stringtranslate.com

ГПИБ

Кабель IEEE 488 с разъемами для стекирования

IEEE 488 , также известный как HP-IB ( Hewlett-Packard Interface Bus ) и в общем виде как GPIB ( General Purpose Interface Bus ), представляет собой спецификацию шины ближнего действия цифровой связи с 8-битным параллельным мультимастерным интерфейсом , разработанную Hewlett-Packard . Впоследствии она стала предметом нескольких стандартов.

Хотя шина была создана в конце 1960-х годов для соединения автоматизированного испытательного оборудования , она также имела определенный успех в 1970-х и 1980-х годах в качестве периферийной шины для ранних микрокомпьютеров , в частности Commodore PET . Более новые стандарты в значительной степени заменили IEEE 488 для использования в компьютерах, но он все еще используется испытательным оборудованием.

История

В 1960-х годах компания Hewlett-Packard (HP) производила различные автоматизированные контрольно-измерительные приборы, такие как цифровые мультиметры и логические анализаторы . Они разработали интерфейсную шину HP (HP-IB) , чтобы упростить взаимодействие между приборами и контроллерами (компьютерами и другими приборами). [1] Позднее эта часть HP (около 1999 года) была выделена в Agilent Technologies , а в 2014 году контрольно-измерительное подразделение Agilent было выделено в Keysight Technologies . [ требуется ссылка ]

Шину было относительно легко реализовать с использованием технологии того времени, используя простую параллельную шину и несколько отдельных линий управления. Например, HP 59501 Power Supply Programmer и HP 59306A Relay Actuator были относительно простыми периферийными устройствами HP-IB, реализованными в TTL , без необходимости в микропроцессоре.

HP лицензировала патенты HP-IB за номинальную плату другим производителям. Она стала известна как шина интерфейса общего назначения (GPIB) и стала фактическим стандартом для автоматизированного и промышленного управления приборами. По мере того, как GPIB становился популярным, она была формализована различными организациями по стандартизации .

В 1975 году IEEE стандартизировал шину как стандартный цифровой интерфейс для программируемой аппаратуры , IEEE 488; он был пересмотрен в 1978 году (создав IEEE 488-1978). [2] Стандарт был пересмотрен в 1987 году и переименован в IEEE 488.1 (IEEE 488.1-1987). Эти стандарты формализовали механические, электрические и основные параметры протокола GPIB, но ничего не говорили о формате команд или данных.

В 1987 году IEEE представила стандартные коды, форматы, протоколы и общие команды IEEE 488.2. Он был пересмотрен в 1992 году. [3] IEEE 488.2 предусматривал основные соглашения о синтаксисе и форматах, а также независимые от устройств команды, структуры данных, протоколы ошибок и т. п. IEEE 488.2 был создан на основе IEEE 488.1, но не заменял его; оборудование может соответствовать IEEE 488.1, не следуя IEEE 488.2.

В то время как IEEE 488.1 определял аппаратное обеспечение, а IEEE 488.2 определял протокол, все еще не было стандарта для команд, специфичных для приборов. Команды для управления одним и тем же классом приборов, например , мультиметрами, различались между производителями и даже моделями.

Военно-воздушные силы США [4] , а позднее и Hewlett-Packard, признали это проблемой. В 1989 году HP разработала свой язык тестовых измерений (TML) [5] или язык тестовых и измерительных систем (TMSL) [6] , который был предшественником стандартных команд для программируемого приборостроения (SCPI), представленных в качестве отраслевого стандарта в 1990 году. [7] SCPI добавил стандартные общие команды и ряд классов приборов с соответствующими командами, специфичными для класса. SCPI предписал синтаксис IEEE 488.2, но допускал другие (не IEEE 488.1) физические транспорты.

Параллельно с IEEE МЭК разработала собственные стандарты: МЭК 60625-1 и МЭК 60625-2 (МЭК 625), позднее замененные на МЭК 60488-2 .

National Instruments представила обратно совместимое расширение IEEE 488.1, изначально известное как HS-488. Оно увеличило максимальную скорость передачи данных до 8 Мбайт /с, хотя скорость снижается по мере подключения большего количества устройств к шине. Это было включено в стандарт в 2003 году (IEEE 488.1-2003), [8] несмотря на возражения HP. [9] [10]

В 2004 году IEEE и IEC объединили свои стандарты в «двойной логотип»: стандарт IEEE/IEC IEC 60488-1, Стандарт высокопроизводительного протокола для стандартного цифрового интерфейса для программируемой аппаратуры — Часть 1: Общие положения , [11] заменяет IEEE 488.1/IEC 60625-1, а IEC 60488-2, Часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды , [12] заменяет IEEE 488.2/IEC 60625-2. [13]

Характеристики

IEEE 488 — это 8-битная электрически параллельная шина, которая использует шестнадцать сигнальных линий: восемь для двунаправленной передачи данных, три для подтверждения установления связи и пять для управления шиной, а также восемь линий возврата заземления.

