Conversor de interface GPIB-RS-232

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Muitos instrumentos de medição modernos estão equipados com a interface IEEE488, que é conhecida no Ocidente como GPIB (General Purpose Interface Bus) e na Rússia como CPC (canal de uso geral de acordo com GOST 26.003-80). Ele permite combinar dispositivos em sistemas de medição automatizados. Mas para controlar tal complexo, você precisa de um computador equipado com um adaptador para essa interface. Na configuração típica da maioria dos computadores pessoais, ele não está disponível e, como produto independente, não é barato. O dispositivo proposto permitirá o uso de uma porta COM padrão de computador para controlar um canal público e trocar informações sobre ele.

Antes de tudo, você precisa entender os princípios básicos da interface GPIB. Sua organização pode ser comparada às atividades de qualquer comissão: o presidente decide qual dos membros da comissão fala e quem ouve. Assim, os dispositivos que operam em três modos são conectados ao canal público a um barramento comum: controlador (controlador), alto-falante (falante) e ouvinte (ouvinte). O ouvinte recebe apenas informações. Até 14 ouvintes são permitidos ao mesmo tempo. O orador tem permissão para transmitir informações. Apenas um alto-falante é permitido por vez.

O controlador (controlador) combina as funções de um ouvinte e um alto-falante e, além disso, é capaz de endereçar todos os outros dispositivos. O complexo de dispositivos conectados pelo barramento GPIB deve incluir apenas um controlador.

Todos os dispositivos são conectados em paralelo através de 16 linhas de sinal e oito linhas de fios comuns. Lógica negativa é usada: nível de sinal baixo - log. 1 (verdadeiro), alto nível - log. 0 (falso). As linhas de sinal são divididas em três grupos: informação, sincronização de transmissão de bytes e controle de interface.

As linhas de informação DIO1-DIO8 (LD0-LD7) formam um barramento de dados bidirecional de oito bits. Normalmente, as informações são transmitidas em forma de texto usando o código ASCII de sete dígitos (American Standard Code for Information Interchange) ou seu equivalente doméstico KOI-7. Por exemplo, para transmitir o número 123, os códigos ASCII para os dígitos 1 (0110001), 2 (0110010) e 3 (0110011) são transmitidos sucessivamente. Comandos de interface, endereços e comandos de controle de dispositivos também são transmitidos através do barramento de dados.
As linhas de clock coordenam a transferência de bytes de oito bits pelo barramento de dados. Devido à interação do locutor com o ouvinte ou ouvintes, se houver vários deles, nessas linhas, a velocidade de transmissão é selecionada automaticamente, com base nas capacidades dos participantes ativos na troca. Assim, é possível conectar dispositivos com velocidades diferentes por um canal comum. Os dispositivos que não participam da troca permanecem passivos.

Existem três linhas de sincronização no total. Um nível baixo na linha DAV (Data Valid) ou SD (Data Synchronization) é definido pelo alto-falante somente se as informações enviadas por ele para o barramento de dados forem confiáveis ​​e o ouvinte tiver recebido um sinal de prontidão para aceitá-lo - um alto nível nível na linha NRFD (Not Ready). For Data) ou GP (Ready to Receive). Um nível baixo (log. 1) nesta linha significa que não está pronto para receber. Como as saídas de sinal NRFD de todos os dispositivos são de coletor aberto e conectadas em paralelo, não haverá nível alto aqui até que pelo menos um ouvinte esteja pronto para receber.

Fig. 1

Da mesma forma, um nível alto na linha NDAC (Not Data Accepted) ou DP (Data Accepted) indica que o ouvinte recebeu as informações com êxito. Assim como na linha NRFD, um nível alto na linha NDAC não é possível até que todos os ouvintes o tenham configurado.

