第2章智能儀器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口.ppt

第2章智能儀器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口 引言2 1RS 232標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn)2 2SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)2 3I2C標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)2 4USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)2 5CAN總線(xiàn)2 6GP IB接口總線(xiàn)2 7PTR2000無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 凡是配有標(biāo)準(zhǔn)通信接口的儀器和計(jì)算機(jī) 不分國(guó)家 廠家 都可以借助于一條無(wú)源電纜總線(xiàn)按積木式互連 靈活地組成各種不同用途的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 以完成復(fù)雜的測(cè)試任務(wù) 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 引言 規(guī)范包括機(jī)械結(jié)構(gòu) 尺寸 規(guī)格等 電氣 邏輯電平 負(fù)載能力 信息編碼格式等 功能結(jié)構(gòu) 引腳定義及功能 中斷機(jī)制 總線(xiàn)主控仲裁 應(yīng)用邏輯等 總線(xiàn) 為方便計(jì)算機(jī)內(nèi)外各部件的兼容 聯(lián)接通道采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu) 它是不同模塊組成系統(tǒng)時(shí)必須遵守的規(guī)范 典型外總線(xiàn) 通信總線(xiàn) RS 232 RS423 RS422 RS485I2C SPI USB CAN GPIBVXI Centronics 分類(lèi) 按位置 片內(nèi)總線(xiàn) 片外總線(xiàn) 內(nèi)總線(xiàn) 外總線(xiàn)按功能 地址總線(xiàn) 數(shù)據(jù)總線(xiàn) 控制總線(xiàn) 電源和地線(xiàn)按傳輸方式 串行 并行按范圍 全局總線(xiàn) 局部總線(xiàn) 典型內(nèi)總線(xiàn) 系統(tǒng)總線(xiàn) ISA EISA PCI STD 引言 1 數(shù)據(jù)率 波特率 BaudRate 2 單工 半雙工與全雙工 回顧51單片機(jī)的串行接口知識(shí) 一 串行通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí) 比特率為單位時(shí)間內(nèi)傳輸二進(jìn)制代碼的位數(shù) 單位為b s 波特率即調(diào)制速率 可以理解為單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元符號(hào)的個(gè)數(shù) 其單位為波特 Baud 比特率 波特率 單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù) 3 串行傳送 通信 方式及規(guī)程 1 異步傳送規(guī)程 在異步通信中 CPU與外設(shè)之間在傳送數(shù)據(jù)前必須有兩項(xiàng)約定 即字符幀格式和波特率 注意 異步通信中 接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備保持相同的傳送波特率 并以字符數(shù)據(jù)的起始位與發(fā)送設(shè)備保持同步 2 同步傳送規(guī)程 對(duì)數(shù)字信號(hào)不加調(diào)制 以其基本形式進(jìn)行的傳輸稱(chēng)之為 基帶傳輸 基帶傳輸中數(shù)字信息的形式是與其通信速率有關(guān)的開(kāi)關(guān)信號(hào) 覆蓋相當(dāng)寬廣的頻譜 4 基帶傳輸 5 調(diào)制 解調(diào)與調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制的本質(zhì)是將頻帶寬度無(wú)限的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻帶寬度有限的調(diào)制信號(hào) 模擬信號(hào)或射頻信號(hào) 從而增加其可靠傳輸?shù)木嚯x 在接收端通過(guò)解調(diào)再將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)為原來(lái)的數(shù)字信號(hào) 這一過(guò)程被稱(chēng)為調(diào)制解調(diào) 