Шина поддерживает 31 пятибитный первичный адрес устройства, пронумерованный от 0 до 30, назначая уникальный адрес каждому устройству на шине. [14] [15]

Стандарт позволяет до 15 устройствам совместно использовать одну физическую шину с общей длиной кабеля до 20 метров (66 футов). Физическая топология может быть линейной или звездообразной (разветвленной). [16] Активные удлинители допускают более длинные шины, при этом на логической шине теоретически возможно до 31 устройства.

Функции управления и передачи данных логически разделены; контроллер может обращаться к одному устройству как к «говорящему» и к одному или нескольким устройствам как к «слушателям» без необходимости участия в передаче данных. Несколько контроллеров могут совместно использовать одну и ту же шину, но только один может быть «контроллером в ответе» в каждый момент времени. [17]

В исходном протоколе передачи используют взаимосвязанное трехпроводное рукопожатие «готово-действительно-принято» . [18] Максимальная скорость передачи данных составляет около одного мегабайта в секунду. Более позднее расширение HS-488 смягчает требования к рукопожатию, позволяя до 8 Мбайт/с. Самое медленное участвующее устройство определяет скорость шины. [19]

Соединители

IEEE 488 определяет 24-контактный микроленточный разъем, разработанный Amphenol . Микроленточные разъемы имеют D-образную металлическую оболочку, но больше, чем D-субминиатюрные разъемы. Иногда их называют «разъемами Centronics» по названию 36-контактного микроленточного разъема, который Centronics использовала для своих принтеров.

Одной из необычных особенностей разъемов IEEE 488 является то, что они обычно используют конструкцию с «двумя головками», с штекером на одной стороне и гнездом на другой. Это позволяет складывать разъемы для легкого последовательного соединения . Механические соображения ограничивают количество сложенных разъемов четырьмя или менее, хотя обходной путь, включающий физическую поддержку разъемов, может помочь обойти это.

Они удерживаются на месте винтами, либо 6-32 UNK [20] (теперь в значительной степени устаревшими), либо метрической резьбой M3.5×0.6 . Ранние версии стандарта предполагали, что метрические винты следует чернить, чтобы избежать путаницы с несовместимой резьбой UTS. Однако к пересмотру 1987 года это уже не считалось необходимым из-за преобладания метрической резьбы. [21]

Стандарт IEC 60625 предписывает использование 25-контактных D-субминиатюрных разъемов (таких же, как и для параллельного порта на IBM PC-совместимых компьютерах ). Этот разъем не получил значительного признания на рынке по сравнению с устоявшимся 24-контактным разъемом.

Возможности

Порт IEEE-488 с перечисленными возможностями на лабораторном контроллере температуры

Использовать как компьютерный интерфейс

Плата контроллера GPIB National Instruments для шины PCI

Разработчики HP не планировали, что IEEE 488 станет периферийным интерфейсом для компьютеров общего назначения; основное внимание уделялось инструментарию. Но когда ранним микрокомпьютерам HP потребовался интерфейс для периферийных устройств ( дисководы , ленточные накопители , принтеры , плоттеры и т. д.), HP-IB был легко доступен и легко адаптировался для этой цели.

Компьютерные продукты HP, которые использовали HP-IB, включали HP Series 80 , HP 9800 series , [23] HP 2100 series, [24] и HP 3000 series. [25] Компьютерные периферийные устройства HP, которые не использовали интерфейс связи RS-232, часто использовали HP-IB, включая дисковые системы, такие как HP 7935. Некоторые из передовых карманных калькуляторов HP 1980-х годов, такие как серии HP-41 и HP-71B , также имели возможности IEEE 488 через дополнительный модуль интерфейса HP-IL /HP-IB.

Другие производители также приняли GPIB для своих компьютеров, например, в линейке Tektronix 405x .

Линейка персональных компьютеров Commodore PET (представлена ​​в 1977 году) подключала свои периферийные устройства с помощью шины IEEE 488, но с нестандартным разъемом на краю карты. Последующие 8-битные машины Commodore использовали последовательную шину , протокол которой был основан на IEEE 488. [26] Commodore выпустила на рынок картридж IEEE 488 для VIC-20 [27] и Commodore 64. [28] Несколько сторонних поставщиков периферийных устройств Commodore 64 сделали картридж для C64, который обеспечивал интерфейс, производный от IEEE 488, на разъеме на краю карты, аналогичном таковому в серии PET. [29]

В конечном итоге более быстрые и полные стандарты, такие как SCSI, вытеснили IEEE 488 для периферийного доступа.

