GP-IB接口总线及其应用简介

    一、GP-IB 发展历程

    1965年 惠普公司设计HP-IB

    1975年 HP-IB变成IEEE-488标准

    1987年 IEEE488.2被采纳， IEEE 488-1978变成IEEE488.1-1987

    1990年 SCPI规范被引入IEEE 488仪器

    1992年 修订IEEE 488.2

    1993年 NI公司提出HS488

    1965年，惠普公司（Hewlett-Packard）设计了惠普接口总线（HP-IB, 用于连接惠普的计算机和可编程仪器。由于其高转换速率（通常可达1Mbytes/s）， 这种接口总线得到普遍认可， 并被接收为IEEE标准488-1975和ANSI/IEEE标准488.1-1987. 后来， GP-IB比HP-IB的名称用得更广泛。 ANSI /IEEE 488.2 -1987加强了原来的标准， 定义了控制器和仪器的通讯方式。 可编程仪器的标准命令（Standard Commands for Programmable Instruments, SCPI）采纳了IEEE488.2定义的命令结构，创建了一整套编程命令。

    二、GP-IB 总线接口

    GP-IB即通用接口总线（General Purpose Interface Bus）是国际通用的仪器接口标准。目前生产的智能仪器几乎无例外地都配有GP－IB标准接口。大多数打印机就是通过GPIB线以及GPIB接口与电脑相连。

    国际通用的仪器接口标准初由美国HP公司研制，称为HP-IB标准。 1975年IEEE在此基础上加以改进，将其规范化为IEEE－488标准予以推荐。1977年IEC又通过国际合作命名为IEC－625国际标准。此后，这同一标准便在文献资料中使用了HP－IB，IEEE－488，GP－IB，IEC－IB等多种称谓，但日渐普遍使用的名称是GP－IB。

    GP-IB标准包括接口与总线两部分：接口部分是由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传输的信息进行发送、接收、编码和译码；总线部分是一条无源的多芯电缆，用做传输各种消息。将具有GP-IB接口的仪器用GP-IB总线连接起来的标准接口总线系统如图所示。

    在一个GP-IB标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络至少有“讲者”、“听者”、“控者”三类仪器装置。讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置（ 如测量仪器、数据采集器、计算机等），在一个GP-IB系统中，可以设置多个讲者， 但在某一时刻，只能有一个讲者在起作用。听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置（如打印机、信号源等），在一个GP-IB系统中，可以设置多个听者，并且允许多个听者同时工作。控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如对其他设备进行寻址或允许“讲者”使用总线等。控者通常由计算机担任，GP-IB系统不允许有两个或两个以上的控者同时起作用。

    三、GP-IB标准接口系统的基本特性如下：

    （1） 可以用一条总线互相连接若干台装置，以组成一个自动测试系统。 系统中装置的数目多不超过15台，互连总线的长度不超过20m。

    （2） 数据传输采用并行比特（位）、串行字节（位组）双向异步传输方式，其传输速率不超过1兆字节每秒。

    （3） 总线上传输的消息采用负逻辑。低电平（≤＋0.8V）为逻辑“1”，高电平（≥＋2.0V）为逻辑“0”。

    （4） 地址容量。单字节地址：31个讲地址，31个听地址；双字节地址：961个讲地址，961个听地址。

    （5） 一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。

    四、GPIB接口总线应用

    多仪器的星型组合和线型组合

    我们使用一台计算机，通过GPIB控制卡可以实现和一台或多台仪器的听、讲、控功能，并组成仪器系统，使我们的测试和测量工作变得快捷简便，高效。通过GPIB电缆的连接，可以方便地实现星型组合、线型组合或者二者的组合。

    GPIB是一种工程控制用的协议。初由HP公司提出，目前成为一种国际标准，遵守的协议为IEEE488。一般被用来使用任何编程语言如VB、Vc、C++实现电脑对仪器的控制。当然也有某些仪器制造商自己开发的语言支持GPIB。如keithley公司使用的testpoint，NI公司的Labview等。实现这种控制首先要被控仪器支持GPIB，其次，工控机安装IEEE488卡，并通过gpib线连接两个设备。

    五、接口总线的基础知识

    1、GPIB接口是一个数字化24脚（扁形接口插座）并行总线，其中16根为TTL电平信号线，包括8根双向数据线、5根控制线、3根握手线，另8根为地址线和屏蔽线。

    （1） 数据线 8根数据线， 从DI01到DI08, 既送数据又送指令， 用ATTENTION（ATN）线的状态来确定是数据信息还是指令信息， 所有指令和绝大多数数据都使用7位ASCII或ISO码集， 在这种情况下，第8位的DI08, 要么不使用， 要么做奇偶校验用。