承擔(dān)調(diào)制 解調(diào)任務(wù)的設(shè)備稱(chēng)之為調(diào)制解調(diào)器 Modem 通過(guò)Modem的串行通信示意圖 功能 全雙工串行口 字符幀格式 軟件編程 二 51系列單片機(jī)串行口的功能和工作方式 串行接收指令 MOVA SBUF 串行發(fā)送指令 MOVSBUF A 方式0 在方式0下 串行口作同步移位寄存器用 其波特率固定為fosc 12 串行數(shù)據(jù)從RXD P3 0 端輸入或輸出 低位在前高位在后 同步移位脈沖由TXD P3 1 送出 這種方式常用于擴(kuò)展I O口 方式1是波特率可變10位異步串行通信方式 以TXD為串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端 RXD為數(shù)據(jù)的接收端 每幀數(shù)據(jù)包括1個(gè)起始位 8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位 方式1 波特率 方式1波特率由定時(shí) 計(jì)數(shù)器T1的計(jì)數(shù)溢出率來(lái)決定 波特率 2SMOD T1溢出率 32 方式2下 串行口為11位UART 傳送波特率與SMOD有關(guān) 發(fā)送或接收一幀數(shù)據(jù)包括1位起始位0 8位數(shù)據(jù)位 1位可編程位 用于奇偶校驗(yàn)或多機(jī)通信中的控制位 和1位停止位1 當(dāng)SMOD 0時(shí) 波特率 20 fosc 64 fosc 64當(dāng)SMOD 1時(shí) 波特率 21 fosc 64 fosc 32 方式2 方式3同樣是一幀11位的串行通信方式 其通信過(guò)程與方式2完全相同 所不同的僅在于波特率 方式2的波特率只有固定的兩種 而方式3的波特率則與方式1相同 即通過(guò)設(shè)置T1的初值來(lái)設(shè)定波特率 方式3 華中科技大學(xué)文華學(xué)院 三 串行口的編程 串行口需初始化后 才能完成數(shù)據(jù)的輸入 輸出 其初始化過(guò)程如下 1 按選定串行口的操作模式設(shè)定SCON的SM0 SM1兩位二進(jìn)制編碼 2 對(duì)于操作模式2或3 應(yīng)根據(jù)需要在TB8中寫(xiě)入待發(fā)送的第9位數(shù)據(jù) 3 若選定的操作模式不是模式0 還需設(shè)定接收 發(fā)送的波特率 設(shè)定SMOD的狀態(tài) 以控制波特率是否加倍 若選定操作模式1或3 則應(yīng)對(duì)定時(shí)器T1進(jìn)行初始化以設(shè)定其溢出率 串行口初始化編程格式 MOVSCON 控制狀態(tài)字 寫(xiě)方式字且TI RI 0 MOVPCON 80H 波特率加倍 MOVTMOD 20H T1作波特率發(fā)生器 MOVTH1 X 選定波特率 MOVTL1 X SETBTR1 SETBEA 開(kāi)串行口中斷 SETBES 華中科技大學(xué)文華學(xué)院 發(fā)送查詢(xún)方式 初始化部分略TRAM MOVSBUF R0 發(fā)送一個(gè)字符WAIT JBCTI NEXT 等待發(fā)送結(jié)束SJMPWAITNEXT INCR0 準(zhǔn)備下一次發(fā)送SJMPTRAM 接收查詢(xún)方式 初始化部分略WAIT JBCRI NEXT 查詢(xún)等待SJMPWAITNEXT MOV R0 SBUF 保存接收數(shù)據(jù)INCR0 準(zhǔn)備下一次接收SJMPWAIT 華中科技大學(xué)文華學(xué)院 發(fā)送中斷方式 ORG0023H 串行口中斷入口AJMPSINTMAIN 初始化編程TRAM MOVSBUF R0 發(fā)送第一個(gè)字符SJMP 等待中斷SINT CLRTI 中斷服務(wù)程序MOVSBUF R0 發(fā)送下一個(gè)字符DJNZR7 NEXT 數(shù)據(jù)塊未發(fā)送完繼續(xù)CLREASJMPTENDNEXT INCR0TEND RETI 華中科技大學(xué)文華學(xué)院 接收中斷方式 ORG0023H 串行口中斷入口AJMPRINTMAIN 初始化編程SJMP 等待中斷RINT CLRRI 中斷服務(wù)程序MOV R0 SBUF 保存接收數(shù)據(jù)DJNZR7 NEXT 數(shù)據(jù)塊未接收完繼續(xù)CLREASJMPTENDNEXT INCR0TEND RETI RS 232C標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE 與數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE 之間進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谛畔?