Convertitore di interfaccia GPIB-RS-232

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione

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Molti moderni strumenti di misura sono dotati dell'interfaccia IEEE488, nota in Occidente come GPIB (General Purpose Interface Bus) e in Russia come CPC (canale per uso generale secondo GOST 26.003-80). Consente di combinare dispositivi in ​​sistemi di misurazione automatizzati. Ma per controllare un tale complesso, è necessario un computer dotato di un adattatore per questa interfaccia. Nella configurazione tipica della maggior parte dei personal computer, non è disponibile e come prodotto indipendente non è economico. Il dispositivo proposto consentirà di utilizzare una porta COM standard di un computer per controllare il canale pubblico e scambiare informazioni su di esso.

Prima di tutto, è necessario comprendere i principi di base dell'interfaccia GPIB. La sua organizzazione può essere paragonata alle attività di qualsiasi commissione: il presidente decide quale dei membri della commissione parla e quale ascolta. Di conseguenza, i dispositivi che funzionano in tre modalità sono collegati al canale pubblico al bus comune: controller (controllore), altoparlante (parlante) e ascoltatore (ascoltatore). L'ascoltatore riceve solo informazioni. Sono ammessi fino a 14 ascoltatori contemporaneamente. L'oratore può trasmettere informazioni. È consentito un solo oratore alla volta.

Il controller (controller) combina le funzioni di un ascoltatore e di un altoparlante e, inoltre, è in grado di indirizzare tutti gli altri dispositivi. Il complesso di dispositivi collegati dal bus GPIB dovrebbe includere un solo controller.

Tutti i dispositivi sono collegati in parallelo tramite 16 linee di segnale e otto linee di fili comuni. Viene utilizzata la logica negativa: livello del segnale basso - log. 1 (vero), alto livello - log. 0 (falso). Le linee di segnale sono divise in tre gruppi: informazioni, sincronizzazione della trasmissione di byte e controllo dell'interfaccia.

Le linee informative DIO1-DIO8 (LD0-LD7) formano un bus dati a otto bit a due vie. Tipicamente, le informazioni vengono trasmesse in forma di testo utilizzando il codice ASCII a sette cifre (American Standard Code for Information Interchange) o il suo equivalente nazionale KOI-7. Ad esempio, per trasmettere il numero 123, vengono trasmessi a turno i codici ASCII per le cifre 1 (0110001), 2 (0110010) e 3 (0110011). Anche i comandi di interfaccia, gli indirizzi ei comandi di controllo del dispositivo vengono trasmessi tramite il bus dati.
Le linee di clock coordinano il trasferimento di byte a otto bit sul bus dati. A causa dell'interazione dell'oratore con l'ascoltatore o gli ascoltatori, se ce ne sono diversi, su queste linee, la velocità di trasmissione viene selezionata automaticamente, in base alle capacità dei partecipanti attivi allo scambio. Pertanto, è possibile collegare dispositivi con velocità diverse tramite un canale comune. I dispositivi che non partecipano allo scambio rimangono passivi.

Ci sono tre linee di sincronizzazione in totale. Un livello basso sulla linea DAV (Data Valid) o SD (Data Synchronization) viene impostato dall'altoparlante solo se le informazioni da lui inviate al bus dati sono affidabili e l'ascoltatore ha ricevuto un segnale di disponibilità ad accettarlo - un alto livello sulla riga NRFD (Not Ready) For Data) o GP (Ready to Receive). Un livello basso (log. 1) su questa riga significa non pronto a ricevere. Poiché le uscite del segnale NRFD di tutti i dispositivi sono a collettore aperto e collegate in parallelo, qui non ci sarà un livello alto finché almeno un ascoltatore non sarà pronto a ricevere.

Fig. 1

Allo stesso modo, un livello alto sulla riga NDAC (Not Data Accepted) o DP (Data Accepted) indica che l'ascoltatore ha ricevuto correttamente le informazioni. Come con la linea NRFD, un livello alto sulla linea NDAC non è possibile finché tutti gli ascoltatori non lo hanno impostato.

I diagrammi di temporizzazione del ciclo di trasferimento dei byte sono mostrati in fig. 1, ove si rilevano i seguenti momenti caratteristici:

T_1 - tutti i listener sono pronti a ricevere un byte;
T0 - l'oratore segnala di aver inviato un byte al bus dati;
T1 - il listener ha iniziato a ricevere ed elaborare un byte e segnala che non è ancora pronto per ricevere il successivo;
T2 - l'ascoltatore ha ricevuto un byte;
T3 - l'oratore segnala che il byte sul bus dati non è più valido;
T4 - l'ascoltatore rimuove il segnale di ricezione completo in preparazione per il ciclo successivo;
T5, T6 - simili a T-1 e A del ciclo precedente.
Le cinque linee di controllo dell'interfaccia sono progettate per dire a coloro che sono collegati al canale pubblico quali azioni intraprendere, in quale modalità trovarsi e come rispondere ai comandi. Informazioni dettagliate sullo scopo di queste righe contengono la tabella. uno.

