寫的GPIB收、發數據子程序見網絡補充版。 3.2 上位機編程 采用面向儀器與測控過程的交互式C/C++開發平臺——LabWindows/CVI(C for Virtual Instrumentation)語言。它是一種將C語言平臺與測控專業工具庫有機結合起來的開發平臺。它不僅具有集成開發平臺、交互式編程方法、功能面板和庫函數，而且還有簡單明了的友好圖形設計界面、完善的開發系統兼容性以及靈活的程序調試手段，為熟悉C/C++語言的開發人員建立數據采集系統、測量系統、檢測和過程監控系統提供了極大的便利。 多路程控電源與上位機通信的一個應用程序見網絡補充版。 結語 新一代具備GPIB接口總線的多路程控電源，符合IEEE-488.2數據接口標準。只要用標準的GPIB接口電纜與系統連接，就可以靈活地應用到任何系統中去，不受型號等因素的限制，并且具有很好的可擴展性，顯示了它特有的優越性。 |