規(guī)定了接口的電氣信號(hào)和接插件的機(jī)械要求 RS 232C對(duì)信號(hào)開(kāi)關(guān)電平規(guī)定如下 一 RS 232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn) 1 總線(xiàn)描述 驅(qū)動(dòng)器的輸出電平為 邏輯 0 5 15V 邏輯 1 5 15V 接收器的輸入檢測(cè)電平 邏輯 0 3V 邏輯 1 3V RS 232C采用負(fù)邏輯 噪聲容限可達(dá)2V 表2RS 232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn)的常用信號(hào) 計(jì)算機(jī)與智能設(shè)備通過(guò)RS 232C標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)直接互連傳輸數(shù)據(jù)是很有實(shí)用價(jià)值的 一般使用者需要熟悉互連接線(xiàn)的方法 2 RS 232C接口的常用系統(tǒng)連接 圖1帶RS 232C接口的通信設(shè)備連接 圖3全雙工最簡(jiǎn)系統(tǒng)連接 圖2全雙工標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)連接 圖4調(diào)制解調(diào)器通信系統(tǒng)連接圖 3 電平轉(zhuǎn)換 RS 232C不能和TTL電平直接相連 使用時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 常用的電平轉(zhuǎn)換芯片有 MAX232和MAX233 MAX232典型接線(xiàn)圖 MAX233典型接線(xiàn)圖 雖然RS 232C使用很廣泛 但它存在著一些不足 主要有 1 數(shù)據(jù)傳輸速率低 一般低于20kb s 2 傳輸距離短 一般局限于15m 即使采用較好的器件及優(yōu)質(zhì)同軸電纜 最大傳輸距離也不能超過(guò)60m 3 有25芯D型插針和9芯D型插針等多種連接方式 不利于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 4 信號(hào)傳輸電路為單端電路 共模抑制性能較差 抗干擾能力弱 二 RS 422A與RS 423A標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn) RS 423A與RS 232C兼容 單端輸出驅(qū)動(dòng) 雙端差分接收 正信號(hào)邏輯電平為 200mV 6V 負(fù)信號(hào)邏輯電平為 200mV 6V 在傳輸速率和傳輸距離上都優(yōu)于RS 232C RS 422A與RS 232C不兼容 雙端平衡輸出驅(qū)動(dòng) 雙端差分接收 從而使其抑制共模干擾的能力更強(qiáng) 傳輸速率和傳輸距離比RS 423A更好 圖6 a RS 423A電路連接 b RS 422A電路連接 兩個(gè)設(shè)備相連時(shí) RS 422A為全雙工 RS 485為半雙工 對(duì)于RS 422A 數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)上只能連接一個(gè)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器 而RS 485卻可以連接多個(gè) 但在某一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器發(fā)送數(shù)據(jù) 因此 RS 485的發(fā)送電路必須由使能端E加以控制 四 RS 485標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn) RS 485標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線(xiàn)實(shí)際上是RS 422A的變型 它是為了適應(yīng)用最少的信號(hào)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)多站互連 構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的需要而產(chǎn)生的 它與RS 422A的不同之處在于 RS 485用于多個(gè)設(shè)備互連 構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)十分方便 而且 它可以高速遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù) 因此 許多智能儀器都配有RS 485總線(xiàn)接口 為網(wǎng)絡(luò)互連 構(gòu)成分布式測(cè)控系統(tǒng)提供了方便 通過(guò)RS 485總線(xiàn)進(jìn)行多站互連的原理如圖14所示 在同一對(duì)信號(hào)線(xiàn)上 RS 485總線(xiàn)可以連接多達(dá)32個(gè)發(fā)送器和32個(gè)接收器 最近幾年問(wèn)世的一些RS 485接口芯片 可以連接更多的發(fā)送器和接收器 