第六章2 智能仪器的标准通讯接口

第六章智能仪器的标准数据通信接口6.3USB总线技术

USB(UniversalSerialBus)即通用串口总线。USB是一种电缆总线，支持主机与各式各样“即插即用”外部设备之间的数据传输。USB功能USB的设计主要用于将PC的外围设备（如键盘、鼠标、扫描仪和磁盘驱动器等）连接到PC。当增加新的设备时，USB主机自动检测，查询该设备的标识，并恰当的配置设备驱动器。USB的主要特征：(1)

速度快(2)

连接简单(3)

应用广泛(4)

使用灵活(5)

容错性强(6)

“即插即用”的体系结构(7)性价比较高USB系统描述：USB系统分为USB主机、USB设备和USB连接三部分。USB设备包括集线器（Hub）和功能部件（Function）两种类型。

USB总线拓扑结构

主机根集线器（Hub）Hub1FuncFuncHub2FuncFunc

USB信号

序号符号功能1电源（＋5V）2信号线3信号线4GND地

USB集线器示意图

PortPortPort#1#2#3UpstreamPortPort#4PortPortPort#7#8#9对于不同的外设，USB2.0可根据速度要求在电缆上采取三种模式传输数据

(1)高速模式(High-speed)，传输速率25Mbps～480Mbps，主要适用于大容量移动硬盘，光驱和视频传输等具有高速特征的外设。(2)全速模式(Full-speed)，传输速率500Kbps～10Mbps，主要适用于电话、宽带设备、音频设备等中速外部设备。(3)低速模式(Low-speed)，传输速率10Kbps～100Kbps,主要用于人机接口设备,例如鼠标、键盘、游戏杆等对传输速度要求不高的外部设备。6.4并行数据通讯GP-IB

（IEEE-488）总线GPIB(GeneralPurposeInterfaceBus)6.4.1GP-IB总线的产生及发展1965年HP公司为了解决各种测试仪器连成系统的问题，推出HP-IB（InterfaceBus）总线；由于广受欢迎，1975年IEEE将该标准订为IEEE488.1规格；1987年订为IEEE488.2规格，并改名为GPIB。因此：GPIB=HPIB=IEEE488GPIB功能介绍GPIB是专为测试测量和仪器控制应用设计的；GPIB是一种数字的、8位并行通信接口，数据传输速率高达8Mb/s；该总线可为一个系统控制器提供多达15台仪器的连接，连线长度小于20米。典型的GPIB测试系统由计算机、GPIB接口卡和若干台（最多15台）GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接而成。GPIB系统具有以下四个显著特点：(1)GPIB接口编程方便(2)提高了仪器设备的性能指标。

(3)便于将多台带有GPIB接口的仪器组合起来，形成较大的自动测试系统(4)便于扩展传统仪器的功能。GP-IB连接器及信号

DIO1114DIO5DIO2215DIO6DIO3316DIO7DIO4417DIO8REN518信号地（5）

EOI619信号地（6）

DAV720信号地（7）

NRFD821信号地（8）

NDAC922信号地（9）

IFC1023信号地（10）

SQR1124信号地（11）

ATN1225信号地（12）屏蔽地13

总线构成：由9条地线和16条信号线构成；接口功能：共有10种；联结方式：总线式联结，仪器直接并联在总线上；数传方式：8位并行，字节串行，双向异步传输；数传速度：一般可达250－500Kb/s，最高可达8Mb/s。

6.4.2GP-IB接口总线的基本功能数传距离：最大数传距离为20米。仪器容量：最多可接15台仪器设备。地址容量：听地址31个，讲地址31，可扩展961个。消息逻辑：在总线上采用负逻辑。控制转移：根据测试要求，选择某个控制器。6.4.3消息在自动测试系统中，GP-IB仪器之间的通信是通过接口系统发送“仪器消息”和“接口消息”来实现的。仪器消息：通常指数据或数据消息，主要包含仪器的特定信息。接口消息：用于管理总线，通常称之为命令或命令消息。接口消息和仪器消息

仪器消息

接口消息

仪器功能接口功能仪器功能总线结构接口功能

6.4.4基本接口功能要素

把仪器分成三种角色：控者(controller)讲者（Talker）听者（Listener)Talker

发命令或送数据者Listener

接收数据或接受命令者Controller

控制信号发送接收秩序

(可当Talkerorlistener)系统中只可以有一个Systemcontroller同一時刻，只有一个Talker，但可以有多个Listener采用IEEE-488（GP-IB）总线连接的系统微型计算机数字式仪器数字式仪器数字式仪器

IEEE-488数据总线

IEEE-488控制总线

GP-IB连接器及信号

DIO1114DIO5DIO2215DIO6DIO3316DIO7DIO4417DIO8REN518信号地（5）

EOI619信号地（6）

DAV720信号地（7）

NRFD821信号地（8）

NDAC922信号地（9）

IFC1023信号地（10）

SQR1124信号地（11）

ATN1225信号地（12）屏蔽地13

GP-IB连接器信号说明

1.数据输入输出线（DIO1～DIO8）2.接口管理线

①IFC（InterfaceClear）—接口清除线

②ATN（Attention）—注意线

③SQR（ServiceRequest）—服务请求线

④REN(RemoteEnable)—远地使能线

⑤EIO(EndorIdentify)—结束识别线

GP-IB连接器信号说明

3.信号联络线（握手线）

①DAV（DataValid）—数据有效线

②NRFD（NotReadyForData）—未准备好接收数据线

③NDAC(NotDataAccept)—数据未收到线

GPIB自动测试系统

6.4.5接口功能(GPIB标准的十种功能)

名称符号功能说明控者功能讲者功能听者功能源联络功能

CTLSH

使系统初始化，发布各种通用命令使设备可发出要传送的数据和命令使设备接收数据信息和程控命令信息在数据传输过程中源方向受方进行联络，保证多线消息正确可靠传输接口功能(GPIB标准的十种功能)

名称符号功能说明

受联络功能

服务请求功能并行查询功能

AH

SRPP在数据传输过程中受方向源方进行联络，保证仪器能够正确接收多线消息仪器向控者发出服务请求的信息快速查询多个请求服务设备接口功能(GPIB标准的十种功能)

名称符号功能说明远地/本地功能设备清除功能设备触发功能

R/LDCDT保证远地/本地工作方式的转换保证控者命令将设备初始化使听者、讲者可接收控者发来的命令6.4.6GPIB三线挂钩原理

GPIB数据总线上的信息交换，是按异步联络方式进行的，为了保证数据可靠的异步传输，每传送一个数据字节在源方（讲者或控者）与受方（听者）之间必须进行一次DAV(数据有效线)、NRFD（未准备好接收数据线）、NDAC（数据未收到线）三线的互锁过程。

DAV②⑤

NRFD

①③⑦

NDAC④⑥

三线互锁简单时序

例:说话者

宣布命令，听着准备操写

确定听着都将笔准备好，准备操写；讲命令；每讲一句便确认，“写好的举手了吗”确定全部的人都举手；完成一次操写。数据传送控制框图

GPIB总线

讲者数据线管理线数据线

听者1