第二章 GPIB通用数字接口总线

第三节 GPIB器件模型
三、设备在GPIB系统中的地位
从系统组建角度出发，每个设备的地位是相同的；
但它们在完成给定目的和执行操作的地位上是不相 同的 从接口功能管理上看： 讲或听器件；GPIB总线“控者/ Controller” 从测试系统进行的操作或从器件消息传递角度出发： “测试系统控制器(Test System Controller)”/“测 试控制器/主控器/主控机”； “器件（Device）”
第二节 GPIB的基本特性




6.数传输率： max: 1MB/s type: 500KB/s 7.数据传递距离（不超过20m） ： L = min(20m, 2m*n) n: 器件个数 8．接口功能（共10种） 设备与接口系统之间每一种交互作用就称为一种 接口功能，有10种接口功能 9．GPIB系统的控制（总线控者/测试系统控制器） 10．消息逻辑（TTL电平，负逻辑）
第二节 GPIB的基本特性
GPIB的目标
1.是一种在有限距离内（例如在一个实验室内）的

通用接口系统 2.通过它来实现测试系统内各设备之间的可靠通信 3.被联接的各设备之间可以互相直接通信，而不一 定要通过中介单元（测试控制器）的媒介 4.对被联接设备的特性要求，应提出尽可能少的限 制条件 5.通信是异步的（无需同步） 6.价格低廉，以便亦能适用于廉价的简单测试系统 7.使用起来应相当灵活多样、简单方便，使用者无 需费很大努力即能容易了解、掌握它的使用
必 备 的 能 力
基本听、若有MTA则不受命
全部能力 全部能力 无能力或全部能力 无能力或全部能力 无能力或全部能力 无能力或响应SRQ和同步取控、发送 接口消息，选择控者转移和并行查询 能力 集电极开路或三态门
选 择 的 能 力
电气接口② E1或E2
第六节 总线接口消息
一、GPIB消息分类及传递的途径
二、挂钩控制线 （三线）
SH（T/C）驱动：DAV线（DAV =1） 数据有效 AH（L） 驱动：NRFD线（RFD=0）未准备好 NDAC线（DAC=0）未收到数据
第四节 数字总线结构
三、 接口管理线：
ATN线 ：ATN线。ATN消息：区分“命令”和“数
据” REN线 ：远控使能线 。 REN消息 EOI线 ：结束识别线。EOI消息
第五节 接口功能及其赋予器件的能力
接口功能（Interface Function）:器件与GPIB总线的 一种交互作用 一、 五种基本接口功能： SH &AH. T & L. C 这五种接口功能管理和控 制多线消息字节双向，异步，正确传递 1.源方SH和受方AH挂钩功能
利用三条挂钩线实现三线连锁挂钩，保证DIO线上
的多线消息在器件间准确的异步传递
2. T和L功能：
发送和接收DIO线上的器件数据
第五节 接口功能及其赋予器件的能力
3. C功能：
赋予器件具有控制GPIB系统中器件数据流通的能力

指派听者、讲者：决定器件数据流通方向 发送通令和专令：实现器件清除、触发、查询等特殊接 口操作 识别母线上的服务请求、发起串行/并行查询 控者转移：总线负责控者转移 系统控者：（一个系统内只有一个）在任何时刻发出 IFC、REN 控者：配有C功能的GPIB器件，“控制”系统母线及各 器件的接口功能 控制器：控制系统完成测试功能，处理测量数据，不必 有C功能，但必须有 L、T、AH、SH功能。“控制”各 器件的器件功能
第二节 GPIB的基本特性
表2-1 GPIB的接口功能
接口功能名称 源方挂钩（Source Handshake） 受方挂钩（Acceptor Handshake） 讲者 Talker 或扩大讲者 Extended Talker 听者 Listener 或扩大听者 Extended Listener 服务请求Service Requset 远控/本控 Remote / Local 并行查询 Parallel Poll 器件清除 Device Clear 器件触发 Device Trigger 控者 Controller 代号 SH AH T TE L LE SR RL PP DC DT C 涉及消息通道(图2-5) 1,2,3,4,5 1,2,4,5
第六节 总线接口消息
二、接口消息编码
远地消息的名称和编码规定见附录A。作为GB1988 或ASCII信息交换比特码的表示列于表2-4中。 多线接口消息又分三类：