128或256個(gè) 圖14RS 485總線(xiàn)多站互連原理圖 RS 485接口常用通信芯片 SN75176 MAX485 左圖 MAX485引腳圖下圖 典型連接電路 RS 485方式構(gòu)成的多機(jī)通信原理 RS 485 RS 232接口電路 實(shí)現(xiàn)RS 485電平和RS 232電平之間的切換 表4幾種串行標(biāo)準(zhǔn)的比較 圖傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系 RS 422A與RS 485的傳輸距離與傳輸速率之間的關(guān)系如圖所示 速率 b s 距離 m 100M 隔離 將各站的串行通信接口電路與其他站進(jìn)行電氣隔離 如圖所示 圖光電隔離的RS 485總線(xiàn) 抗靜電放電沖擊 靜電放電會(huì)影響電路的正常工作或?qū)е缕骷p壞 解決的辦法是選用帶靜電放電保護(hù)的RS 485接口器件 例如MAX1487E MAX483E 491E SN75LBC184等 另一個(gè)辦法是在傳輸信號(hào)線(xiàn)上加箝位電路 傳輸線(xiàn)的鋪設(shè)及屏蔽 1 傳輸線(xiàn)單獨(dú)鋪設(shè) 不與交流動(dòng)力線(xiàn)一起鋪設(shè)在同一條電纜溝中 2 強(qiáng)信號(hào)線(xiàn)與弱信號(hào)線(xiàn)避免平行走向 盡量使兩者正交 3 盡量使信號(hào)線(xiàn)離干擾線(xiàn)遠(yuǎn)一些 一般為干擾導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)徑的40倍以上 4 盡量采用帶有屏蔽層的雙絞線(xiàn) 將屏蔽層良好地接地 完整的SPI系統(tǒng)的特性 一 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)介紹 全雙工 三線(xiàn)同步傳送 主 從機(jī)工作方式 可程控的主機(jī)位傳送頻率 時(shí)鐘極性和相位 發(fā)送完成中斷標(biāo)志 寫(xiě)沖突保護(hù)標(biāo)志 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) SPI外圍擴(kuò)展示意圖 SPI系統(tǒng)時(shí)鐘的極性和相位關(guān)系 二 利用模擬SPI擴(kuò)展串行E2PROM SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 93C46引腳排列 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 93C46指令表 8位結(jié)構(gòu) SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 讀指令 READ 讀指令的時(shí)序 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 寫(xiě)指令 READ 寫(xiě)指令的時(shí)序 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 90C46與80C51單片機(jī)的接口與編程 1 利用80C51單片機(jī)的串行口實(shí)現(xiàn)的接口 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 2 利用軟件仿真SPI實(shí)現(xiàn)的接口 三 利用模擬SPI擴(kuò)展其它的串行接口芯片 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 1 串行時(shí)鐘芯片 HT1380與單片機(jī)接口電路 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 2 串行LED顯示接口MAX7219 MAX7219與單片機(jī)接口電路 SPI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 3 串行模擬量輸入芯片MAX1458 串行A D芯片MAX1458與單片機(jī)接口電路 一 I2C標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)介紹 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) I2C串行總線(xiàn)只有二根信號(hào)線(xiàn) 一根是雙向的數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA 另一根是時(shí)鐘線(xiàn)SCL I2C總線(xiàn)系統(tǒng)示意圖 I2C總線(xiàn)外圍擴(kuò)展示意圖 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) I2C數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 