第五章 GPIB仪器

能接受远地编程控制，但是在一段时间内只能接受两种控 制方式之一，而不能同时接受两种控制。RL功能就是为器 件选择接受本控或远程控制方式而设立的。
•④器件触发（Device Trigger）功能，简称DT功能。 • DT功能就是为了让控制器能够单独地启动一台或
成群地启动几台器件而设立的。
•⑤器件清除（Device Clear）功能，简称DC功能。 • 其作用在于能使器件功能有回到某种指定的初始
8291A
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
Vcc EOI NDAC NRFD DAV DIO8 DIO7 DIO6 DIO5 DIO4 DIO3 DIO2 DIO1 SRQ ATN REN IFC RS2 RS1 RS0
功能设置在多线消息发送源方器件接口功能区内，所以
称为“源方挂钩”。
•⑤受方挂钩（Acceptor Hand Shake）功能，简称
AH功能。
•
AH功能赋予器件保证正确接收远地多线消息的
能力。AH功能设置在多线消息接收方器件接口功能 区内，称为“受方挂钩”。
5种辅助接口功能如下： •①服务请求（Service Request）功能，简称SR功能。 •器件故障，例如，电压表超量程、振荡器频繁不稳定 、锁相环失锁、打印机的打印纸用完、程序错误等。无
8291A面向GPIB标准接口总线信号
/DIO1~/DIO8：8位标准接口数据总线输入/输出端
/DAV,/NRFD,/NDAC： 挂钩控制联络信号
/ATN,/IFC,/REN,/SRQ,/EOI：控制管理线
T/R1：外收发器控制信号输出端，高电平时，DIO线
上的数据以及DAV消息将被送到标准总线上，

GPIB标准接口共定义了10种接口功能，
包含5种基本接口功能和5种辅助接口功能。
5种基本接口功能：
①控者（Controller）功能，简称C功能
通过微处理器发布各种命令。
如复位系统，启动系统，寻址某台器件为讲者或
听者，处理服务请求等。
②讲者（Talker）功能，简称T功能；

