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Was ist GPIB / IEEE 488 Bus?

Was ist GPIB / IEEE 488 Bus?

Der GPIB- oder Allzweck-Schnittstellenbus oder IEEE 488-Bus ist immer noch einer der beliebtesten und vielseitigsten Schnittstellenstandards, die heute verfügbar sind.

GPIB wird häufig verwendet, um die Fernsteuerung von elektronischen Testgeräten zu ermöglichen, obwohl es auch in vielen anderen Anwendungen einschließlich der allgemeinen Computerkommunikation verwendet wurde.

Es kann zur Steuerung einer Vielzahl von Testinstrumenten verwendet werden: von Digitalmultimetern und Signalgeneratoren aller Art bis hin zu Schaltmatrizen, Spektrumanalysatoren und Vibrationsmessgeräten. in der Tat jede Form von elektronischen Testgeräten. Zu einer Zeit wurde es sogar populär, Computer mit ihren Druckern zu verbinden, und viele kostengünstige Drucker verwendeten GPIB.

Heutzutage verfügen die meisten Prüfgeräte für Prüfstandselektronik entweder über eine GPIB-Option oder sind standardmäßig damit ausgestattet. Obwohl es von anderen Technologien übertroffen wurde, ist es immer noch weit verbreitet und wird häufig als Basisoption eingesetzt.

GPIB-Ursprünge

Ursprünglich hieß GPIB HP-IB. Dies ergab sich aus den Worten: Hewlett Packard Interface Bus, wie er ursprünglich von HP zur Steuerung ihrer elektronischen Testgeräte eingeführt wurde (später wurde der Testgerätearm von HP zu einem separaten Unternehmen mit dem Namen Agilent und später noch Keysight).

Mit zunehmender Popularität hat das HPIB, wie es ursprünglich genannt wurde, im Laufe der Jahre eine Reihe anderer Namen erhalten. GPIB wurde von einer Reihe großer Institutionen übernommen, die ihm ihre Nummern gegeben haben. Das Institut für Elektro- und Elektronikingenieure in den USA hat ihm 1978 die Spezifikationsnummer 488 gegeben, weshalb es manchmal als IEEE 488-Bus oder IEEE488-Bus bezeichnet wird.

Die IEEE-Spezifikation definiert die grundlegenden mechanischen elektrischen und Protokollparameter. Der 1987 veröffentlichte Standard IEEE 488.2 definiert die zugehörigen Softwarespezifikationen.

Andere Organisationen haben den Standard ebenfalls übernommen und ihm ihre eigenen Nummern gegeben, die gelegentlich zu sehen sein werden. Das American National Standards Institute sowie die IEC. Die IEC-Standardnummern waren IEC-60625-1 und IEC-60625-2, diese wurden jedoch später durch IEC-60488 ersetzt, um die Nummernkompatibilität zu gewährleisten.

Trotz der zunehmenden Verbreitung von Namen und Nummern sind die Spezifikationen praktisch alle gleich und können austauschbar verwendet werden. Von allen Namen ist GPIB der gebräuchlichste, gefolgt vom IEEE 488-Bus, der sich auf den am häufigsten verwendeten Standard für den Bus bezieht.

Im Jahr 2004 kombinierten IEEE und IEC ihre eigenen Standards zu kombinierten Arbeiten: IEEE / IEC-Standard IEC-60488-1. Der IEEE 488.2-Standard wurde auf ähnliche Weise kombiniert und wurde zu IEC-60488-2.

Grundlegendes GPIB-Konzept

Der GPIB- oder IEEE 488-Bus ist ein sehr flexibles System, mit dem Daten zwischen allen Instrumenten auf dem Bus mit einer Geschwindigkeit fließen können, die für das langsamste aktive Instrument geeignet ist. Bis zu fünfzehn Instrumente dürfen mit einer maximalen Buslänge von höchstens 20 m miteinander verbunden werden.