Сравнение с другими стандартами интерфейсов

С точки зрения электротехники IEEE 488 использовал аппаратный интерфейс, который мог быть реализован с помощью некоторой дискретной логики или микроконтроллера. Аппаратный интерфейс позволял устройствам, изготовленным разными производителями, взаимодействовать с одним хостом. Поскольку каждое устройство генерировало асинхронные сигналы квитирования, требуемые протоколом шины, медленные и быстрые устройства могли быть смешаны на одной шине. Передача данных происходит относительно медленно, поэтому такие проблемы линии передачи , как согласование импеданса и терминация линии, игнорируются. Не было требования к гальванической развязке между шиной и устройствами, что создавало возможность возникновения контуров заземления, вызывающих дополнительный шум и потерю данных.

Физически разъемы и кабели IEEE 488 были прочными и удерживались на месте винтами. Хотя физически большие и прочные разъемы были преимуществом в промышленных или лабораторных установках, размер и стоимость разъемов были обузой в таких приложениях, как персональные компьютеры.

Хотя электрические и физические интерфейсы были хорошо определены, изначального стандартного набора команд не было. Устройства разных производителей могли использовать разные команды для одной и той же функции. [30] Некоторые аспекты стандартов протоколов команд не были стандартизированы до появления Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI) в 1990 году. Варианты реализации (например, обработка конца передачи) могут усложнить взаимодействие в устройствах до IEEE 488.2.

Более поздние стандарты, такие как USB , FireWire и Ethernet, используют снижение стоимости интерфейсной электроники для внедрения более сложных стандартов, обеспечивающих более высокую пропускную способность. Многопроводные (параллельные данные) разъемы и экранированный кабель изначально были более дорогими, чем разъемы и кабели, которые могли использоваться с последовательными стандартами передачи данных, такими как RS-232 , RS-485 , USB, FireWire или Ethernet. Очень немногие массовые персональные компьютеры или периферийные устройства (такие как принтеры или сканеры) реализовали IEEE 488.

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме IEEE 488 .

