GPIB控制器

GPIB 控制器本质上就是一个接口协议转换器，实现的功能是从PCI 协议到GPIB 协议的转换。用户给计算机输入一定的命令，计算机的操作系统便会通过驱动程序向挂接在PCI 总线上的控制器发起一个相应的数据交易。控制器则把交易中所得到的数据转换成一个个符合GPIB 协议的控制信号和数据信号，这样用户就可以通过对计算机的操作来控制挂接在GPIB 总线上的各个测量仪器。

GPIB 也叫 HPIB，是一个数字化的 24 脚并行总线，由 16 条信号线和 8 条地线组成。这16 条信号线分为 8 条数据线、5 条控制线和 3 条握手线。8 条数据线：从 DIO1 到 DIO8，用 来传送命令、地址和数据；5 条控制线：分别为 ATN 线、IFC 线、REN 线、SRQ 线和 EOI 线，用来管理通过接口的有序信息流；3 条握手线：DAV 线、NRFD 线和 NDAC 线，用于控制设备之间消息字节的传送。发送消息方（源方）和接收消息方（受方）利用这 3 条握手线进行三线挂钩，以保证数据线上的消息（命令或数据）能准确无误地传送。

在GPIB控制器中，把器件与 GPIB 总线的一种交互作用定义成一种接口功能。GPIB 标准 接口共定义了 10 种接口功能

对于GPIB控制器的实现还有很多的方案，下面给出一些最基本最简单的实现方案。

1.CPLD 实现 GPIB 控制器

ALTERA 公司的低成本 CPLD 来实现 GPIB 控制器的功能。GPIB 控制器芯片的硬件设计主 要分为状态机的实现、数据通道和微处理接口的设计。

综观现今市场上的测试仪器，不难发现 GPIB 总线有重要的作用，在研制台式测试仪器 的时候，客户几乎均要求具备 GPIB 接口。可是在实际研发过程中，却发现 GPIB 控制芯片很难购买，而且价格昂贵。而且作为测试仪器具备 GPIB 的接口，一般只需要具有听、讲、串查功能，而不需要控、并查功能，这样又会造成资源与功能的浪费。所以我们尝试用 CPLD来实现 GPIB 接口的听、讲、串查功能，不仅可拥有自主知识产权，节省了产品的成本，而 且具有很大的灵活性。

2.嵌入式实现高性能GPIB控制器

利用嵌入式系统与以太网控制芯片设计并实现了基于《;PIB总线的自动测试系统(ATS)控制器。针对系统硬件完成了嵌人式实时操作系统(RTOS)、图形用户界面(GUI)的移植和测控软件的开发，并为远程控制管理提供Web月及务功能。系统开放、灵活。

GPIB 接口是组成自动测试系统(A'IS)的仪器设备专用接口。由于工业化测控进程的发展，这种通过外部总线互联的计算机控制测试系统已显示出它的不足:由于GPIB总线性能的限制，导致系统规模(器件容量,15台)和管理范围(电缆总长度感20m)受到制约;由于控制功能要求的复杂，需要使用功能完善、资源丰富但却价格昂贵、体积庞大的计算机作为系统控制器致使系统的灵活性较差;因系统总线的专用性和封闭性，使得异种总线系统的融合几乎不可能。为此我们设计了性价比较高的基于ARM芯片的嵌人式系统作为(GPIB控制器。该控制器除了完成正常的自动测试系统的控制管理功能外，还具有远程We)〕服务等功能。因系统具有开放性，如采用相应的总线控制驱动芯片，即可将异种总线网络纳入同一个系统之中。

3.USB实现GPIB控制器

USB是PC体系中一套全新的工业标准，通用可编程接口GPIB(General Programmable Interface BUS)，是Cy-press公司在其EZ-USB FX以及FX2系列单片机里设计的一个可由用户编程的接口，具有快速、灵活等特点；可使用多种协议完成与外围器件的无缝连接，如EIDE/ATAPI、IEEE1284、Utopia等。对其可以根据需要进行编程，且运行中不需要CPU的干预，仅通过一些CPU标志和中断与增强型8051内核通信。作为自动化测试仪器的互联标准历史悠久，使用广泛，组建费用低廉且操作方便，特别是连接台式机的时候尤其显得灵活高效。在很多对测试速度要求不高以及对测试仪器体积不作要求的情况下，GPIB总线也有相当的优势。因此，将USB所具有的独特优点引入到以GPIB为标准的自动测试系统中，设计基于USB总线的GPIB控制器，对提高便携式和无外接插槽的自动测试系统整体性能有很大促进作用。

4.RS232实现GPIB控制器

RS232-GPIB控制器，该控制器利用计算机最常用的RS232接口，控制带有GPIB接口的仪器，在计算机与仪器之间建立数据传输的通道。同时，支持SCPI(Standard Commands for Programmable Instrumentation) 指令集，只需在Windows操作系统自带的工具软件超级终端中输入SCPI指令，便可方便地对仪器进行参数设置和读取测试结果。

GPIB 控制机的设计包括了软件和硬件两个部分。

GPIB控制器软件部分包括控制器对应于各种操作系统的驱动程序，提供给用户使用的控制函数，等等。

GPIB控制器硬件设计的原理

PCl 总线提供给用户的信号时序复杂而且很多信号分时复用，不便于本地器件直接使用，GPIB控制器使用CH365 PCI总线接口芯片将这些信号转化为简单ISA信号，方便后端设备使用。GPIB协议采用通用接口芯片8255，配合开发相应GPIB控制软件来实现。通过对8255的编程，按照GPIB规范对8255各个口进行控制，完成GPIB的数据收发功能。8255的输出还需要经过GPIB 总线收发器才能连接到GPIB 母线上。这是因为根据GPIB 协议，GPIB控制机必须能够驱动多台仪器，这要求相当的驱动电流，而8255达不到这个要求，必须要与之相配套的SN75160 和SN75162 进一步驱动（输出电流可达100ma ) ，才可以送到GPIB母线上。