（1）通令 (称为通令群(UCG),DIO7～5为001)
LLO 本地封锁 （LOCAL LOCKOUT） DCL 器件清除 （DEVICE CLEAR） PPU 并行查询组态不可能(PARALLEL POLL UNCONFIGURE) SPE 串行查询可能 （SERIAL POLL ENABLE） SPD 串行查询不可能（SERIAL POLL DISABLE）
接口功能 听者 器件功能
控者 讲者 控制和 数据处理
听者 讲者
听者
听者
程控
测量仪器
输出 被测设备 DUT
信号源
激励
记录仪
硬复制
器件
用户编程
第四节 数字总线结构
一、 数据线 ：DIO8~DIO1
（双向异步传递两种多线消息字节） 器件消息（ /ATN=数据工作方式 ）：程控命 令、测量数据、STB 接口消息（ ATN=命令工作方式 ）：通令、 专令、地址、副令
GPIB 消息分类和传递的途径如图 2-3 和图 2-5 所示（参 阅表2-1）。
(1)远地消息 (2)接口消息 (3)器件消息
GPIB 消息
(4)状态铰链:接口功能之间逻辑关系。
(5)本地消息：器件功能←→接口功能
第六节 总线接口消息
A:接口标准定义的 功能 B:用户定义的功能 ①:接口信号线（承 载远地消息） ②:远地接口消息 ③:远地器件消息 ④:状态铰链消息 ⑤:本地消息 ⑥:控者发送的远地 接口消息 图2-5 GPIB器件内的接口功能和消息传递途径的示意
/ATN ∧EOI = END。（以接口消息形式发送的器件消息
结束符） ATN∧EOI = IDY。（控者进行并行查询--识别）
SRQ线 ：服务请求线。SRQ消息：类似于INT信号 IFC线 ：接口清除线。IFC消息：迫使所有器件接口
停止母线上的活动，回到接口空闲状态

作业
P63 1、2
1987 1985年，国家标准GBn249.1／.2-85 1995年，新的国家标准GB/T15946-1995 HP-IB ， IEEE488 、 IEC625 、 SJ2479 、 IEC-IB 、 488BUS、IECBUS、ASC II BUS等等。在国内 多 称 是 G P I B ， 即 通用接口总线（ G e n e r a l Purpose Interface Bus）之意
第六节 总线接口消息
（2）专令 (称专令群（ACG），DIO7～5为000)：
GTL 进入本地 （GO TO LOCAL）； SDC 有选择的器件清除 （SELECTED DEVICE CLEAR） PPC 并行查询组态 （PARALLEL POLL CONFIGURE）； GET 群执行触发 （GROUP EXECUT TRIGGER）； TCT 取得控制（TAKE CONTROL）。 （3）地址 ：
第五节 接口功能及其赋予器件的能力 二、五种辅助接口功能
完成特殊的管理、控制交互作用 SR：服务请求 从接口向负责控者提出，请求控者中断当前进行的工作来 对该器件进行服务 PP：并行查询： 以事先分派的一条 DIO 线在控者发起并行查询时送出 PPR 消息，通常配合SR功能 DC：器件清除: 响应控者发出的DCL通令或SDC专令 DT ：器件触发功能: 响应负责控者发出的GET专令 RL：远控/本控切换: 在两种输入操作控制信息之中选择其一的能力
第三节 GPIB器件模型
远控：可程控，接受外来数字式数据控制
的能力 本控：可程控本地控制通常分为：
（1）仪器操作员可访问的、用于仪器控制的仪
器上的开关、旋钮、按键、触屏位置等 （2）从器件/仪器非GPIB接口系统输入的“外 部控制信号“，它可以引起本地操作。例如,数 字电压表的外触发信号能够启动一次采样测量 （ 3 ）特别应该声明 , 通过连接到器件的其他总 线接口（如： RS232C、通用并行接口等） , 来 自测试系统内另一个控制操作点的器件功能操 作也定义成GPIB本地操作
十分简单 采用这种连接方式使仪器与仪器之间可以直接“通 话”而无须通过中介单元（一般是计算机）
标准接口总线 GPIB 接口 系统 仪器
计算机
器件Ｂ 图2-2
器件Ｃ
器件Ｎ
系统
概念模型标准接口总线
第二节 GPIB的基本特性

