Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Соединители стекирования IEEE 488

IEEE 488 - это спецификация 8-битной параллельной интерфейсной шины с несколькими ведущими устройствами для цифровой связи малого радиуса действия, разработанная Hewlett-Packard как HP-IB ( интерфейсная шина Hewlett-Packard ). Впоследствии она стала предметом нескольких стандартов и получила общее название GPIB ( интерфейсная шина общего назначения ).

Хотя шина была создана в конце 1960-х годов для соединения автоматизированного испытательного оборудования , она также имела некоторый успех в 1970-х и 1980-х годах в качестве периферийной шины для первых микрокомпьютеров , особенно Commodore PET . Новые стандарты в значительной степени заменили IEEE 488 для использования в компьютерах, но он все еще используется в некотором тестовом оборудовании.

Истоки [ править ]

В конце 1960-х годов Hewlett-Packard (HP) [1] 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).

Шину было относительно легко реализовать с использованием этой технологии в то время, используя простую параллельную шину и несколько отдельных линий управления. Например, программатор блока питания HP 59501 и релейный привод HP 59306A были относительно простыми периферийными устройствами HP-IB, реализованными в TTL , без необходимости в микропроцессоре.

HP лицензировала патенты HP-IB за символическую плату другим производителям. Она стала известна как универсальная интерфейсная шина (GPIB) и стала де-факто стандартом для автоматизированного и промышленного управления приборами. По мере того, как GPIB стал популярным, его формализовали различные организации по стандартизации .

Стандарты [ править ]

В 1975 году IEEE стандартизировал шину как стандартный цифровой интерфейс для программируемых приборов , IEEE 488 ; он был пересмотрен в 1978 г. (выпущен 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 сказали о формате команд или данных.

В 1987 году IEEE представил стандартные коды, форматы, протоколы и общие команды , IEEE 488.2 . Он был пересмотрен в 1992 году. [3] IEEE 488.2 предусматривал базовый синтаксис и соглашения о формате, а также независимые от устройства команды, структуры данных, протоколы ошибок и т.п. IEEE 488.2 построен на IEEE 488.1, но не заменяет его; оборудование может соответствовать IEEE 488.1 без соблюдения IEEE 488.2.

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

Военно-воздушные силы США [4], а позже Hewlett-Packard признали это проблемой. В 1989 году HP разработала свой язык TML [5], который был предшественником стандартных команд для программируемых приборов (SCPI), представленных в качестве промышленного стандарта в 1990 году. [6] SCPI добавил стандартные общие команды и серию классов инструментов с соответствующими зависящие от класса команды. SCPI требовал синтаксиса IEEE 488.2, но разрешал другие (не IEEE 488.1) физические транспорты.

IEC разработали свои собственные стандарты параллельно с IEEE, с IEC 60625-1 и IEC 60625-2 (IEC 625), который впоследствии был заменен на МЭК 60488 .

National Instruments представила обратно совместимое расширение для IEEE 488.1, первоначально известное как HS-488 . Максимальная скорость передачи данных увеличена до 8 Мбайт / с, хотя скорость уменьшается по мере того, как к шине подключается больше устройств. Это было включено в стандарт в 2003 году (IEEE 488.1-2003) [7] вопреки возражениям HP. [8] [9]

В 2004 году IEEE и IEC объединили свои соответствующие стандарты в «Двойной логотип». Стандарт IEEE / IEC IEC 60488-1 , Стандарт для протокола повышения производительности для стандартного цифрового интерфейса для программируемых приборов - Часть 1: Общие , [10] заменяет IEEE 488.1 / IEC 60625-1 и IEC 60488-2 , Часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды , [11] заменяют IEEE 488.2 / IEC 60625-2. [12]

Характеристики [ править ]

IEEE 488 - это 8-битная электрически параллельная шина, в которой задействовано шестнадцать сигнальных линий, восемь из которых используются для двунаправленной передачи данных, три для подтверждения связи и пять для управления шиной, а также восемь линий заземления.

