GPIB芯片TNT4882在多路程控電源中的應用

關(guān)鍵詞：GPIB總線(xiàn) TNT4882 微處理器 程控電源

GPIB（General Purpose Interface Bus）接口總線(xiàn)最早由美國HP公司倡導實(shí)施，命名為HPIB。由于它良好的接口特性，很快在國際范圍內得到廣泛的應用，并被美國電氣與電子工程學(xué)會(huì )命名為IEEE488，在英國和日本等國家則稱(chēng)為GPIB。雖然有多種叫法，但實(shí)際上除了機械標準有所不同外，其實(shí)質(zhì)完全相同。它猶如一座橋梁，將配置GPIB總線(xiàn)接口的儀器與計算機緊密地結合起來(lái)。用它組成的系統方便、靈活、功能強及適應性好，可方便地應用到科研、工程、醫藥工程、醫藥及測試等領(lǐng)域。

美國NI公司生產(chǎn)的GPIB專(zhuān)用芯片TNT4882具有功能強、體積小、傳輸速度快及易與微處理器接口等特點(diǎn)，備受用戶(hù)的青睞。筆者運用TNT4882成功地開(kāi)發(fā)了具備GPIB總線(xiàn)接口的多路程控電源。

圖1 TNT4882引腳圖

1 TNT4882芯片簡(jiǎn)介

1.1 TNT4882引腳說(shuō)明

TNT4882是NT公司開(kāi)發(fā)的100腳PQFQ封裝的GPIB專(zhuān)用集成芯片，是IEEE488.2標準和GPIB收發(fā)功能的集成，且具有HS488增強功能。它的引腳如圖1所示。

VDD：電源，接+5V；

GND：電源地；

XTAL0、XTAL1：外接時(shí)鐘振蕩器引腳；

DATA15～DATA8（ABUS）、DATA7～DATA0（BBUS）：數據線(xiàn)，是TNT4882與外部CPU進(jìn)行數據輸入/輸出的雙向總線(xiàn)，分為ABUS和BBUS，便于進(jìn)行8位或16位數據操作；

ABUSN：ABUS使能；

BBUSN：BBUS使能；

ABUS_OEN：當前正在通過(guò)ABUS讀數據；

BBUS_OEN：當前正在通過(guò)BBUS讀數據；

CSN：片選；

ADDR4～0：內部寄存器地址線(xiàn)；

RDN：讀信號；

WRN：寫(xiě)信號；

CPUACC：指示TNT4882可以進(jìn)行總線(xiàn)操作延時(shí)；

RDY1：指示TNT4882完成當前總線(xiàn)操作；

DRQ：DMA申請信號；

DACKN：DMA申請應答信號；

BURST_RDN：連續讀信號；

FIFO_RDY：當前TNT4882內部FIFO至少已有8個(gè)有效數據；

INTR：中斷申請信號；

RAGED：地址映射選擇，有效則映射內部寄存器到不同的地址；

MODE：TNT4882工作模式選擇；

SWAPN：模式切換；

RESETN：復位；

TADCS：指示當前TNT4882選中為講者；

LADCS：指示當前TNT4882選中為聽(tīng)者；

TRIG：指示當前TNT4882接收到外部觸發(fā)信號；

DCAS：指示當前TNT4882接收到設備清零信號；

REM：指示當前TNT4882進(jìn)入遙控狀態(tài)；

GPIB數據線(xiàn)8根：DIO8N～DIO1N，用于GPIB發(fā)布地址和命令，傳遞數據；

GPIB管理總線(xiàn)5根：ATNN（ATTENTION，注意）線(xiàn)、IFCN（INTERFACE-CLEAR，接口清除）線(xiàn)、RENN（REMOTE ENABLE，程控使能）線(xiàn)、SRQN（SERVICE REQUEST，服務(wù)請求）線(xiàn)、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數據）線(xiàn)；

GPIB掛鉤總線(xiàn)3根：DAVN（DATA VALID，數據有效）線(xiàn)、NRFDN（NOT READY FOR DATA，未準備好接收）線(xiàn)、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數據）線(xiàn)。TNT4882利用以上3條總線(xiàn)進(jìn)行握手信息和數據傳送，以確保信息和數據的發(fā)布與傳送準確無(wú)誤。

1.2 TNT4882內部結構

TNT4882有三種模式：?jiǎn)纹Ｊ?、Turbo+7210模式及Turbo+9914模式，而且Turbo+7210模式和Turbo+9914模式可以轉換到單片模式。單片模式是最簡(jiǎn)單、最快速的結構。在設計中，選用單片模式。單片模式內部組成模塊如圖2所示。

單片模式內部結構由1個(gè)片內ISA邏輯接口，1個(gè)片內讀/寫(xiě)控制器，1個(gè)片內先進(jìn)先出的緩沖區，1個(gè)定時(shí)/計數器，1個(gè)片內中斷控制器，1個(gè)可配置狀態(tài)寄存器，1個(gè)IEEE488總線(xiàn)監視器，1個(gè)IEEE488總線(xiàn)功能接口，1個(gè)HS488電路功能接口，1個(gè)IEEE488收發(fā)器及1個(gè)IEEE488總線(xiàn)組成。