Eine weitere Anforderung an den Bus ist, dass zwischen zwei benachbarten Prüfgeräten nicht mehr als 2 m liegen dürfen.

Es ist möglich, GPIB-Karten zu erwerben, um sie in Computer zu integrieren, auf denen die Schnittstelle nicht installiert ist. Da GPIB-Karten relativ billig sind, ist die Aufnahme einer GPIB-Karte in das System eine sehr kostengünstige Methode zur Installation. Die sinkende Nutzung von GPIB bedeutet jedoch, dass GPIB-Karten bei weitem nicht mehr so ​​weit verbreitet sind wie früher.

Geräte haben eine eindeutige Adresse im Bus. Testinstrumenten werden Adressen im Bereich von 0 bis 30 zugewiesen, und keine zwei Instrumente auf demselben Bus dürfen dieselbe Adresse haben. Die Adressen auf den Instrumenten können geändert werden. Dies kann normalerweise über die Frontplatte oder über Schalter erfolgen, die sich häufig auf der Rückseite befinden.

Aktive Extender sind verfügbar und diese Elemente ermöglichen längere Busse: Bis zu 31 Geräte sind theoretisch möglich, zusammen mit einer größeren Gesamtlänge, die vom Extender abhängt.

Im ursprünglichen HPIB-Protokoll verwenden Übertragungen ein Drei-Draht-Handshake-System. Mit dieser Option liegt die maximal erreichbare Datenrate bei etwa 1 MByte pro Sekunde. Dies wird jedoch immer von der Geschwindigkeit des langsamsten Geräts bestimmt. Eine spätere Verbesserung, die oft als HS-488 bezeichnet wird, lockert die Handshake-Bedingungen und ermöglicht Datenraten von bis zu etwa 8 MByte / Sekunde.

Der für den IEEE 488-Bus verwendete Anschluss ist als 24-Wege-Typ der Amphenol 57-Serie standardisiert. Dies bietet eine ideale physikalische Schnittstelle für den Standard. Der IEEE 488- oder GPIB-Anschluss ist im Format denen sehr ähnlich, die für parallele Druckeranschlüsse auf PCs verwendet wurden, obwohl der für den GPIB verwendete Typ den Vorteil hat, dass er geändert wurde, sodass mehrere Anschlüsse huckepack genommen werden können. Dies erleichtert die physische Einrichtung des Busses und verhindert Komplikationen mit speziellen Anschlusskästen oder Sternpunkten.

Innerhalb von IEEE 488 fällt die Ausrüstung auf dem Bus in drei Kategorien, obwohl Elemente mehr als eine Funktion erfüllen können:

  • Regler: Wie der Name schon sagt, ist der Controller die Entität, die den Betrieb des Busses steuert. Es ist normalerweise ein Computer und signalisiert, dass Instrumente die verschiedenen Funktionen ausführen sollen. Der GPIB-Controller stellt außerdem sicher, dass keine Konflikte auf dem Bus auftreten. Wenn zwei Sprecher gleichzeitig versuchen würden zu sprechen, würden die Daten beschädigt und der Betrieb des gesamten Systems würde ernsthaft beeinträchtigt. Es ist möglich, dass mehrere Controller denselben Bus gemeinsam nutzen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann jedoch nur einer als Controller fungieren.
  • Hörer: Ein Listener ist eine mit dem Bus verbundene Einheit, die Anweisungen vom Bus akzeptiert. Ein Beispiel für einen Listener ist ein Element wie ein Drucker, der nur Daten vom Bus akzeptiert. Es kann sich auch um ein Testinstrument wie ein Netzteil oder eine Schaltmatrix handeln, die keine Messungen durchführt.
  • Sprecher: Dies ist eine Entität auf dem Bus, die Anweisungen / Daten auf den Bus ausgibt.

Viele Testgeräte erfüllen mehr als eine Funktion. Zum Beispiel fungiert ein Voltmeter, das über den Bus gesteuert wird, als Zuhörer, wenn es eingerichtet wird, und wenn es die Daten zurückgibt, fungiert es als Sprecher. Als solches ist es als Sprecher / Zuhörer bekannt.