Шина поддерживает 31 пятибитный адрес первичного устройства, пронумерованный от 0 до 30, присваивая уникальный адрес каждому устройству на шине. [13] [14]

Стандарт позволяет подключать до 15 устройств к одной физической шине с общей длиной кабеля до 20 метров (66 футов). Физическая топология может быть линейной или звездообразной (разветвленной). [15] Активные расширители позволяют использовать более длинные шины, теоретически на логической шине может быть 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», не участвуя в передаче данных. Несколько контроллеров могут совместно использовать одну и ту же шину, но только один из них может быть «ответственным за контроллер» одновременно. [16]

В исходном протоколе при передаче используется трехпроводное трехпроводное рукопожатие « готов-действительно-принято» . [17] Максимальная скорость передачи данных составляет около одного мегабайта в секунду. Более позднее расширение HS-488 снижает требования к рукопожатию, обеспечивая скорость до 8 Мбайт / с. Самое медленное участвующее устройство определяет скорость автобуса. [18]

Соединители [ править ]

IEEE 488
Закрепить
Женский разъем IEEE 488
Контакт 1DIO1Бит ввода / вывода данных.
Контакт 2DIO2Бит ввода / вывода данных.
Пин 3DIO3Бит ввода / вывода данных.
Штырь 4DIO4Бит ввода / вывода данных.
Пин 5EOIКонец или идентификация.
Штырь 6DAVДанные действительны.
Штырь 7NRFDНе готов к данным.
Штырь 8NDACДанные не принимаются.
Штырь 9IFCИнтерфейс понятный.
Пин 10SRQЗапрос на обслуживание.
Штырь 11ATNВнимание.
Штырь 12ЩИТ
Пин 13DIO5Бит ввода / вывода данных.
Штырь 14DIO6Бит ввода / вывода данных.
Штырь 15DIO7Бит ввода / вывода данных.
Штырь 16DIO8Бит ввода / вывода данных.
Штифт 17RENУдаленное включение.
Штырь 18GND(провод скручен с ДАВ)
Штырь 19GND(проволока скрученная с НРФД)
Штырь 20GND(провод скручен с NDAC)
Штырь 21GND(проволока скручена с IFC)
Штырь 22GND(провод скручен с SRQ)
Штырь 23GND(провод скручен с АТН)
Штырь 24Логическая земля

IEEE 488 определяет 24-контактный Амфенол -разработана микро ленты разъем. Микроленточные соединители имеют D-образную металлическую оболочку, но они больше, чем D-сверхминиатюрные соединители. Их иногда называют «разъемами Centronics» в честь 36-контактного микроленточного разъема Centronics, используемого в своих принтерах.

Одной из необычных особенностей разъемов IEEE 488 является то, что они обычно имеют «двуглавую» конструкцию, с вилкой с одной стороны и розеткой с другой. Это позволяет объединять разъемы в стек для упрощения последовательного подключения . Из соображений механики количество соединенных в стеке соединителей ограничивается четырьмя или менее, хотя обходной путь, включающий физическую поддержку соединителей, может помочь обойти это.

Они удерживаются на месте с помощью винтов, либо ОТС (теперь в значительной степени устаревшие) или метрики M3.5 × 0,6 нити . В ранних версиях стандарта предлагалось, чтобы метрические винты были черными, чтобы избежать путаницы с несовместимой резьбой UTS. Однако в редакции 1987 г. это больше не считалось необходимым из-за преобладания метрической резьбы. [19]

Стандарт IEC 60625 предписывает использование 25-контактных D-сверхминиатюрных разъемов (таких же, которые используются для параллельного порта на IBM PC-совместимых устройствах ). Этот разъем не получил значительного признания на рынке по сравнению с установленным 24-контактным разъемом.

