ГПИБ
 | этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( январь 2024 г. ) |
IEEE 488 , также известный как HP-IB ( интерфейсная шина Hewlett-Packard ) и в целом как GPIB ( интерфейсная шина общего назначения ), представляет собой спецификацию 8-битной параллельной несколькими главными устройствами интерфейсной шины с для цифровой связи малого радиуса действия , разработанную Hewlett-Packard . Впоследствии он стал предметом нескольких стандартов.
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 они все еще используются в испытательном оборудовании.
История [ править ]
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] Эта часть HP позже (около 1999 г.) была выделена как Agilent Technologies , а в 2014 году подразделение испытаний и измерений Agilent было выделено в Keysight Technologies . [ нужна цитата ]
Шину было относительно легко реализовать с использованием технологий того времени, используя простую параллельную шину и несколько отдельных линий управления. Например, программатор источника питания HP 59501 и релейный привод HP 59306A были относительно простыми периферийными устройствами HP-IB, реализованными в TTL , без необходимости использования микропроцессора.
HP лицензировала патенты HP-IB другим производителям за символическую плату. Она стала известна как интерфейсная шина общего назначения (GPIB) и стала фактическим стандартом для автоматизированного и промышленного управления приборами. По мере того, как GPIB стал популярным, он был формализован различными организациями по стандартизации .
В 1975 году IEEE стандартизировал шину как стандартный цифровой интерфейс для программируемых приборов , IEEE 488; он был пересмотрен в 1978 году (разработан стандарт 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 представил стандартные коды, форматы, протоколы и общие команды — IEEE 488.2. Он был пересмотрен в 1992 году. [3] IEEE 488.2 предоставляет базовые соглашения по синтаксису и формату, а также независимые от устройства команды, структуры данных, протоколы ошибок и т.п. IEEE 488.2 создан на основе IEEE 488.1, но не заменяет его; оборудование может соответствовать стандарту IEEE 488.1 без соблюдения стандарта IEEE 488.2.
Хотя IEEE 488.1 определял аппаратное обеспечение, а IEEE 488.2 определял протокол, стандарта для команд, специфичных для прибора, все еще не существовало. Команды для управления приборами одного и того же класса, например мультиметрами, различались у разных производителей и даже моделей.
ВВС США, [4] а позже и Hewlett-Packard признали это проблемой. В 1989 году HP разработала язык тестовых измерений (TML). [5] или язык испытательных и измерительных систем (TMSL) [6] который был предшественником стандартных команд для программируемых приборов (SCPI), представленных в качестве отраслевого стандарта в 1990 году. [7] SCPI добавил стандартные общие команды и ряд классов инструментов с соответствующими командами для конкретных классов. SCPI требовал использования синтаксиса IEEE 488.2, но допускал другие (не IEEE 488.1) физические транспорты.
МЭК разработала свои собственные стандарты параллельно с IEEE: IEC 60625-1 и IEC 60625-2 (IEC 625), позже замененные IEC 60488-2 .
Компания National Instruments представила обратно совместимое расширение IEEE 488.1, первоначально известное как HS-488. Это увеличило максимальную скорость передачи данных до 8 Мбайт /с, хотя скорость снижается по мере подключения к шине большего количества устройств. 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 соответствующие стандарты в стандарт IEEE/IEC с двойным логотипом IEC 60488-1, Стандарт протокола более высокой производительности для стандартного цифрового интерфейса для программируемых приборов - Часть 1: Общие сведения . [11] заменяет IEEE 488.1/IEC 60625-1 и IEC 60488-2, часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды , [12] заменяет IEEE 488.2/IEC 60625-2. [13]
Характеристики [ править ]
IEEE 488 — это 8-битная электрически параллельная шина, которая использует шестнадцать сигнальных линий — восемь используются для двунаправленной передачи данных, три — для установления связи и пять — для управления шиной — плюс восемь линий заземления.
