GPIB

GPIB接口介面简介

由[美达科技股份有限公司]提供GPIB接口最早是由美商惠普(Hewlett-Packard) 公司所发展出来，作为自己公司内部仪器间的连接接口，那时称之为HPIB (Hewlett-Packard Interface Bus) 。1975年，美国电机电子工程协会 (IEEE) 依据HPIB为基础，公布了ANSI/IEEE Std 488.1-1975，称为可程序化仪器之IEEE标准数字接口(IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrument，简称IEEE 488-1975) ，它规范了连接器 (Connector) 和电缆线 (Cable)

间的电气特性与机械特性，也定义出总线间数据传输交握(Handshaking) 协定。1978年IEEE 又对1975

年所订的标准做了第一次的修订，称为IEEE 488-1978。根据以上所述，可以得知HPIB、GPIB 及IEEE 488

等，指的都是同样的标准─ IEEE 488-1978标准。

IEEE 488-1978只对硬件 (电气、机械特性及总线协议等) 作了详细地规范，在轫体程序上却无明确地定义，例如命令格式的语法、参数型态的定义及结束字符的使用等，使得某些仪器间出现了GPIB兼容性的问题。有鉴于此，惠普与太克(Tektronix) 等仪器大厂，联合于1987年重新订定IEEE 488，将其分成了硬件上的标准－IEEE 488.1-1987及软件上的标准－IEEE 488.2-1987。

IEEE 488.1-1987即为IEEE 488.1-1978，而IEEE 488.2-1987却为新定的标准规范，命名为IEEE标准码、格式、协议及共同命令(IEEE Standard Code，Formats，Protocols，and Common Commands) ，它定义了控制命令的表头格式，参数的型态，共同命令集及状态回报格式等。如此，在软件程序设计有了新的标准，即可解决软件兼容性的问题。

1.1 GPIB总线的基本架构

1.1.1 装置连接方式

IEEE 488接口，可将控制器 (计算机) 、量测仪器(装置) 等以并联方式连接在一起，形成一自动量测系统。连接方式可分成线式(Linear) 串接与星形 (Star) 连接两种方式。线性串接方式是以一台串联着一台的方式，连接成一测试回路。而星形连接方式，图中，以一台装置为中心，幅射连接至其它装置。此种连接方式有个缺点，为受限于连接器重迭之数目，重迭数目最好不要超过三个，以免最下方的装置的连接器承受太大的力量。

1.1.2 IEEE 488.1

电缆线长度的限制GPIB总线为了要达到数据高速传输的目的，在IEEE 488.1里对于电缆线的长度有以下的限制：

(1) 一个系统内，电缆线的总长度不得超过2公尺乘以连接装置的数目，但最大长度不得超过20公尺。

(2) 一个系统内，所能连接装置数目不得超过15个，而且其中至少要有2至3个装置是在开机状态。

1.1.3

IEEE 488 讯号线IEEE 488总线是由16条讯号线与8条地线及隔离线所组成，如图1-1所示，

为IEEE 488

连接器的接脚图，图中详细定义24条总线所在的位置，其中16条讯号线依其功能可区分成三大类：

八条资料线 (Data Line)

五条接口管理线(Management Line)。

三条交握线 (Handshake Line)。

图1-1 IEEE 488 连接器之接脚图

1. 八条数据线IEEE 488.1标准里定义之数据线共有八条，称为DIO1、DIO2．．．至DIO8，用来传输命令讯息 (接口讯息) 和数据讯息 (装置相关讯息) 之用。

2. 五条管理线IEEE 488总线里共定义有五条管理线，分别分别说明如下。

(1) IFC(Interface Clear)线IFC管理线，为系统控制器重置装置之用。

(2) ATN(Attention)线ATN管理线，用来指示在总线八条数据在线的数据为命令讯息或则是数据讯息。

(3) REN(Remote Enable)线REN管理线，是装置用来切换装置为远程控制(Remote Control) 或是本地控制 (Local Control) 。所谓远程控制乃是透过GPIB总线所传送过来的装置相关讯息进行控制，而本地控制则是利用装置本身面板按钮开关进行控制。

(4) EOI(End-or-Identify)线 EOI管理线，是装置(发话者) 所传送的数据序列至最后字节时，令EOI线动作(拉至低准位) ，表示数据传输结束。相对地，收听者在判别其EOI线被拉至低电位时，即停止读取数据。

EOI线可与NL (New Line) 字符及CR (Carriage Return)字符相互结合成结束符号。

(5) SRQ(Service Request)线 SRQ管理线，是装置用来通知值班控制器，其需要控制器的服务。当SRQ管理线所处的电位为低准位时，表示装置须要服务，此时装置须一直保持低准位，直到其被值班控制器循序轮询完后，才可将SRQ线电位拉高，解除服务要求。因此，相对地值班控制器就必须随时监测其SRQ信号，以判断是否有装置要求服务中断。

3. 三条交握线IEEE 488.1标准定义了三条交握线，作为装置间的异步数据传输，GPIB 总线使用此三条交握线间的互锁交握技术(Inter Locking Handshake Scheme)，来确保装置间所传输或接收的数据不会遗失。三条交握线定义如下：

(1) DAV(Data Valid)：数据有效线

(2) NRFD (Not Ready For Data)线：尚未备妥接收数据线

(3) NDAC(Not Data Accepted)：尚未接受数据

1.1.4

装置角色的扮演在IEEE 488总线里，为了确保数据传输的正确性，根据装置控制总线的时机不同，可区分成控制器(Controller) 、发话者(Talker)、收听者 (Listener) 三种角色，分述如下：

1. 控制器一般来说，一个由GPIB接口所组成的测试系统，是由一台计算机与许多不同种类的仪器所组成，此时，计算机即称为控制器。若在一系统里有多台计算机连接在一起，那么目前具有控制能力的计算机

即称为值班控制器，值班控制器可经由控制权的移转，将控制权转移至空闲 (Idle) 的控制器 (计算机) 里。一个装置要能称为控制器，需具备以下四点能力：

管理总线之通信连接管道。

响应装置之服务要求中断。

送出 GPIB 命令讯息。

移转／接收总线控制权。

2. 发话者大部份IEEE 488装置都具备有发话者的功能，其所需具备的能力为：

可被控制器设定成具有发话的能力。.

有能力向GPIB总线传送数据。

任一时刻总线上只能有一装置发话。

3. 收听者大部份的IEEE 488装置都具备有收听者的功能，其所需具备的能力为：

可被控制器设定成具有收听的能力。

具有由GPIB总线接收数据之能力。

任何时刻，总线上最多可允许14个收听者同时接收数据。

1.2 界面机能