Возможности [ править ]

ФункцияСокращениеОписание и примеры
Источник рукопожатияSH1Полный
Рукопожатие акцептораAH1Полный
Базовый говорящийТ5Отвечает на серийный опрос; не разговаривает при получении адреса прослушивания; возможность только говорить
6Не звонит при получении адреса прослушивания; только без разговоров
7Нет серийного опроса; не разговаривает при получении адреса прослушивания; возможность только говорить
Расширенный говорящийTE0Нет расширенного говорящего
Базовый слушательL3Режим только прослушивания; не прослушивает, если получен адрес разговора
4Не слушает, если получен адрес разговора
Расширенный слушательLE0Нет расширенного слушателя
Запрос на обслуживаниеSR0Нет возможности запросить обслуживание
1Полный
Удаленный-местныйRL0Нет локальной блокировки
1Полный
Параллельный опросПП0Не отвечает на параллельный опрос
Очистить устройствоОКРУГ КОЛУМБИЯ1полный
Запуск устройстваDT0Нет возможности запуска устройства
1Полный
КонтроллерC0Нет функции контроллера
E1Электроника привода с открытым коллектором
2Три государственных драйвера
Порт IEEE-488 с перечисленными возможностями анализатора спектра .

Дополнительную информацию см. В Tektronix. [20]

Использовать как компьютерный интерфейс [ править ]

Разработчики HP специально не планировали, что IEEE 488 будет периферийным интерфейсом для компьютеров общего назначения; акцент был сделан на приборостроении. Но когда ранним микрокомпьютерам HP потребовался интерфейс для периферийных устройств ( дисководов , ленточных накопителей , принтеров , плоттеров и т. Д.), HP-IB был легко доступен и легко адаптирован для этой цели.

Компьютерные продукты HP , которые использовали HP-IB включали HP серии 80 , HP 9800 серии , [21] на HP 2100 серии, [22] и HP 3000 серии. [23] Компьютерная периферия HP, в которой не использовался интерфейс связи RS-232, часто использовала HP-IB, включая дисковые системы, такие как HP 7935 . Некоторые из передовых карманных калькуляторов HP 80-х годов, такие как серии HP-41 и HP-71B , также имели возможности IEEE 488 через дополнительный интерфейсный модуль HP-IL / HP-IB.

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

Коммодор ПЭТ (введенные 1977) ряд персональных компьютеров подключены периферийные устройства , их использование 488 шины IEEE, но с нестандартным разъемом карты края. Следующие 8-битные машины Commodore использовали последовательную шину , протокол которой был основан на IEEE 488. [24] Commodore продавал картридж IEEE 488 для VIC-20 [25] и Commodore 64. [26] Несколько сторонних поставщиков Commodore 64 периферийные устройства сделали картридж для C64, который обеспечивал интерфейс на основе IEEE 488 на краевом разъеме карты, аналогичный тому, что у серии PET. [27]

В конце концов, более быстрые и полные стандарты, такие как SCSI, заменили IEEE 488 для доступа к периферии.

  • Задняя часть Commodore CBM-II с краевым разъемом карты, порт IEEE 488

  • Задняя панель дисковода для гибких дисков Commodore SFD 1001 с портом IEEE 488

  • Задняя панель цифрового осциллографа Tektronix TDS 210 с портом IEEE 488

  • Корпус / мультиметр для сбора данных Agilent 34970A, вид сзади

  • C64 интерфейс

  • HP 7935 дисковод HP-IB Panel

  • Интерфейс Acorn IEEE 488

  • Контроллер GPIB National Instruments для шины ISA ПК

Сравнение с другими стандартами интерфейса [ править ]

В электрическом плане IEEE 488 использовал аппаратный интерфейс, который мог быть реализован с помощью дискретной логики или микроконтроллера. Аппаратный интерфейс позволял устройствам разных производителей связываться с одним хостом. Поскольку каждое устройство генерирует асинхронные сигналы квитирования, требуемые протоколом шины, медленные и быстрые устройства могут быть смешаны на одной шине. Передача данных относительно медленная, поэтому проблемы линии передачи, такие как согласование импеданса и оконечная нагрузка линии, игнорируются. Не требовалось гальванической развязки между шиной и устройствами, что создавало возможность контуров заземления, вызывающих дополнительный шум и потерю данных.