Ссылки

  1. ^ Нельсон, Джеральд Э.; Риччи, Дэвид В. (октябрь 1972 г.). «Практическая система интерфейса для электронных приборов» (PDF) . Журнал Hewlett-Packard . 24 (2): 2–7. Контроллеры: считыватель маркированных карт 3260A; калькулятор 9820A (с комплектом интерфейса 11144A)
    Лоури, Дональд К. (октябрь 1972 г.). «Общий цифровой интерфейс для программируемых приборов: эволюция системы» (PDF) . Журнал Hewlett-Packard . 24 (2): 8–11.
  2. ^ IEEE Стандартный цифровой интерфейс для программируемой аппаратуры , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1978, doi :10.1109/IEEESTD.1978.7425098, ISBN 978-1-5044-0366-5, Стандарт ANSI/IEEE 488-1978
    Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемой аппаратуры , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1987, ISBN 0-471-62222-2, Стандарт ANSI/IEEE 488.1-1987, стр. iii
  3. ^ Стандартные коды IEEE, форматы, протоколы и общие команды для использования с IEEE Std 488.1-1987, Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемой аппаратуры , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1992, ISBN 978-1-55937-238-1, Стандарт IEEE 488.2-1992
  4. ↑ Проект Mate в 1985 году.
  5. ^ "GPIB 101, Учебное пособие по шине GPIB". ICS Electronics. стр. 5, абзац = Команды SCPI.
  6. ^ "Hewlett Packard Test & Measurement Catalog 1991" (PDF) . hparchive.com. стр. 8, абзац = SCPI.
  7. ^ "История GPIB". National Instruments . Получено 2010-02-06 . В 1990 году спецификация IEEE 488.2 включала документ "Стандартные команды для программируемой аппаратуры" (SCPI).
  8. ^ "Обновленный стандарт увеличивает скорость шин инструментов IEEE 488 в восемь раз". IEEE. 2003-10-06. Архивировано из оригинала 7 декабря 2003 года . Получено 2010-02-06 .
  9. ^ "HP и другие компании, занимающиеся тестированием и измерением, призывают IEEE выступить против пересмотра установленного стандарта IEEE 488" (пресс-релиз). Компания Hewlett-Packard. Декабрь 1997 г. Архивировано из оригинала 10.06.2011 г. Получено 16.02.2010 г.
  10. ^ "P488.1 Project Home". IEEE. Архивировано из оригинала 2010-04-28 . Получено 2010-02-16 .
  11. ^ Стандарт IEC/IEEE для высокопроизводительного протокола для стандартного цифрового интерфейса для программируемой аппаратуры - Часть 1: Общие положения (Принятие стандарта IEEE 488.1-2003) . IEEE. doi :10.1109/IEEESTD.2004.95749. ISBN 978-0-7381-4536-5.
  12. ^ Стандартный цифровой интерфейс для программируемой аппаратуры. Часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды (принятие (IEEE Std 488.2-1992) . IEEE. doi :10.1109/IEEESTD.2004.95390. hdl :11059/14380. ISBN 978-0-7381-4100-8.
  13. ^ "Замененные или отозванные публикации". IEC. Архивировано из оригинала 2012-04-17 . Получено 2010-02-06 .
  14. ^ "Адресация GPIB" (PDF) . Руководство пользователя NI-488.2 . National Instruments Corporation. Февраль 2005 г. стр. A-2. NI P/N 370428C-01 . Получено 16.02.2010 . Первичный адрес — это число в диапазоне от 0 до 30.
  15. ^ "Таблица 1-1: Параметры конфигурации интерфейсной платы GPIB 82350" (PDF) . Интерфейс Agilent 82350B PCI GPIB: Руководство по установке и настройке . Agilent Technologies. 2009-07-20. стр. 26. Agilent P/N 82350-90004 . Получено 2010-02-16 . можно использовать любой адрес в диапазоне 0 - 30 включительно
  16. ^ "GPIB Instrument Control Tutorial". National Instruments. 2009-08-24 . Получено 2010-02-16 . подключено по топологии "цепочка" или "звезда"
  17. ^ Руководство пользователя NI-488.2 (PDF) . Национальная инструментальная корпорация. Февраль 2005. с. А-1. НИ P/N 370428C-01. Архивировано из оригинала (PDF) 2 декабря 2008 г. Проверено 16 февраля 2010 г.
  18. ^ «Линии рукопожатия» (PDF) . Руководство пользователя NI-488.2 . Национальная инструментальная корпорация. Февраль 2005. с. А-3. НИ P/N 370428C-01 . Проверено 16 февраля 2010 г.
  19. ^ «Использование HS488 для улучшения производительности системы GPIB». National Instruments Corporation. 30 марта 2009 г. Получено 16 февраля 2010 г.
  20. ^ "Механические аспекты" (PDF) . Учебное описание интерфейсной шины Hewlett-Packard . Hewlett-Packard. стр. 28. Получено 13.06.2022 . Некоторые существующие кабели используют английскую резьбу (6-32UNK).
  21. ^ IEEE Стандартный цифровой интерфейс для программируемой аппаратуры , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1987, стр. v, ISBN 978-0-471-62222-2, ANSI/IEEE Std 488.1-1987, «Полезное примечание» о метрической резьбе, имевшееся в предыдущих изданиях, было удалено, поскольку использование метрической резьбы является обычной практикой IEEE 488. Следовательно, рекомендация покрывать такие детали черным материалом для привлечения внимания к метрической резьбе также считается излишней.
  22. ^ Тилден, Марк Д. (1983), «Приложение A: Подмножества описывают функции интерфейса» (PDF) , 4041 Руководство по программированию GPIB , Tektronix, Inc., стр. 113–115 {{citation}}: Цитата использует общее название ( помощь )
  23. ^ "HP 98135A HP-IB Interface 9815". Музей компьютеров HP . Получено 2010-02-06 .
  24. ^ "59310A HP-IB Interface". HP Computer Museum . Получено 2010-02-06 . Интерфейс HP-IB для компьютеров HP1000 и HP2000
  25. ^ "27113A HP-IB Interface". Музей компьютеров HP . Получено 2010-02-06 . Интерфейс CIO HP-IB для 3000 Series 900
  26. ^ Бэгнолл, Брайан (2006). На грани: впечатляющий взлет и падение Commodore . Variant Press. стр. 221. ISBN 0-9738649-0-7. OCLC  761384138.
  27. ^ Чертеж Commodore для VIC-1112 - Чертеж № 1110010 Rev:A
  28. ^ Схемы обратного проектирования для интерфейса Commodore C64 IEEE
  29. ^ http://www.zimmers.net/anonftp/pub/cbm/schematics/cartridges/c64/ieee-488/index.html Ссылка на схему одного из таких преобразователей.
  30. ^ Ранние устройства могли отвечать на IDкоманду идентификационной строкой; более поздние стандарты требовали, чтобы устройства отвечали на *IDкоманду.

Внешние ссылки