2．总线构成(16条信号线)
8条数据输入输出线、3条挂钩线、5条管理线
3．设备容量(15台)
第二节 GPIB的基本特性
GPIB的基本特性

1．互联方式(总线型) 系统实物连接如图2-1，其概念模型如图2-2。测试系统 所使用的全部仪器和计算机均通过一组标准总线相互 连接
(a)链形 图2-1 系统实物连接
(b)混合形
第二节 GPIB的基本特性
总线型连接特点
系统的组成比较方便、灵活；组建和拆解测试系统
远地接口消息：经由GPIB总线传递 本地接口消息：在器件功能与接口功能之间传递
二、仪器的操作与控制
IEEE 488.2标准指出，驱使GPIB器件/仪器的器件功
能电路状态变化,通常称为器件功能“操作 （ Operation ）”，而 GPIB 器件功能操作由“程控 消息”引起；GPIB器件/仪器的控制和操作是按控制 源来分类
1,2,4,5 1,2,4,5 1,2,4,5 1,2,4,5 1,2,4,5 1,2,4,5,6
第三节 GPIB器件模型
一、 逻辑组成模型

器件功能区：
完 成 器 件 所 担 负 的 测 控 功 能 。 产 生 器 件 消 息 （ D e v i c e
Dependent Message）通过接口编码送上Bus；同时也接受 由接口译码的别的器件发出的器件消息
器件 功能 接口 功能 本地消息
总线
远地接口消息
接口 功能
器件 功能
本地消息
器件消息
图2-3
GPIB器件/仪器模型
第三节 GPIB器件模型

接口功能区：
实现器件间的匹配连接（机械、电气、功能，运行）用以管
理和控制器件消息的传递。 接口消息：由接口功能接受，并据之改变状态的消息 （Interface Massages）
第二章 GPIB通用数字接口总线
第一节 GPIB数字接口的发展
可程控设备数字接口总线发展年表
1972年，HP-IB（HP-Interface Bus） 1978年，IEEEstd 488-1978[3] (常称IEEE488) 1979，IEC 625 -1号公告 1987年，IEEEstd 488.1-1987，IEEBstd 488.2-
第五节 接口功能及其赋予器件的能力
三、器件接口功能配置与附加要求

表2-3 最小GPIB接口功能集配置
接口功能 功能子集 源挂钩 SH1① 受挂钩 AH1 T5、T6、TE5或 讲 者 TE6 L3、L4、LE3或 听 者 LE4 服务请求 SR1 器件清除 DC1 远控本控 RL0或RL1 并行查询 PP0或PP1 器件触发 DT0或DT1 C0或C4带C5、 C7 控者 C9或C11 能力 全部能力 全部能力 基本讲、串行查询、若有MLA则不 受命
第四节 数字总线结构

总线结构 （16线制）
8条数据线：DIO8~DIO1 3条挂钩线：DAV, NRFD, NDAC 5条管理线：ATN, REN, IFC, SRQ, EOI
DIO
数据线
数据字节（Byte)传送控制线
百度文库
接口管理线 16条 信号 线和 地线
(1～8)
DAV NRFD NDAC ATN REN IFC SRQ EOI
N max
I drive 48 mA 15 i 3.2mA
可采用增加母线的方式扩大容量，每增加一条总线 可增加14个器件，最大可增加到14x14=196个器件

4．地址容量(31个听地址,31个讲地址)
25-1=31 31×31=961
5．数传方式(bit并行、字节串行、双向异步传 递）