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

Хотя электрические и физические интерфейсы были четко определены, исходного стандартного набора команд не существовало. Устройства разных производителей могут использовать разные команды для одной и той же функции. [28] Некоторые аспекты стандартов командного протокола не были стандартизированы до Стандартных команд для программируемых инструментов (SCPI) в 1990 году. Варианты реализации (например, обработка окончания передачи) могут усложнить взаимодействие в устройствах, предшествующих IEEE 488.2.

Более современные стандарты, такие как USB , FireWire и Ethernet, используют преимущества снижения стоимости интерфейсной электроники для реализации более сложных стандартов, обеспечивающих более высокую пропускную способность. Многожильные (параллельные данные) соединители и экранированный кабель были по своей сути более дорогими, чем соединители и кабели, которые можно было использовать со стандартами последовательной передачи данных, такими как RS-232 , RS-485 , USB, FireWire или Ethernet. Очень немногие массовые персональные компьютеры или периферийные устройства (например, принтеры или сканеры) поддерживают IEEE 488.

См. Также [ править ]

  • Стандартные команды для программируемых инструментов (SCPI)
  • Расширения PCI для инструментовки (PXI)
  • Расширения LAN для КИПиА (LXI)
  • Архитектура программного обеспечения виртуальных приборов (VISA)
  • HP серии 80
  • Rocky Mountain BASIC
  • CBM-bus , проприетарная последовательная шина от Commodore