2 TNT4882功能控制和數據傳送/接收方式

2.1 TNT4882功能控制

TNT4882功能控制是通過(guò)寫(xiě)命令字的方式實(shí)現的。這些命令字包括TNT4882復位、初始化、寄存器的讀/寫(xiě)及中斷請求等命令。TNT4882內部有40多個(gè)用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)的8位寄存器。對這些寄存器的訪(fǎng)問(wèn)是通過(guò)填在寄存器的讀/寫(xiě)命令的地址進(jìn)行的。這些寄存器包括基本配置、FIFO、中斷控制、定時(shí)/計數器、狀態(tài)寄存器、掛鉤和管理寄存器等。

2.2 TNT4882數據傳送/接收方式

當傳送數據開(kāi)始時(shí)，TNT4882完成初始化。TNT4882初始化結束后，上位機和TNT4882進(jìn)行數據傳送。上位機傳送計數器用來(lái)寄存上位機和FIFO之間所要傳送和接收的字節數。由NTN4882計數GPIB接口傳送和接收的字節。在上位機和FIFO間每傳送一個(gè)數據，上位機接口便將上位機傳送計數器的傳送計數值減一，并查詢(xún)計數值是否等于零。如果計數值等于零，上位機開(kāi)始檢測結束條件，判斷是否結束。如果結束，數據傳送完成；否則，等待。

圖4 TNT4882與微控制器接口原理圖

3 TNT4882在多路程控電源中的應用及軟件流程

多路程控電源是為航空航天電子設備及系統的自動(dòng)測試設備（ATE）的技術(shù)需要而設計和研制的，是目前在高性能的航空航天自測系統中不可缺少的配套設備之一。該程控電源的輸出不但可滿(mǎn)足目前國內、國外不同供電體系的技術(shù)需要，而且還配套輸出多路的輔助電源，以滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊需要?？紤]到多路程控電源的通用性，且適于國際接口標準，在研制中加一GPIB總線(xiàn)接口，以使我們的多路程控電源能用在不同的控制系統中。多路程控電源硬件圖如圖3所示。

多路程控電源由數據采集、微控制器、電源模塊、GPIB總線(xiàn)接口及上位機組成。多路程控電源輸出的模擬量經(jīng)變換后送到A/D轉換器進(jìn)行轉換，轉換成數字量送到微控制器處理，同時(shí)微控制器還采集開(kāi)關(guān)信號。微控制器對采集的信號處理后，通過(guò)GPIB總線(xiàn)送至上位機，實(shí)現上位機對電源狀態(tài)的實(shí)時(shí)監控；同時(shí)，上位機可以通過(guò)GPIB總線(xiàn)發(fā)送控制命令到微控制器，實(shí)現上位機對多路程控電源的程控。

3.1 TNT4882與微控制器接口及編程

TNT4882的D0～D7與89C51的P0口直接相連，ADDR0～ADDR5與微控制器的地址A0～A5相連，CS作TNT4882的片選信號，與在線(xiàn)可編程邏輯器件相接。WR、RD與微控制器的讀、與直接相連，對讀、寫(xiě)寄存器進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。由于TNT4882的中斷為高電平，與AT89C51的中斷申請極性相反，故需要通過(guò)反向后，才可與微控制器的中斷INT連接。

在本多路程控電源系統中，有兩個(gè)晶振：一個(gè)用于產(chǎn)生微控制器工作時(shí)鐘，一個(gè)用于產(chǎn)生TNT4882的工作時(shí)鐘。圖4是TNT4882與微控制器的接口原理圖。

用MCS51匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的GPIB收、發(fā)數據子程序見(jiàn)網(wǎng)絡(luò )補充版。

3.2 上位機編程

采用面向儀器與測控過(guò)程的交互式C/C++開(kāi)發(fā)平臺――LabWindows/CVI(C for Virtual Instrumentation)語(yǔ)言。它是一種將C語(yǔ)言平臺與測控專(zhuān)業(yè)工具庫有機結合起來(lái)的開(kāi)發(fā)平臺。它不僅具有集成開(kāi)發(fā)平臺、交互式編程方法、功能面板和庫函數，而且還有簡(jiǎn)單明了的友好圖形設計界面、完善的開(kāi)發(fā)系統兼容性以及靈活的程序調試手段，為熟悉C/C++語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員建立數據采集系統、測量系統、檢測和過(guò)程監控系統提供了極大的便利。圖5是上位機控制程序流程圖。

多路程控電源與上位機通信的一個(gè)應用程序見(jiàn)網(wǎng)絡(luò )補充版。

結語(yǔ)

新一代具備GPIB接口總線(xiàn)的多路程控電源，符合IEEE-488.2數據接口標準。只要用標準的GPIB接口電纜與系統連接，就可以靈活地應用到任何系統中去，不受型號等因素的限制，并且具有很好的可擴展性，顯示了它特有的優(yōu)越性。