    （2） 握手线这3根线异步控制着设备之间的信息字节的传输， 把这个过程称做是3线内锁握手， 它可以保证数据线发送和接受的信息字节不会出现传输错误。

    （3） 接口管理线共有5根线管理着接口的信息流：

    1） ATN（注意）---当控制器要用数据线发送指令时， 它驱动ATN为真， 当一个讲话者可以发送数据信息时， 控制器驱动ATN为伪。 2） IFC（清接口）---系统控制器驱动IFC线对总线进行初始化并成为责任控制器。

    3） REN（远控使能）---系统控制器驱动REN线可以使设备成为远程模式或本地模式。

    4） SRQ（服务请求）---任何设备都可以驱动SQR线， 异步向控制器请求服务。

    5） EOI（结束或确认）---EOI线有两个作用，讲话者用EOI线来标注一个信息串的结束， 控制器使用EOI线来告诉设备在一个并行协商区内确认它们的响应。

    2、GPIB的主要功能我们使用一台计算机，通过GPIB控制卡可以实现和一台或多台仪器的听、讲、控功能，仪器一般都是用24芯电缆连在一起的， 一端是插头形式， 一端是插座形式， 可以用线性连接方式、星形连接方式或两者组合的连接方式，组成仪器系统，使我们的测试和测量工作变得快捷， 简便， 和高效。通过GPIB电缆的连接，可以方便地实现星型组合、线型组合或者二者的组合。

    3、ESCORT-3146A GPIB卡的连接设置条目参数出厂默认设置 可选参数 1 地址 8 0到30 2 发话（talk） Off On或off 设置GPIB会话ON（开）时，仪表的远程状态指示将闪烁。仪表自动判断GPIB 上SRQ 控制线路SRQ（System Request Queue,系统请求队列，也称为服务请求），以便每秒产生一个新的读数，并提醒其它的GPIB 设备读取的数据。因为GPIB 发话功能只对另一个GPIB 设备发送读数，所以仪表不会接收任何IEEE 488.2和SCPI 指令。

    4、IEEE 488.2和SCPI 指令的区别 SCPI是架构在IEEE488.2上的仪器控制语法。整个SCPI命令可分为两个部分，一是IEEE488.2公用命令，另一部分是SCPI仪器特定控制命令。公用命令是IEEE488.2规定的仪器必须执行的命令，其句法与语义均遵循IEEE488.2规定。它与测量无关，用来控制重设、自我测试和状态操作。SCPI仪器特定控制命令用来从事量测，读取资料及切换开关等工作，包括所有测量函数及一些特殊的功能函数。

    GP-IB比串口控制提高了传输速率和同时支持的设备总数。但是目前已经被传输速率更快支持设备总数更多的lan接口替代。

    六、GPIB接口的实际应用

    GPIB接口是常见的今天，安捷伦测试仪器具有广泛的GPIB产品，以帮助您连接并控制您的仪器容易，而且经济实惠节省您在选择正确的产品清单如下时间，金钱，提高生产力。

    即插即用接口

    USB 2.0接口（兼容USB 1.1）和IEEE488接口（连接多达14台GPIB仪器）

    标准 -行业库的意思是你不要重写软件。现在的IO库套件15.0航运

    高速- 过1.15MB/sec转移

    新增功能 -并行轮询（检查多达8个器件在一个单一的响应投票）

    安捷伦82357B USB / GPIB接口提供了从一个在您的笔记本电脑或台式电脑的USB端口直接连接到GPIB仪器。没有开关设置，没有PC卡的安装，无需外接电源要求。获取连接从未如此简单。

    目前支持的接口的矩阵

    这12页的应用笔记提供了提示和技巧，将帮助您建立灵活的测试系统，可以轻松地将USB接口，LAN，GPIB和RS - 232C接口等。

    七、以下是部分英文文献翻译：（ GPIB interfaces translation）

    GPIB interfaces are commonly found on most test instruments today and Agilent has a wide range of GPIB products to help you connect and control your instruments easily, and affordably

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    Plug and play interface

    USB 2.0 interface （USB 1.1 compatible） and IEEE 488 interface （connect up to 14 GPIB instruments）

    Standard - industry libraries mean you don′t rewrite software. IO Libraries Suite 15.0 now shipping

    High-speed - transfer over 1.15MB/sec

    Added feature - Parallel Polling （check response of up to 8 devices at one single poll）

    The Agilent 82357B USB/GPIB Interface provides a direct connection from a USB port on your laptop or desktop PC to GPIB instruments. There are no switches to set, no PC cards to install, and no external power supplies required. Getting connected has never been easier.

    Currently Supported Interface's Matrix

    This 12-page application note provides a variety of tips and tricks that will help you create flexible test systems that can easily incorporate USB, LAN, GPIB and RS-232C.