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эта часть HP была позже (примерно в 1999 г.) выделена как Agilent Technologies , а в 2014 году испытательное и измерительное подразделение Agilent было выделено как Keysight Technologies .
  2. ^ Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемых приборов , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1987, ISBN 0-471-62222-2, ANSI / IEEE Std 488.1-1987, п. iii
  3. ^ Стандартные коды, форматы, протоколы и общие команды IEEE для использования с IEEE Std 488.1-1987, Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемых приборов , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1992, ISBN 978-1-55937-238-1, IEEE Std 488.2-1992
  4. ^ Project Mate в 1985 году
  5. ^ "GPIB 101, Учебное пособие по шине GPIB" . ICS Electronics. п. 5, абзац = Команды SCPI.
  6. ^ «История ГПИБ» . Национальные инструменты . Проверено 6 февраля 2010 . В 1990 году спецификация IEEE 488.2 включала документ «Стандартные команды для программируемого инструментария» (SCPI).
  7. ^ «Обновленный стандарт увеличивает скорость инструментальных шин IEEE 488 в восемь раз» . IEEE. 2003-10-06 . Проверено 6 февраля 2010 .
  8. ^ «HP и другие компании, занимающиеся тестированием и измерениями, призывают IEEE выступить против пересмотра установленного стандарта IEEE 488» (пресс-релиз). Компания Hewlett-Packard. Декабрь 1997 Архивировано из оригинала на 2011-06-10 . Проверено 16 февраля 2010 .
  9. ^ "P488.1 Project Home" . IEEE. Архивировано из оригинала на 2010-04-28 . Проверено 16 февраля 2010 .
  10. ^ Стандарт IEC / IEEE для протокола более высокой производительности для стандартного цифрового интерфейса для программируемых приборов - Часть 1: Общие (принятие IEEE Std 488.1-2003) . IEEE. DOI : 10.1109 / IEEESTD.2004.95749 . ISBN 978-0-7381-4536-5.
  11. ^ Стандартный цифровой интерфейс для программируемых приборов - Часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды (принятие (IEEE Std 488.2-1992) . IEEE. Doi : 10.1109 / IEEESTD.2004.95390 . ISBN 978-0-7381-4100-8.
  12. ^ «Замененные или отозванные публикации» . IEC. Архивировано из оригинала на 2012-04-17 . Проверено 6 февраля 2010 .
  13. ^ "Адресация GPIB" (PDF) . NI-488.2 Руководство пользователя . Корпорация National Instruments. Февраль 2005. с. А-2. NI P / N 370428C-01 . Проверено 16 февраля 2010 . Первичный адрес - это число в диапазоне от 0 до 30.
  14. ^ «Таблица 1-1: Параметры конфигурации интерфейсной карты 82350 GPIB» (PDF) . Интерфейс PCI GPIB Agilent 82350B: Руководство по установке и настройке . Agilent Technologies. 2009-07-20. п. 26. Agilent P / N 82350-90004 . Проверено 16 февраля 2010 . может использоваться любой адрес в диапазоне от 0 до 30 включительно
  15. ^ "Учебное пособие по управлению приборами GPIB" . Национальные инструменты. 2009-08-24 . Проверено 16 февраля 2010 . подключены в гирляндной или звездообразной топологии
  16. ^ Руководство пользователя NI-488.2 (PDF) . Корпорация National Instruments. Февраль 2005. с. А-1. NI P / N 370428C-01. Архивировано из оригинального (PDF) 2 декабря 2008 года . Проверено 16 февраля 2010 .
  17. ^ "Линии рукопожатия" (PDF) . NI-488.2 Руководство пользователя . Корпорация National Instruments. Февраль 2005. с. А-3. NI P / N 370428C-01 . Проверено 16 февраля 2010 .
  18. ^ «Использование HS488 для улучшения производительности системы GPIB» . Корпорация National Instruments. 30 марта 2009 . Проверено 16 февраля 2010 .
  19. ^ Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемых приборов , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1987, стр. v, ISBN 978-0-471-62222-2, ANSI / IEEE Std 488.1-1987, « Полезное примечание» по метрическим потокам, содержащееся в предыдущих выпусках, было удалено, поскольку использование метрических потоков является обычной практикой IEEE 488. Следовательно, рекомендация покрывать такие детали черным материалом, чтобы привлечь внимание к метрической резьбе, также считается ненужной.
  20. ^ Тилден, Марк Д. (1983), «Приложение A: Подмножества описывают функции интерфейса» (PDF) , Руководство по программированию GPIB 4041 , Tektronix, Inc., стр. 113–115
  21. ^ "HP 98135A Интерфейс HP-IB 9815" . Музей компьютеров HP . Проверено 6 февраля 2010 .
  22. ^ "Интерфейс 59310A HP-IB" . Музей компьютеров HP . Проверено 6 февраля 2010 . Интерфейс HP-IB для компьютеров HP1000 и HP2000
  23. ^ "27113A Интерфейс HP-IB" . Музей компьютеров HP . Проверено 6 февраля 2010 . Интерфейс CIO HP-IB для 3000 Series 900
  24. Перейти ↑ Bagnall, Brian (2006). На грани: захватывающий взлет и падение Commodore , Variant Press. Стр. 221. ISBN 0-9738649-0-7 
  25. ^ Чертеж Commodore для VIC-1112 - Чертеж № 1110010 Ред .: A
  26. ^ Схема обратного проектирования для интерфейса Commodore C64 IEEE
  27. ^ http://www.zimmers.net/anonftp/pub/cbm/schematics/cartridges/c64/ieee-488/index.html Ссылка на схему одного такого преобразователя.
  28. ^ Ранние устройства могли отвечать наIDкоманду строкой идентификации; в более поздних стандартах устройства отвечали на*IDкоманду.

Внешние ссылки [ править ]

  • IEC 60488-1: Протокол с более высокими характеристиками для стандартного цифрового интерфейса для программируемых приборов . Часть 1: Общие. Международная электротехническая комиссия. 2004-07-15.
  • IEC 60488-2: Стандартный цифровой интерфейс для программируемых приборов . Часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды. Международная электротехническая комиссия. 2004-05-07.
  • Многостраничное руководство по GPIB / IEEE 488