Tabella 1

A ciascuno dei dispositivi collegati da un canale condiviso viene assegnato un indirizzo univoco. Per indirizzare un dispositivo specifico, il controllore trasmette il suo indirizzo in modalità comando (quando la linea ATN è bassa). L'indirizzo occupa i cinque bit meno significativi di un byte e può essere compreso tra 0 e 30, il valore 31 è riservato ai comandi generali dell'interfaccia. Qualsiasi dispositivo dotato di un'interfaccia GPIB dispone di funzionalità per l'impostazione e la modifica del suo indirizzo, come cinque ponticelli rimovibili sul pannello posteriore. Con i bit DIO6 e DIO7 del byte di indirizzo, il controller imposta lo scopo funzionale del dispositivo. Quando è basso sulla linea DIO6, questo è l'ascoltatore e sulla linea DIO7 è l'altoparlante.

Fig. 2

Lo schema del convertitore da interfaccia GPIB a RS-232 sviluppato dall'autore è mostrato in fig. 2. Al connettore X1 viene fornita una tensione di alimentazione alternata o costante di qualsiasi polarità. Il ponte a diodi VD1 lo rettifica o porta alla polarità desiderata e lo stabilizzatore integrale lo porta al valore di 5 V necessari per alimentare i microcircuiti.

La presa X2 è collegata alla presa di una delle porte COM del computer. Il chip DA1 fa corrispondere i livelli di segnale dell'interfaccia RS-232 con quelli ricevuti e generati dal microcontrollore DD1. Il valore della frequenza del risonatore al quarzo ZQ1 indicato nel diagramma fornisce un'impostazione precisa della velocità standard di scambio di informazioni con il computer.

L'elevata capacità di carico sul bus dati dell'interfaccia GPIB (DIO1 - DIO8) è fornita dal chip ricetrasmettitore bidirezionale DD2. Se è necessario collegare più di cinque o sei dispositivi a un canale pubblico, potrebbe essere necessario amplificare i segnali anche sulle altre linee di interfaccia.

Il LED HL1 segnala il continuo scambio di informazioni con i dispositivi collegati al canale pubblico, mentre il LED HL2 segnala la presenza della tensione di alimentazione del convertitore.

Il connettore HZ è predisposto per la programmazione del microcontrollore DD1, già installato sulla scheda del convertitore. Se è preprogrammato con un programmatore, questo connettore non è necessario. La configurazione del microcontrollore deve essere impostata come segue: byte esteso (esteso) - OxFF, byte alto (alto) - OxDF, byte basso (basso) - OxDE.

Presa X4 - RPM7-24G-PB-V, standard per interfaccia GPIB (KOP). La posizione e lo scopo dei suoi contatti sono mostrati in fig. 3. Il pulsante SB 1 viene utilizzato per riavviare il microcontrollore dopo un errore del programma.

Fig. 3

L'aspetto del convertitore assemblato sulla breadboard è mostrato in fig. 4. Dopo l'assemblaggio, dovrebbe essere collegato a un computer ed eseguire qualsiasi programma terminale. Ho usato il programma RS232 Pro.

I parametri di connessione devono essere: baud rate 115200, nessuna parità, una cifra della tabella. Il convertitore esegue le funzioni di un controller di canale ad accesso condiviso, eseguendo i comandi forniti nella Tabella 232, forniti tramite RS-2. XNUMX.

Ognuno di essi è composto da due caratteri: un identificatore e un parametro. Il simbolo $, ad esempio, identifica un gruppo di comandi monouso. Il carattere (numero) che segue seleziona un comando specifico da questo gruppo. L'identificatore # significa che il codice ASCII del carattere che lo accompagna deve essere trasmesso tramite l'interfaccia GPIB.

Il comando $6 avvia il polling parallelo di più dispositivi. Di solito viene emesso dopo che il controller ha ricevuto una richiesta di servizio (SRQ=1) per determinare quale apparecchiatura necessita di attenzione. Per segnalare ciò, a ciascuno di essi viene assegnato un determinato bit del bus dati (DIO). Ciò avviene mediante ponticelli rimovibili sul quadro strumenti o tramite comandi dell'interfaccia PPC (Parallel Poll Configure - Parallel Poll Configuration) emessi dal controller. Dopo l'inizializzazione del polling parallelo, è sufficiente leggere lo stato delle linee DIO7-DIO1 con l'aiuto del comando $8 e analizzarlo.