Os diagramas de temporização do ciclo de transferência de bytes são mostrados na fig. 1, onde se observam os seguintes momentos característicos do tempo:

T_1 - todos os ouvintes estão prontos para receber um byte;
T0 - o locutor informa que enviou um byte para o barramento de dados;
T1 - o ouvinte começou a receber e processar um byte e informa que ainda não está pronto para receber o próximo;
T2 - o ouvinte recebeu um byte;
T3 - o locutor informa que o byte no barramento de dados não é mais válido;
T4 - o ouvinte remove o sinal completo de recepção em preparação para o próximo ciclo;
T5, T6 - semelhante a T-1 e To do ciclo anterior.
As cinco linhas de controle de interface são projetadas para informar aos conectados ao canal público quais ações devem ser tomadas, em que modo estar e como responder aos comandos. Informações detalhadas sobre a finalidade dessas linhas contém tabela. 1.

Tabela 1

Cada um dos dispositivos conectados por um canal compartilhado recebe um endereço exclusivo. Para acessar um dispositivo específico, o controlador envia seu endereço em modo de comando (quando a linha ATN está baixa). O endereço ocupa os cinco bits menos significativos de um byte e pode estar na faixa de 0 a 30, o valor 31 é reservado para comandos gerais de interface. Qualquer dispositivo equipado com interface GPIB possui facilidades para configurar e alterar seu endereço, como cinco jumpers removíveis no painel traseiro. Por bits DIO6 e DIO7 do byte de endereço, o controlador define a finalidade funcional do dispositivo. Quando baixo na linha DIO6, este é o ouvinte, e na linha DIO7, é o alto-falante.

Fig. 2

O diagrama do conversor de interface GPIB para RS-232 desenvolvido pelo autor é mostrado na fig. 2. Uma tensão de alimentação alternada ou constante de qualquer polaridade é fornecida ao conector X1. A ponte de diodos VD1 o retifica ou conduz à polaridade desejada, e o estabilizador integral o traz ao valor de 5 V necessário para alimentar os microcircuitos.

O soquete X2 é conectado ao plugue de uma das portas COM do computador. O chip DA1 combina os níveis de sinal da interface RS-232 com os recebidos e gerados pelo microcontrolador DD1. O valor da frequência do ressonador de quartzo ZQ1 indicado no diagrama fornece uma configuração precisa da velocidade padrão de troca de informações com o computador.

A alta capacidade de carga no barramento de dados da interface GPIB (DIO1 - DIO8) é fornecida pelo chip transceptor bidirecional DD2. Se você precisar conectar mais de cinco ou seis dispositivos a um canal público, talvez seja necessário amplificar os sinais nas outras linhas de interface também.

O LED HL1 indica a troca de informações em andamento com os dispositivos conectados ao canal público e o HL2 indica a presença da tensão de alimentação do conversor.

O plugue HZ foi projetado para programar o microcontrolador DD1, já instalado na placa conversora. Se for pré-programado com um programador, este conector não é necessário. A configuração do microcontrolador deve ser definida da seguinte forma: byte estendido (extended) - OxFF, byte alto (alto) - OxDF, byte baixo (baixo) - OxDE.

Soquete X4 - RPM7-24G-PB-V, padrão para interface GPIB (KOP). A localização e a finalidade de seus contatos são mostradas na fig. 3. O botão SB 1 é usado para reiniciar o microcontrolador após uma falha do programa.

Fig. 3

A aparência do conversor montado na protoboard é mostrada na fig. 4. Após a montagem, ele deve ser conectado a um computador e executar qualquer programa de terminal. Eu usei o programa RS232 Pro.

Os parâmetros de conexão devem ser: taxa de transmissão 115200, sem paridade, um dígito da tabela. O conversor desempenha as funções de um controlador de canal de acesso compartilhado, executando os comandos fornecidos na Tabela 232 via RS-2. XNUMX.

Cada um deles consiste em dois caracteres - um identificador e um parâmetro. O símbolo $, por exemplo, identifica um grupo de comandos de uso único. O caractere (número) que o segue seleciona um comando específico deste grupo. O identificador # significa que o código ASCII do caractere que o acompanha deve ser transmitido pela interface GPIB.

O comando $6 inicia o polling paralelo de vários equipamentos. Geralmente é emitido após o controlador receber uma solicitação de serviço (SRQ=1) para determinar qual equipamento precisa de atenção. Para sinalizar isso, cada um deles recebe um determinado bit do barramento de dados (DIO). Isso é feito usando jumpers removíveis no painel de instrumentos ou por comandos de interface PPC (Parallel Poll Configure - Parallel Poll Configuration) emitidos pelo controlador. Após a inicialização do polling paralelo, basta ler o estado das linhas DIO7-DIO1 com a ajuda do comando $8 e analisá-lo.