1 總線(xiàn)不忙 SCL和SDA保持高電平 2 數(shù)據(jù)傳送開(kāi)始 SCL保持高電平 SDA發(fā)生一個(gè)由高電平到低電平的變化決定起始條件 3 數(shù)據(jù)傳送停止 SCL保持高電平 SDA發(fā)生一個(gè)由低電平到高電平的過(guò)程 稱(chēng)為停止條件 4 數(shù)據(jù)有效 啟動(dòng)和停止信號(hào) 在SCL為1時(shí)SDA1 0代表start SDA0 1代表stop I2C總線(xiàn)上一位數(shù)據(jù)的傳送時(shí)序 SDA變化時(shí)SCL一定為0 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 主發(fā)送到從接收 I2C總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送字節(jié)格式 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 二 80C51單片機(jī)模擬I2C總線(xiàn)應(yīng)用實(shí)例 PCF8574引腳說(shuō)明 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) PCF8574及PCF8574A控制字節(jié)的配置 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 讀操作 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 寫(xiě)操作 I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) PCF8574應(yīng)用和編程 START ACALLSTA 開(kāi)始條件MOVA 41H PCF8574為讀方式ACALLWRBYT 發(fā)送地址信號(hào)ACALLCACK 檢查ACK信號(hào)JBF0 ACALLRDBYT 讀數(shù)據(jù)SWAPACPLAMOV30H A I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 程序如下 ACALLSTOPACALLSTA 開(kāi)始條件MOVA 40H PCF8574為寫(xiě)方式ACALLWRBYTACALLCACK 檢查ACK信號(hào)JBF0 MOVA 30HACALLWRBYTACALLDELAY 延時(shí)子程序ACALLSTOP 停止條件LJMPSTA I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) I2C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) USB概況 主機(jī)與外設(shè)的通用接口 可用于不同的設(shè)備串行 打包傳送2根數(shù)據(jù)線(xiàn) 電源 地線(xiàn)兩個(gè)版本 1 1 12Mb s 2 0 480Mb s 設(shè)備連線(xiàn)最長(zhǎng)5米即插即用必須要有USB主機(jī)存在 設(shè)備不能獨(dú)立工作 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) USB總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn) 易于使用 即插即用 可熱插拔 具級(jí)聯(lián)方式 并可智能識(shí)別鏈上外圍設(shè)備的插拔 提供電源 節(jié)省硬件資源 易于連接 主板上提供2 6個(gè)USB接口 通過(guò)集線(xiàn)器最多可支持127個(gè)外設(shè) 傳送速率可滿(mǎn)足大多數(shù)外設(shè)要求可靠性高 能進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)和控制 且由硬件實(shí)現(xiàn) 低成本 主板已集成USB接口 設(shè)備端的USB接口控制芯片很便宜 低功耗 不工作時(shí)能夠自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài) 并能自動(dòng)恢復(fù) USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) USB采用四線(xiàn)電纜 其中兩根是用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的串行通道 另兩根為下游設(shè)備提供電源 1 USB基本特性 圖1USB電纜 USB電源包括電源分配和電源管理兩方面內(nèi)容 電源分配是指USB如何分配主機(jī)所提供的能源 總線(xiàn)供電設(shè)備 自供電設(shè)備 USB系統(tǒng)的主機(jī)有與USB相互獨(dú)立的電源管理系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件可以與主機(jī)的能源管理系統(tǒng)結(jié)合 