1. Назначение интерфейса и соединение приборов в системе.

Приборный интерфейс GPIB с параллельно-последовательной передачей данных пред­назначен для обеспечения взаимодействия программируемых и не­программируемых средств измерений с другой аппаратурой в рамках автоматической измерительной системы.

Данный интерфейс в технической литературе имеет и другие названия - МЭК 625.1, HP-IB, IEC-625.1, IEEE-488.1, а также канал общего пользования.

Интерфейс обычно трактуется как сопряжение, представляющее собой стыкующую часть в виде платы или блока, которая располагается между приборами системы или частями одного прибора, через которую происходит обмен информацией.

В России данный интерфейс известен, как стандартный, на основе принятого отечественного стандарта ГОСТ 26.003-85[СТ СЭВ 2740-80] – Система интерфейса для измерительных устройств с байт - последовательным и бит - параллельным обменом информации.

Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратурных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных блоков в автоматизированных системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, технической, метрологической, энергетической, конструктивной, электромагнитной и программной совместимостей функциональных блоков.

Качество стандарта на интерфейс может быть оценено соотношением, устанавливаемым между ограничениями на реализацию интерфейса и устройств сопряжения и возможностями варьирования тех или иных характеристик интерфейса с целью более эффективного приспособления его к конкретной измерительной системе.

В противном случае увеличивается вероятность несовместимости интерфейсных функциональных блоков, разрабатываемых различными производителями.

Особенностью стандарта является отсутствие ограничений на конструктивную реализацию и способы построения функциональных блоков, а также способы объединения их в измерительную систему.

Стандарт определяет только интерфейс, по которому осуществляется обмен информацией, синхронизация и управление. Интерфейс является полностью пассивным, Все активные цепи, по которым вырабатывают управляющую информацию и осуществляют приём и передачу информации, размещаются на печатных платах устройств.

Активные цепи и интерфейс, выполняемый обычно в виде кабеля того или иного типа, на каждом конце которого имеется двусторонний разъём с винтовыми зажимами, образуют собственную магистраль. Конструкция разъёма обеспечивает установку одного разъёма на другой, что позволяет собирать измерительные системы любой произвольной конфигурации.

Интерфейс используется в современных измерительных системах в качестве межблочного и в последнее время в качестве внутриблочного.

Необходимо отметить, что функциональные спецификации стандартного интерфейса определяют только взаимное подключение функциональных блоков. Для обеспечения полного взаимного соединения функциональных блоков необходимо наряду с требованиями к электрической, конструктивной и информационной совместимости определить требования к форматам данных, команд и слов состояния функциональных блоков. Однако, использование интерфейса, определяющего только стандартные функциональные требования, значительно упрощает проблему взаимного соединения различных функциональных блоков.

Система интерфейса представляет собой совокупность механических, электрических, информационных и зависящих от приборов функциональных элементов, которые необходимы для взаимодействия приборов в системе.

Линия сигналов интерфейса представляет собой каждый из совокупности проводов в канале общего пользования системы интерфейса, применяемый для передачи информации между соединёнными приборами.

Скорость передачи данных в каждой сигнальной линии интерфейса не превышает

1 Мбит/с.

Совокупность нескольких линий сигналов, используемых в интерфейсе и, выполняющих определённую функцию в измерительной системе, образуют шину.

В нормативных документах не содержится чётких указаний о приеме и передаче данных в соответствии с условиями интер­фейса одним и тем же прибором. Задачей разработчиков приборов и пользователей как раз и является изыскание таких возможностей в рамках интерфейса, которые обеспечили бы организацию внутрисистемного обмена информацией в соответствии с требуемыми кри­териями функционирования системы.

Соединение приборов между собой должно осуществляться через многопроводный магистральный интерфейс. Общая длина интерфейса не должна превышать 20 м.. Число приборов, присоединяемых к интерфейсу, должно быть не более 15. При этом не менее, чем две трети всех приборов должно находиться в состоянии питание включено, при этом система остается работоспособной, если при выключении любого количества приборов уровень сигналов в линиях интерфейса составляет не менее 2.5 В.

Структурная схема подключения приборов измерительной системы с магистралью GPIB приведена на рис.1.

Общее число адресов приемников и источников информации в системе не должно превышать 31 при однобайтовой и 961 при двухбайтовой адресации.

Система интерфейса обеспечивает:

работу приборов на расстоянии до 20 м при максимальной скорости 250000 байтов в секунду, со стандартной эквивалентной нагрузкой через каждые 2 м, при использовании возбудителя с открытым коллектором с втекающим током не менее 48 мА;

работу приборов на расстоянии до 20 м при максимальной скорости 500000 байтов в секунду, со стандартной нагрузкой через каждые 2 м, при использовании возбудителя на три состояния с втекающим током не менее 48 мА.

Для достижения максимальных скоростей передачи данных (до 1000000 байтов в секунду) необходимо:

использовать возбудители на три состояния с втекающим током не менее 48 мА;

сократить длину кабеля до 15 м с эквивалентной нагрузкой не более чем через каждый метр;

подать питание на все приборы;

чтобы емкостная нагрузка каждого прибора не превышала 50 пФ на линию, исключая линии IFC и REN;

добавить (при необходимости) резистивные нагрузки - по одной на сигнальную линию. При этом общее количество нагрузок на линии не должно превышать 15;

использовать минимальное значение времени T₁=350 нс.

Если прибор при времени T₁=350 нс работает в условиях, не удовлетворяющих выше перечисленным, то не гарантируется передача данных без ошибок.

Допускается применение приборов с временем T₁==700 нс и ёмкостью 50 пФ на линию, имеющих дополнительные резистивные нагрузки.

При необходимости, допускается использование в устройстве буферной памяти для байтов данных.

Рис. 1. Структурная схема измерительной системы с интерфейсом GPIB:

а – с выделенным прибором – контроллером; б – без выделенного прибора контроллера.

При этом на рис. 1. A – прибор, способный передавать, принимать и управлять (например, ПК); B – прибор, способный передавать и принимать (например, цифровой вольтметр); C - прибор, способный только принимать (например, генератор сигналов);

D – прибор, способный только передавать (например, считывающее устройство).

Во избежание ошибок при функционировании не допускается включение и выключение приборов во время работы системы, если не используются специальные возбудители линии.