A sondagem serial é mais lenta que a sondagem paralela, mas determina o motivo da solicitação com mais precisão. Para iniciá-lo, você precisa do comando de interface SPE (Serial Poll Enable). Depois disso, cada dispositivo endereçado como alto-falante transmitirá seu byte de status.

Para obter uma lista completa de comandos de interface, consulte "Tutorial Description of the Hewlett-Packard Interface Bus", que pode ser encontrado online em vt100.net/manx/details/7,17449 Observe que nem todos os dispositivos equipados com GPIB são necessários para executar determinados comandos de interface.

Usando o disponível na tabela. 2 comandos, você pode executar qualquer operação no barramento GPIB, o que dá ao usuário a oportunidade de escrever independentemente um programa de computador para atender um dispositivo específico ou seu sistema. Para ilustrar essa possibilidade, o autor escreveu o programa GPIB Terminal.

Fig. 5

Tendo lançado este programa, é necessário, tendo aberto o mostrado na Fig. 5 na guia "Configurações", especifique o número da porta COM à qual o conversor está conectado e o endereço GPIB do dispositivo com o qual trabalhar, defina os caracteres que indicam o fim da linha de mensagem durante a transmissão e recepção. Ao final das configurações, clique no botão da tela "Aplicar e salvar".

A abertura bem-sucedida da porta será indicada pela inscrição "A porta está aberta" no painel "Dados recebidos" da guia "Terminal". Na fig. A Figura 6 mostra um exemplo da resposta do instrumento ao *idn? - solicitar o nome do fabricante, tipo e outras informações sobre o dispositivo. Deve-se notar que as respostas do dispositivo aos comandos enviados a ele nem sempre são fornecidas. Muitas vezes, tendo recebido um comando, o dispositivo o executa (por exemplo, alterna para o modo de operação necessário) "silenciosamente", sem informar o controlador sobre isso.

Fig. 6

Para um estudo visual do processo de troca de informações em um canal público, o programa fornece o mostrado na Fig. 7 guia "Equipes". Vamos tentar enviar o comando *idn? os meios aqui disponíveis. Primeiramente, o dispositivo deve ser endereçado como um listener com endereço 2. Para isso, envie o byte de endereço com o valor 0x22 hexadecimal ou 34 decimal.

Fig. 7

Pressionando o botão de tela ATN defina ATN=1 (nível baixo na linha de mesmo nome). Observe que após cada operação, o estado atual das linhas de controle é exibido automaticamente na parte inferior da guia. Digite o endereço no formato correspondente ao item marcado do campo "Formato" no campo de entrada ao lado do botão da tela "Enviar" e clique neste botão. Defina ATN=0 pressionando o botão correspondente.

Inserindo os valores necessários e pressionando o botão "Enviar", transmitimos a seguinte sequência de bytes: 0x2A, 0x69, 0x64, 0x0E, 3x0f^ 0x0D, 0x13A. Observe que marcando o item "ASCII", você pode inserir não códigos hexadecimais, mas os próprios caracteres que formam o comando. No entanto, os caracteres Carriage Return (OxOD) e Line Feed (OxOA) que terminam ainda devem ser inseridos no formato hexadecimal ou decimal (respectivamente 10 e XNUMX).

Em seguida, endereçamos o dispositivo como um alto-falante, para o qual pressionamos o botão ATN, discamos e transmitimos o endereço 0x42 ou 66. Imediatamente após soltar o botão ATN, recebemos a resposta do dispositivo pressionando o botão da tela "Ler" para receber cada personagem. Observe que quando o último caractere da resposta for recebido, EO1=1 será definido.

Tendo aprendido a trabalhar com a interface GPIB em um nível baixo e tendo habilidades de programação, você pode começar a desenvolver programas para controlar sistemas de medição.

O programa do microcontrolador conversor de interface e o programa de computador descrito no artigo podem ser baixados por isso.

Autor: M. Terentiev, Ulyanovsk; Publicação: radioradar.net

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