Шина поддерживает 31 пятибитный адрес основного устройства, пронумерованный от 0 до 30, что присваивает уникальный адрес каждому устройству на шине. [14] [15]
Стандарт позволяет использовать до 15 устройств одну физическую шину общей длиной кабеля до 20 метров (66 футов). Физическая топология может быть линейной или звездообразной (разветвленной). [16] Активные расширители позволяют использовать более длинные шины: теоретически на логической шине можно разместить до 31 устройства.
Функции управления и передачи данных логически разделены; контроллер может обращаться к одному устройству как к «говорящему», а к одному или нескольким устройствам как к «слушающим» без необходимости участвовать в передаче данных. Несколько контроллеров могут использовать одну и ту же шину, но только один может быть «Ответственным контроллером» одновременно. [17]
В исходном протоколе при передаче используется взаимосвязанное трехпроводное рукопожатие «готов-действителен-принят» . [18] Максимальная скорость передачи данных составляет около одного мегабайта в секунду. Более позднее расширение HS-488 смягчает требования к установлению связи, обеспечивая скорость до 8 Мбайт/с. Самое медленное участвующее устройство определяет скорость автобуса. [19]
Разъемы [ править ]
| Распиновка | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Гнездовой разъем IEEE 488 | |||
| Контакт 1 | ДИО1 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 2 | ДИО2 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 3 | ДИО3 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 4 | ДИО4 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 5 | ВЗ | Конец или идентификация | |
| Контакт 6 | ДАВ | Данные действительны | |
| Контакт 7 | НРФД | Не готов к получению данных | |
| Контакт 8 | НДАК | Данные не приняты | |
| Контакт 9 | МФК | Интерфейс понятен | |
| Контакт 10 | запрос запроса | Запрос на обслуживание | |
| Контакт 11 | АТН | Внимание | |
| Контакт 12 | ЩИТ | ||
| Контакт 13 | БОГ5 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 14 | ДИО6 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 15 | ДИО7 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 16 | ДИО8 | Бит ввода/вывода данных | |
| Контакт 17 | РЕН | Удаленное включение | |
| Контакт 18 | Земля | (провод, свитый с ДАВ) | |
| Контакт 19 | Земля | (провод, скрученный с НРФД) | |
| Контакт 20 | Земля | (провод, скрученный с NDAC) | |
| Контакт 21 | Земля | (проволока, скрученная с МФК) | |
| Контакт 22 | Земля | (провод, скрученный с SRQ) | |
| Контакт 23 | Земля | (провод, свитый с АТН) | |
| Контакт 24 | Логическое заземление | ||
В стандарте IEEE 488 указан 24-контактный компанией Amphenol разъем, разработанный микроленточный . Микроленточные разъемы имеют металлический корпус D-образной формы, но они больше, чем сверхминиатюрные D- разъемы. Их иногда называют «разъемами Centronics» в честь 36-контактного микроленточного разъема, который Centronics использовал для своих принтеров.
Одной из необычных особенностей разъемов IEEE 488 является то, что они обычно имеют «двухголовочную» конструкцию: штекер с одной стороны и розетка с другой. Это позволяет штабелировать разъемы для удобного последовательного подключения . Механические соображения ограничивают количество соединенных друг с другом разъемов до четырех или менее, хотя обходной путь, включающий физическую поддержку разъемов, может обойти это.
Они крепятся винтами 6-32 UNK. [20] (ныне практически устаревшая) или метрическая М3,5×0,6 резьба . Ранние версии стандарта предлагали зачернить метрические винты, чтобы избежать путаницы с несовместимой резьбой UTS. Однако к редакции 1987 года это уже не считалось необходимым из-за преобладания метрической резьбы. [21]
Стандарт IEC 60625 предписывает использование 25- контактных сверхминиатюрных D- разъемов (таких же, как и для параллельного порта на компьютерах, совместимых с IBM PC ). Этот разъем не получил значительного признания на рынке по сравнению с общепринятым 24-контактным разъемом.