发送信号、数据。
8291A面向CPU总线的信号引脚
D0~D7：
双向数据总线
RS0~RS2：片内寄存器选择码输入，连地址线
/CS,/RD,/WR：片选、读、写输入端
INT：
中断请求输出端，软件可控高或低有效
TRIG：
触发器输出端
CLOCK： 时钟信号输入端，（1~8）MHz RESET： 复位信号输入端 DREQ,/DACK：DMA操作请求输出、响应端
、地址等）其它设备只能接收；
ATN= 0
DIO线上的信息为讲者发出的器件
信息（控制命令、数据等），听者必须听。
接口清除线IFC（Interface Clear）:
接口清除线，由控者使用，将接口置为已知的
初始状态，作为复位线 远程允许线REN（Remote Enable）: 由控者使用 REN= 1 听者都处于远程控制状态，脱离 本地状态 REN= 0 仪器必处于本地状态
同时将从标准总线上接收NRFD和NDAC消息；
低电平时，则相反。
T/R2：外收发器控制线输出端，用于控制EOI消息的
方向。高电平时，表示EOI要输出，低电平时则相反
2. 8292控者接口芯片
8292接口芯片仅有控者功能，并且它必须与
8291联合使用，组成具有10种接口功能的标
准接口。 8292实质是一片8041单片机，片内固 化了一段专门的程序，使内部RAM作为专用寄 存器组使用，I/O端口用来提供总线的各种控
逻辑，即以低电平小于或等于0.8V为“真态”或“0
态”；以高电平大于或等于2.0V为“假态”或“1态
”。
必须注意：正电平负逻辑关系是针对母线上的
状态而完成的。至于器件内部采用何种逻辑关系与此
无关。
5．2 GPIB接口控制
5．2．1GPIB接口功能
在GPIB系统中，把器件与GPIB总线的一 种交互作用定义成一种接口功能（Interface Function）。
☻采用大规模集成电路实现；
☻采用微程序控制实现；
☻采用中小规模集成电路实现；
☻以软件为主，辅以少量配合电路实现。
5.2.3 GPIB总线结构和接口信号
总线为24芯电缆：16条信号线 ，8根地址线，
24芯簧片插头座
GPIB插头
引脚分布
16条信号线按功能分为：8根双向8位数据线
3根数据挂钩联络线 5根接口管理控制线
• 8、接口功能（共10种）
器件与接口系统之间每一种交互作用就称为
一种接口功能。
• 9、控制方式（2种） 测试过程中自始至终能对系统实行控制的器 件称为系统控者； 执行某些具体任务而对系统实行控制的器件 称为负责控者。
10．消息逻辑（TTL电平，负逻辑）
GPIB母线上采用与TTL电平相容的正极性、负
制信号及辅助信号。
8292 引脚
IFCL X1 X2 RESET Vcc CS GND RD A0 WR SYC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vss
1 2 3 4 5 6 8292 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
40 39 38 37 36 35 34 83 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
准备接收数据。
未收到数据线NDAC(Not Data Accept)：
当NDAC=1时，表示系统中至少有1个听者未完
成接收数据，讲者暂不要撤掉数据线上的消 息。
接口管理线5根
注意线ATN(Attention): 由控者使用，ห้องสมุดไป่ตู้明DIO线上信息的类型。
ATN= 1
DIO线上的信息为接口消息（命令
个循环。
5.2.4
GPIB接口电路设计
计算机 计算机 GPIB GPIB 接口功能通过 接口功能通过 GPIB GPIB 接口卡来实现 接口卡来实现
以Intel公司的8291A听/讲接口芯片、8292控者芯片、 8293总线收发器芯片为例介绍。
1. 8291A接口芯片 8291A是一种将微处理器接至GPIB标准总 线的器件。它可以完成GPIB标准中除控者之 外的全部接口功能。除此之外，还具有自动 三线挂钩联络、自动管理接口寻址等能力， 这些自动操作能力大大简化了接口管理软件 的设计。
当EOI=1,ATN=1时，表示控者执行并行点名
识别操作。
三线挂钩方式
系统内部每传送一个字节信息都有一次三线
联络的过程，其时序如图。
DIO1~8 DA V NRFD NDAC ① ② ③ ④ ⑥ 第一字节 ⑤
三线挂钩过程
原始状态：讲者置DAV为高，听者置NRFD为低、
NDAC为低。
三线挂钩过程：
①听者置NRFD为高，表示已做好接收数据准备；
②讲者发现NRFD呈高后，讲者发送数据至DIO线
上，并令DAV为低电平；
③听者发现DAV为低后，就令NRFD为低，表示准
备接收数据；
④听者接收数据，当每个听者都收完数据后，
置NDAC为高； ⑤当讲者检出NDAC为高后，就令DAV为高，撤消 总线数据。 ⑥听者检出DAV为高，就令NDAC为低，准备下一
3、器件容量（15台）

GPIB母线上最多可挂15个器件。当测试系统
有必要使用多于15个器件时，只需在控制器上 再添置一个GPIB接口，即可拉一条母线，多挂 14个器件。
5、数传方式（比特并行、字节串行、双 向异步传递） 6、最大数据传输速度为1MB/S 7、数传距离（不超过20m）
数传距离指数据在器件之间的传递距离.
GPIB仪器由一台PC，一块GPIB接口板卡和
若干台GPIB仪器通过GPIB标准总线连接而成。
GPIB仪器建立在GPIB标准接口的基础上。
5．1概述
GPIB接口具有下述一些基本特性: 1、母线型连接方式