共同處理各種電源事件 如掛起 喚醒等 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) USB系統(tǒng)的基本構(gòu)架可以分為三個(gè)主要的部分 USB主機(jī)控制器 根集線(xiàn)器 USB集線(xiàn)器 USB設(shè)備 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 圖2USB集線(xiàn)器示意圖 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) USB通信模型 客戶(hù) USB主機(jī) USB接口 功能模塊 USB設(shè)備 USB接口 主機(jī) 設(shè)備 消息 數(shù)據(jù)包 位流 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) USB主機(jī)的軟件和硬件 客戶(hù)軟件 USB驅(qū)動(dòng)程序 USBD USB接口 主控制器驅(qū)動(dòng)程序 HCD USB主機(jī)軟件 USB主機(jī) 主機(jī) USB數(shù)據(jù)包格式 主要的 PID USB地址 7位 端點(diǎn)號(hào) CRC PID 數(shù)據(jù) 1 1023字節(jié) CRC 標(biāo)識(shí)包 數(shù)據(jù)包 PID 包的類(lèi)型編號(hào) PID 應(yīng)答 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 2 USB的數(shù)據(jù)傳輸方式 控制傳輸中斷傳輸批量傳輸同步傳輸 3 USB總線(xiàn)協(xié)議 USB是一種輪詢(xún)方式的總線(xiàn) 主機(jī)控制器初始化所有的數(shù)據(jù)傳送 USB協(xié)議反映了USB主機(jī)與USB設(shè)備進(jìn)行交互時(shí)的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)和規(guī)則 發(fā)送端和接收端之間的USB傳輸有兩種類(lèi)型的信道 流通道和消息信道 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 在可靠性傳輸方面 USB提供了多種數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制 如使用差分驅(qū)動(dòng) 接收和防護(hù) 以保證信號(hào)的完整性 使用循環(huán)冗余碼 以進(jìn)行外設(shè)裝卸的檢測(cè)和系統(tǒng)資源的設(shè)置 對(duì)丟失和損壞的數(shù)據(jù)包暫停傳輸 利用協(xié)議自我恢復(fù) 以建立數(shù)據(jù)控制信道 從而使功能部件避免了相互影響 在錯(cuò)誤檢測(cè)方面 協(xié)議中對(duì)每個(gè)包的控制位都提供了循環(huán)冗余碼 并提供了一系列的硬件和軟件設(shè)施來(lái)保證數(shù)據(jù)的正確性 在錯(cuò)誤處理方面 協(xié)議在硬件和軟件上均有措施 硬件 匯報(bào)錯(cuò)誤和重新進(jìn)行一次傳輸 傳輸中若再次遇到錯(cuò)誤 由USB的主機(jī)控制器按照協(xié)議重新進(jìn)行傳輸 最多可進(jìn)行三次 若錯(cuò)誤依然存在 則對(duì)客戶(hù)端軟件報(bào)告錯(cuò)誤 使之按特定方式處理 4 USB的容錯(cuò)性能 USB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 一 GP IB IEEE488 總線(xiàn) GP IB接口總線(xiàn) 發(fā)展 HP IB IEEE 488 IEC 625 ZBY207 GP IB標(biāo)準(zhǔn)接口總線(xiàn)系統(tǒng)要進(jìn)行有效的通信聯(lián)絡(luò) 至少有三類(lèi)儀器裝置 講者 Talker 聽(tīng)者 Listener 控者 Controller 下圖中的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由數(shù)字電壓表 信號(hào)發(fā)生器 打印機(jī)和計(jì)算機(jī) 安裝GP IB卡 組成 圖1GP IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 圖224線(xiàn)連接器的引腳信號(hào) 基本特性 24芯 負(fù)邏輯 最大傳輸速度1Mbps 系統(tǒng)中裝置數(shù)不超過(guò)15 總線(xiàn)長(zhǎng)度不超過(guò)20米 16根信號(hào)線(xiàn) 位并行 字串行31個(gè)講地址 31個(gè)聽(tīng)地址 3線(xiàn)握手聯(lián)絡(luò)原理保證不同速度設(shè)備間的傳輸 3 