Возможности [ править ]
| Функция | Сокращение | Описание и примеры | |
|---|---|---|---|
| Исходное рукопожатие | Ш | 1 | Полный |
| Принимающее рукопожатие | АХ | 1 | Полный |
| Базовый говорящий | Т | 5 | Отвечает на серийный опрос; не разговаривает при получении адреса прослушивания; возможность только разговора |
| 6 | Не разговаривает при получении адреса прослушивания; только никаких разговоров | ||
| 7 | Нет серийного опроса; не разговаривает при получении адреса прослушивания; возможность только разговора | ||
| Расширенный говорящий | ТО | 0 | Нет расширенного разговора |
| Базовый прослушиватель | л | 3 | Режим только прослушивания; не слушает, если получен адрес разговора |
| 4 | Не слушает, если получен адрес разговора | ||
| Расширенный прослушиватель | ТО | 0 | Нет расширенного слушателя |
| Запрос на обслуживание | СР | 0 | Нет возможности запроса на обслуживание |
| 1 | Полный | ||
| Удаленный-локальный | РЛ | 0 | Нет локальной блокировки |
| 1 | Полный | ||
| Параллельный опрос | ПП | 0 | Не отвечает на параллельный опрос |
| Очистить устройство | ОКРУГ КОЛУМБИЯ | 1 | полный |
| Триггер устройства | ДТ | 0 | Нет возможности триггера устройства |
| 1 | Полный | ||
| Контроллер | С | 0 | Нет функции контроллера |
| И | 1 | Электроника привода с открытым коллектором | |
| 2 | Три государственных драйвера | ||
Использовать в качестве компьютерного интерфейса [ править ]
Разработчики HP не планировали, что IEEE 488 станет периферийным интерфейсом для компьютеров общего назначения; основное внимание уделялось инструментам. HP Но когда первым микрокомпьютерам требовался интерфейс для периферийных устройств ( дисководов , ленточных накопителей , принтеров , плоттеров и т. д.), HP-IB был легко доступен и легко адаптировался для этой цели.
Компьютерные продукты HP, в которых использовался HP-IB, включали HP Series 80 , HP 9800 series , [23] серия HP 2100 , [24] и серия HP 3000 . [25] Компьютерная периферия HP, которая не использовала интерфейс связи RS-232, часто использовала HP-IB, включая дисковые системы, такие как HP 7935 . Некоторые из усовершенствованных карманных калькуляторов HP 1980-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 .
Линейка персональных компьютеров Commodore PET (выпущена в 1977 году) подключала свои периферийные устройства с помощью шины IEEE 488, но с нестандартным разъемом на краю карты. Следующие 8-битные машины Commodore использовали последовательную шину , протокол которой был основан на IEEE 488. [26] Commodore продала картридж IEEE 488 для VIC-20. [27] и Коммодор 64. [28] Несколько сторонних поставщиков периферийных устройств Commodore 64 изготовили картридж для C64, который обеспечивал интерфейс IEEE 488 на краевом разъеме карты, аналогичный интерфейсу серии PET. [29]
В конце концов, более быстрые и полные стандарты, такие как SCSI, заменили IEEE 488 для периферийного доступа.
-
Задняя часть Commodore 8032-SK с портом IEEE 488 -
Задняя часть Commodore SFD 1001 дисковода гибких дисков с портом IEEE 488 -
Интерфейс C64 -
Желудь Интерфейс IEEE 488 -
USB-GPIB-конвертер -
Задняя часть Tektronix цифрового осциллографа TDS 210 с портом IEEE 488 -
-
Задняя часть Keithley DMM7510 мультиметра с портом IEEE 488 -
Плоттер HP 7580B с портом IEEE 488
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Сравнение с другими стандартами интерфейса [ править ]
 |
В электрическом отношении IEEE 488 использовал аппаратный интерфейс, который можно было реализовать с помощью дискретной логики или микроконтроллера. Аппаратный интерфейс позволял устройствам разных производителей обмениваться данными с одним хостом. Поскольку каждое устройство генерирует асинхронные сигналы подтверждения связи, необходимые протоколу шины, медленные и быстрые устройства могут быть смешаны на одной шине. Передача данных происходит относительно медленно, поэтому такие проблемы линии передачи , как согласование импедансов и оконечная нагрузка линии, игнорируются. Не требовалось гальванической развязки между шиной и устройствами, что создавало возможность возникновения контуров заземления , вызывающих дополнительные шумы 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. [30] Некоторые аспекты стандартов протоколов команд не были стандартизированы до появления Стандартных команд для программируемых приборов (SCPI) в 1990 году. Варианты реализации (например, обработка завершения передачи) могут усложнить взаимодействие в устройствах, не поддерживающих IEEE 488.2.