Il polling seriale è più lento del polling parallelo, ma determina il motivo della richiesta in modo più accurato. Per avviarlo, è necessario il comando dell'interfaccia SPE (Serial Poll Enable). Dopo di esso, ogni dispositivo indirizzato come altoparlante trasmetterà il proprio byte di stato.

Per un elenco completo dei comandi dell'interfaccia, vedere il documento "Tutorial Description of the Hewlett-Packard Interface Bus", reperibile online all'indirizzo vt100.net/manx/details/7,17449 Notare che non tutti i dispositivi dotati di GPIB devono essere eseguiti alcuni comandi comuni dell'interfaccia.

Utilizzando il disponibile nella tabella. 2 comandi, è possibile eseguire qualsiasi operazione sul bus GPIB, che offre all'utente la possibilità di scrivere autonomamente un programma per computer per la manutenzione di un particolare dispositivo o del proprio sistema. Per illustrare questa possibilità, l'autore ha scritto il programma GPIB Terminal.

Fig. 5

Dopo aver lanciato questo programma, è necessario, dopo aver aperto quello mostrato in Fig. 5 nella scheda "Impostazioni", specificare il numero della porta COM a cui è collegato il convertitore, e l'indirizzo GPIB del dispositivo con cui lavorare, impostare i caratteri che indicano la fine della riga del messaggio durante la trasmissione e la ricezione. Al termine delle impostazioni, fare clic sul pulsante a schermo "Applica e salva".

La corretta apertura della porta sarà indicata dalla scritta "La porta è aperta" nel pannello "Dati ricevuti" della scheda "Terminale". Sulla fig. La Figura 6 mostra un esempio della risposta dello strumento al *idn? - richiesta del nome del produttore, del tipo e di altre informazioni sul dispositivo. Si precisa che non sempre vengono fornite le risposte del dispositivo ai comandi ad esso inviati. Spesso, dopo aver ricevuto un comando, il dispositivo lo esegue (ad esempio, passa alla modalità operativa richiesta) "in silenzio", senza informarne il controller.

Fig. 6

Per uno studio visivo del processo di scambio di informazioni su un canale pubblico, il programma fornisce quello mostrato in Fig. 7 scheda "Squadre". Proviamo a inviare il comando *idn? i mezzi disponibili qui. Innanzitutto, il dispositivo deve essere indirizzato come listener con indirizzo 2. Per fare ciò, inviare il byte di indirizzo con il valore 0x22 esadecimale o 34 decimale.

Fig. 7

Premendo il pulsante a schermo ATN impostare ATN=1 (livello basso sulla riga omonima). Si noti che dopo ogni operazione, lo stato corrente delle linee di controllo viene visualizzato automaticamente nella parte inferiore della scheda. Immettere l'indirizzo nel formato corrispondente all'elemento contrassegnato nel campo "Formato" nel campo di immissione accanto al pulsante della schermata "Invia" e fare clic su questo pulsante. Impostare ATN=0 premendo il pulsante corrispondente.

Inserendo i valori richiesti e premendo il pulsante "Invia", trasmettiamo la seguente sequenza di byte: 0x2A, 0x69, 0x64, 0x0E, 3x0f^ 0x0D, 0x13A. Si noti che selezionando la voce "ASCII" è possibile inserire non codici esadecimali, ma i caratteri stessi che compongono il comando. Tuttavia, i caratteri Carriage Return (OxOD) e Line Feed (OxOA) che lo terminano devono essere comunque inseriti in formato esadecimale o decimale (rispettivamente 10 e XNUMX).

Successivamente, indirizziamo il dispositivo come altoparlante, per il quale premiamo il pulsante ATN, quindi componiamo e trasmettiamo l'indirizzo 0x42 o 66. Subito dopo aver rilasciato il pulsante ATN, riceviamo la risposta del dispositivo premendo il pulsante a schermo "Leggi" per ricevere ogni personaggio. Si noti che quando viene ricevuto l'ultimo carattere della risposta, verrà impostato EO1=1.

Avendo imparato a lavorare con l'interfaccia GPIB a basso livello e avendo competenze di programmazione, puoi iniziare a sviluppare programmi per il controllo dei sistemi di misura.

È possibile scaricare il programma del microcontrollore del convertitore di interfaccia e il programma per computer descritto nell'articolo quindi.

Autore: M. Terentiev, Ulyanovsk; Pubblicazione: radioradar.net

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