DAV DataValid 數(shù)據(jù)有效 指示數(shù)據(jù)線(xiàn)上的信號(hào)是穩(wěn)定 有效 的 并可由儀器安全接收 控制器在發(fā)送命令時(shí)發(fā)送此信號(hào) 而講者則在發(fā)送數(shù)據(jù)消息時(shí)發(fā)送此信號(hào) 1 3根掛鉤線(xiàn)的信號(hào) 1 NRFD NotReadyforData 接收數(shù)據(jù)未就緒 指示某儀器是否準(zhǔn)備好接收一個(gè)消息字節(jié) 該信號(hào)線(xiàn)在接收命令時(shí)由所有的儀器驅(qū)動(dòng) 在接收數(shù)據(jù)消息時(shí)由聽(tīng)者驅(qū)動(dòng) 2 NDAC NotDataAccepted 未接收數(shù)據(jù) 指示某儀器是否接收到消息字節(jié) 該信號(hào)線(xiàn)在接受命令時(shí)由所有的儀器驅(qū)動(dòng) 而在接收數(shù)據(jù)消息時(shí)由聽(tīng)者驅(qū)動(dòng) 3 REN RemoteEnable 遠(yuǎn)程允許 系統(tǒng)控制器驅(qū)動(dòng)REN 用于將各儀器設(shè)置為遠(yuǎn)程 Remote 編程或本地 Local 編程方式 2 5根管理信號(hào)線(xiàn) 1 ATN Attention 注意 控制器在使用數(shù)據(jù)線(xiàn)發(fā)送命令時(shí)將這根信號(hào)線(xiàn)設(shè)置為真 而在某一講者可以發(fā)送數(shù)據(jù)消息時(shí)將其設(shè)置為假 2 IFC InterfaceClear 接口清除 系統(tǒng)控制器驅(qū)動(dòng)該信號(hào)線(xiàn)對(duì)總線(xiàn)初始化 并成功地執(zhí)行控制器 4 SRQ ServiceRequest 服務(wù)請(qǐng)求 任何儀器均可以驅(qū)動(dòng)該信號(hào)線(xiàn) 實(shí)現(xiàn)異步請(qǐng)求控制器服務(wù) 5 EOI EndorIdentify 結(jié)束或識(shí)別 講者使用該信號(hào)線(xiàn)標(biāo)記信息字符串的結(jié)束 而控制器則使用該信號(hào)線(xiàn)要求各儀器在并行查詢(xún)操作中識(shí)別各自的響應(yīng) 3 控制器的操作 控制器加電后一般應(yīng)發(fā)出IFC信號(hào) 使所有的GP IB設(shè)備初始化 設(shè)置ATN 低電平有效 表示控制器將向總線(xiàn)上的聽(tīng)者和講者發(fā)送命令 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的配置和調(diào)度 表1GP IB總線(xiàn)命令地址組合碼 控制器的操作過(guò)程 檢測(cè)SRQ線(xiàn) 為低電平時(shí) 通過(guò)查詢(xún)確定請(qǐng)求服務(wù)的儀器 設(shè)置ATN為有效 低電平 發(fā)送X0100001 確定地址為1的儀器為聽(tīng)者 發(fā)送X1000010 確定地址為2的儀器為講者 設(shè)置ATN為高電平 講者與聽(tīng)者交換數(shù)據(jù) 發(fā)送X0111111 關(guān)閉聽(tīng)者 發(fā)送X1011111 關(guān)閉講者 4 三線(xiàn)掛鉤操作 GP IB總線(xiàn)典型應(yīng)用系統(tǒng) 圖38291A引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 5 8291芯片介紹 表28291A內(nèi)部寄存器一覽表 VXI總線(xiàn)儀器系統(tǒng)是模板插卡式結(jié)構(gòu)的智能儀器系統(tǒng) 可將各種具有獨(dú)立功能的模板式智能儀器連接在一起 構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng) 二 VXI總線(xiàn) VMEbusExtensionsforInstrumentation IAC可在本機(jī) Local 方式下獨(dú)立工作 也可通過(guò)背板總線(xiàn)進(jìn)入遠(yuǎn)程 Remote VXI總線(xiàn)儀器系統(tǒng)具有信息吞吐量大 配置靈活 結(jié)構(gòu)緊湊 儀器體積小等特點(diǎn) 卡式儀器 IAC InstrumentAtCard a VXI系統(tǒng)模板尺寸 b VXI系統(tǒng)連接器的總線(xiàn)分布 1 VXI總線(xiàn)裝置的類(lèi)型 寄存器基裝置存儲(chǔ)器裝置消息基裝置擴(kuò)展裝置 圖4VXI總線(xiàn)通信規(guī)程示意圖 2 VXI總線(xiàn)系統(tǒng)中采用的軟件標(biāo)準(zhǔn) IEEE488 2可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令SCPI 3 VXI總線(xiàn)系統(tǒng)中兩