Более поздние стандарты, такие как USB , FireWire и Ethernet, используют преимущества снижения стоимости интерфейсной электроники для реализации более сложных стандартов, обеспечивающих более высокую пропускную способность. Многожильные разъемы (параллельные данные) и экранированный кабель были по своей сути более дорогими, чем разъемы и кабели, которые можно было использовать со стандартами последовательной передачи данных, такими как RS-232 , RS-485 , USB, FireWire или Ethernet. Очень немногие персональные компьютеры или периферийные устройства массового рынка (например, принтеры или сканеры) реализовали IEEE 488.
См. также [ править ]
- Автобус Commodore - последовательная шина серии домашних компьютеров Commodore.
- HP Series 80 – небольшой настольный компьютер Hewlett-Packard для научных исследований, 1980 г.
- HP-IL – протокол связи.
- Расширения LAN для приборов – стандарт для управления приборами и приборами сбора данных через Ethernet.
- Расширения PCI для приборостроения
- Rocky Mountain BASIC – диалект языка программирования BASIC.
- Стандартные команды для программируемых приборов – протокол связи для испытательного оборудования
- Архитектура программного обеспечения виртуальных приборов — API ввода/вывода, используемый в индустрии испытаний и измерений.
Ссылки [ править ]
- ^ 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 инструментов: эволюция системы» (PDF) . Журнал Hewlett-Packard . 24 (2): 8–11. - ^ Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемых приборов , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1978, doi : 10.1109/IEESTD.1978.7425098 , ISBN 978-1-5044-0366-5 , стандарт ANSI/IEEE 488-1978
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 , стр. III - ^ Стандартные коды, форматы, протоколы и общие команды IEEE для использования со стандартом 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 , стандарт IEEE 488.2-1992.
- ↑ Project Mate в 1985 году.
- ^ «GPIB 101, Учебное пособие по шине GPIB» . ИКС Электроника. п. 5, абзац = Команды SCPI.
- ^ «Каталог испытаний и измерений Hewlett Packard, 1991 г.» (PDF) . hparchive.com. п. 8, абзац = SCPI.
- ^ «История ГПИБ» . Национальные инструменты . Проверено 06 февраля 2010 г.
В 1990 году спецификация IEEE 488.2 включала документ «Стандартные команды для программируемых приборов» (SCPI).
- ^ «Модернизированный стандарт повышает скорость инструментальных шин IEEE 488 в восемь раз» . IEEE. 06.10.2003 . Проверено 06 февраля 2010 г.
- ^ «HP и другие компании по тестированию и измерениям призывают IEEE выступить против пересмотра действующего стандарта IEEE 488» (пресс-релиз). Компания Хьюлетт-Паккард. Декабрь 1997 г. Архивировано из оригинала 10 июня 2011 г. Проверено 16 февраля 2010 г.
- ^ «Проект P488.1 Домой» . IEEE. Архивировано из оригинала 28 апреля 2010 г. Проверено 16 февраля 2010 г.
- ^ Стандарт IEC/IEEE для протокола более высокой производительности для стандартного цифрового интерфейса для программируемых приборов. Часть 1: Общие сведения (принятие стандарта IEEE Std 488.1-2003) . IEEE. дои : 10.1109/IEESTD.2004.95749 . ISBN 978-0-7381-4536-5 .
- ^ Стандартный цифровой интерфейс для программируемых приборов. Часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды (принятие (IEEE Std 488.2-1992) . IEEE. doi : 10.1109/IEESTD.2004.95390 . hdl : 11059/14380 . ISBN 978-0-7381-4100-8 .
- ^ «Замененные или отозванные публикации» . МЭК. Архивировано из оригинала 17 апреля 2012 г. Проверено 06 февраля 2010 г.