Oft können GPIB-Karten in einer Vielzahl von Rollen verwendet werden, aber diese GPIB-Karten werden am häufigsten als Controller verwendet, da sie sich in der Regel im steuernden Computer befinden. Bei den meisten Testinstrumenten, die möglicherweise für die Verwendung mit der GBIP-Schnittstelle vorgesehen sind, ist diese standardmäßig eingebaut und erfordert daher keine zusätzliche GPIB-Karte.

Zusammenfassung der GPIB-Funktionen / -Parameter

Obwohl die vollständige Spezifikation für GPIB / IEEE 488 von IEEE und IEC gehalten wird, sind die wichtigsten Merkmale für den Bus in der folgenden kurzen Tabelle aufgeführt.


Zusammenfassung der IEEE 488-Bus- / GPIB-Funktionen
ParameterEinzelheiten
Maximale Buslänge20 Meter
Maximaler individueller Abstand zwischen Instrumenten2 Meter durchschnittlich maximal 4 Meter in jedem Fall.
Maximale Anzahl von Instrumenten14 plus Controller, d. H. Insgesamt 15 Instrumente, wobei mindestens zwei Drittel der Geräte eingeschaltet sind.
Datenbusbreite8 Zeilen.
Handshake-Linien3
Busverwaltungslinien5
VerbinderGelegentlich wird ein 24-poliger Amphenol (typischer) D-Typ verwendet.
Maximale Datenrate~ 1 MByte / Sek. (HS-488 ermöglicht bis zu ~ 8 MByte / Sek.).

Vor- und Nachteile von GPIB

Wie jede andere Technologie hat GPIB Vor- und Nachteile, die bei der Verwendung abgewogen werden müssen.

Vorteile

  • Einfache und Standard-Hardwareschnittstelle
  • Schnittstelle auf vielen Bankinstrumenten vorhanden
  • Es werden robuste Steckverbinder und Steckverbinder verwendet (obwohl gelegentlich einige Isolationsverschiebungskabel auftreten).
  • Es ist möglich, mehrere Instrumente an einen einzigen Controller anzuschließen

Nachteile

  • Sperrige Anschlüsse
  • Kabelzuverlässigkeit schlecht - häufig aufgrund der sperrigen Kabel.
  • Geringe Bandbreite - langsam im Vergleich zu moderneren Schnittstellen
  • Basic IEEE 422 schreibt keine Befehlssprache vor (SCPI wird in späteren Implementierungen verwendet, ist jedoch nicht in allen Instrumenten enthalten.

Die GPIB-Fähigkeit ist in einer großen Anzahl von Bankinstrumenten enthalten. Wenn Sie sich jedoch für die Verwendung der Einrichtung zum Aufbau eines Systems entscheiden, müssen Sie alle Vor- und Nachteile berücksichtigen, bevor Sie Zeit und Kosten für dessen Verwendung aufwenden.

GPIB / IEEE 488 heute

Das GPIB ist seit den späten 1960er Jahren erhältlich, aber trotz seines Alters ist es immer noch ein wertvolles Werkzeug, das in der gesamten Branche weit verbreitet ist. Die meisten Tischinstrumente sind standardmäßig oder optional mit GPIB ausgestattet, was die Verwendung von Testgeräten in einer Vielzahl von Anwendungen vereinfacht, abgesehen von der Verwendung in einem ATE-Teststapel. Zusätzlich wird GPIB oder IEEE 488 in einer Vielzahl anderer Anwendungen einschließlich der Datenerfassung verwendet.

Obwohl Computer heutzutage normalerweise nicht standardmäßig mit GPIB-Schnittstellen ausgestattet sind, kann eine GPIB-Karte gekauft und installiert werden. In Anbetracht seiner Flexibilität und Bequemlichkeit wird es wahrscheinlich noch einige Jahre weit verbreitet sein.

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