测试系统所使用的全部仪器和计算机均 通过一组标准母线相互连接，如图5.1所示。
母线 接口系统
计算机
器件B
器件C
图5.1 母线型连接
器件N
仪器系统
母线连接的优越性：
①系统的组成比较方便、灵活。 ②采用这种连接方式使仪器之间可以直接“通 话”而无须通过中介单元。 ③组件和解散测试系统十分简单。
母线连接的缺点： 发送器负载较重，系统速度不能太高。
2、母线构成（16条信号线）
其中8条数据输入输出线，3条挂钩线，5条管 理线。
论上述何种原因使器件不能正常运行，器件应主动向控
者报告，使控者能及时发现系统存在的问题，并采取适
当的措施处理，SR功能便是为此目的而设立的。
•②并行查询（Parallal Poll）功能，简称PP功能。
•
PP功能赋予器件响应负责控者发动的并行查询的能力。
在事先没受命讲话的情况下，能通过指定的一条数据输入 输出线对负责的控者提供一条PPR消息，以表明器件工作 状态。 •③远程控制本控（Remote Local）功能，简称RL功能。 • 虽然任何一台可程控器件一般既能接受本地程控，又
Vcc COUNT REN DAV IBFI OBFI EOI SPI TCI CIC NC ATNO NC CLTH Vcc NC SYC IFC ATNI SRQ
8292与微处理器相接的信号
D0~D7：
双向数据总线 /CS,/RD,/WR：片选、读、写 X1,X2： 外接晶体或外部时钟 RESET： 复位 A0： 地址线 与GPIB标准接口总线相接的信号： /DAV：双向握手信号，与8291的DAV相连 /IFC： 接口清除信号输出端 TCI： 任务完成中断申请信号 SPI： 由8292内部事件引起的中断信号输出端
服务请求线SRQ(Service Request): 任何一个具有服务请求功能的仪器或设备，可向 控者发出SRQ=1，要求控者对各种异常事件进行 处理，控者通过点名查询转入相应的服务程序。 结束或识别线EOI(End or Identify): 当EOI=1，ATN=0时，表示讲者已传递完一组
字节的信息
引脚分配对应关系：
1~4：DIO1~DIO4 5 : EOI 6 : DAV 7 : NRFD 8 : NDAC 9 : IFC
10 : SRQ 11 : ATN 12 : 机壳地 13~16: DIO5~DIO8 17 : REN 18~24: 地
数据总线8根、数据挂钩联络线 3根
数据总线DIO1~DIO8:
【课时安排】
5.1
5.2 5.3 5.4
概述
GPIB 接口功能 GPIB 仪器 GPIB 仪器编程
GPIB: General Purpose Interface Bus 通用接口总线 即IEEE488通用接口总线,是HP公司在70年代 推出的台式仪器接口总线, 因此又叫
HPIB(HPInterfaceBus)
例如将一台电压表或一台频率计采集到的测量数据送
往打印机或绘图仪记录，便可以通过讲者功能来实现。
•③听者（Listener）功能，简称L功能； • 接收信号、数据。
•例如，一台打印机要将其他仪器经母线传出的数据接 收下来并进行打印就必须通过听者功能来实现。 •④源方挂钩（Source Hand Shake）功能，简称SH功能 • SH功能赋予器件保证多线消息正确传递的能力。SH
8291A采用40脚封装。
8291A 引脚图
T/R1 T/R2 CLOCK RESET TRIG DREQ DACK CS RD WR INT D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vss
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
状态。
5．2．2 GPIB接口功能的实现
GPIB接口主要应该包括三个部分：
第一部分是接口功能逻辑，即接口功能实现电路。
第二部分是译码电路，主要用来进行接口消息的译码，
如通令、专令和地址的译码。
第三部分是母线收发器，用规定的逻辑电平在接口电
路和母线间收、发信号。
目前，实现GPIB接口主要有以下4种方法：
用于传送接口信息和仪器消息，包括数据、
地址、命令。
数据有效线DAV（Data Available）：
当DIO线上出现有效数据时，讲者置DAV线为
低（“1”），示意听者接收数据。
未准备好接收数据线NRFD（Not Ready for
Data）:
当 NRFD=1时，表示系统中至少有1个听者未