- ^ «Адресация GPIB» (PDF) . Руководство пользователя NI-488.2 . Национальная инструментальная корпорация. Февраль 2005. с. А-2. НИ P/N 370428C-01 . Проверено 16 февраля 2010 г.
Первичный адрес представляет собой число в диапазоне от 0 до 30.
- ^ «Таблица 1-1: Параметры конфигурации интерфейсной карты 82350 GPIB» (PDF) . Интерфейс Agilent 82350B PCI GPIB: Руководство по установке и настройке . Аджилент Технологии. 20 июля 2009 г. п. 26. Аджилент, номер по каталогу 82350-90004 . Проверено 16 февраля 2010 г.
можно использовать любой адрес в диапазоне от 0 до 30 включительно.
- ^ «Учебное пособие по управлению приборами GPIB» . Национальные инструменты. 24 августа 2009 г. Проверено 16 февраля 2010 г.
подключены по шлейфовой или звездообразной топологии
- ^ 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.
- ^ «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.
- ^ «Использование HS488 для улучшения производительности системы GPIB» . Национальная инструментальная корпорация. 30 марта 2009 года . Проверено 16 февраля 2010 г.
- ^ «Механические аспекты» (PDF) . Учебное описание интерфейсной шины Hewlett-Packard . Hewlett Packard. п. 28 . Проверено 13 июня 2022 г.
В некоторых существующих кабелях используется английская резьба (6-32UNK).
- ^ Стандартный цифровой интерфейс IEEE для программируемых приборов , Институт инженеров по электротехнике и электронике , 1987, с. в, ISBN 978-0-471-62222-2 , ANSI/IEEE Std 488.1-1987,
«Полезное примечание» о метрической резьбе, содержащееся в предыдущих изданиях, было удалено, поскольку использование метрической резьбы является обычной практикой IEEE 488. Следовательно, рекомендация покрывать такие детали черным материалом, чтобы привлечь внимание к метрической резьбе, также считается ненужной.
- ^ Тилден, Марк Д. (1983), «Приложение A: Подмножества описывают функции интерфейса» (PDF) , 4041 Руководство по программированию GPIB , Tektronix, Inc., стр. 113–115
{{citation}}: Cite использует общий заголовок ( справка ) - ^ «HP 98135A Интерфейс HP-IB 9815» . Музей компьютеров HP . Проверено 06 февраля 2010 г.
- ^ «59310A Интерфейс HP-IB» . Музей компьютеров HP . Проверено 06 февраля 2010 г.
Интерфейс HP-IB для компьютеров HP1000 и HP2000
- ^ «27113A Интерфейс HP-IB» . Музей компьютеров HP . Проверено 06 февраля 2010 г.
Интерфейс CIO HP-IB для 3000 Series 900
- ^ Бэгналл, Брайан (2006). На грани: захватывающий взлет и падение Коммодора . Вариант Пресс. п. 221. ИСБН 0-9738649-0-7 . OCLC 761384138 .
- ^ Чертеж Commodore для VIC-1112 - Рисунок №. 1110010 Ред.:А
- ^ Схема обратного проектирования для интерфейса Commodore C64 IEEE.
- ^ http://www.zimmers.net/anonftp/pub/cbm/schematics/cartridges/c64/ieee-488/index.html Ссылка на схему одного такого преобразователя.
- ^ Ранние устройства могли реагировать на
IDкоманда с идентификационной строкой; более поздние стандарты предусматривали, что устройства реагируют на*IDкоманда.
Внешние ссылки [ править ]
- IEC 60488-1: Протокол более высокой производительности для стандартного цифрового интерфейса программируемых приборов . Том. Часть 1: Общие сведения. Международная электротехническая комиссия. 15 июля 2004 г.
- МЭК 60488-2: Стандартный цифровой интерфейс для программируемых приборов . Том. Часть 2: Коды, форматы, протоколы и общие команды. Международная электротехническая комиссия. 07.05.2004.
- Многостраничное руководство по GPIB/IEEE 488
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
