基于單片機的接口轉換設計及應用
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關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C，GPIB，RS232C，接口轉換器
1引 言
在電子測量與儀器領(lǐng)域內，GPIB和RS232C屬于應用較廣泛的標準接口總線(xiàn)。GPIB適于建立自動(dòng)測試系統（ATS），RS232C常用于數據終端設備（DTE）和數據通信設備（DCE）之間的聯(lián)接。目前，已研制了許多專(zhuān)用大規模集成電路芯片來(lái)幫助設計者實(shí)現GPIB和RS232C接口，且這些芯片都與微處理器的內部總線(xiàn)相容。標準接口總線(xiàn)解決了設備與設備之間，或者功能組件與功能組件之間的接口問(wèn)題。借助適當的接口總線(xiàn)把若干設備或功能組件聯(lián)接起來(lái)就可構成一個(gè)ATS。如果把基于一種標準接口系統的測試裝置作為子系統，再把若干子系統聯(lián)接起來(lái)構成大系統或測試和控制網(wǎng)絡(luò )，則實(shí)際需解決的就是不同標準接口總線(xiàn)之間的轉換問(wèn)題。
2接口轉換硬件設計
GPIB（即IEEE488）是目前普遍使用的一種可程控測量?jì)x器的接口，并已有正式頒布的IEEE488和IEC625標準文本。最早投入市場(chǎng)的大規模集成電路GPIB接口片子是Motorola公司的MC68488。RS232C則是用得最多的一種串行通信標準，用于DTE和DCE之間的接口，串行通信接口常用的標準LSI芯片是Intel8251A。把與GPIB和RS232C標準相容的集成接口芯片作為微處理器內部總線(xiàn)上的輸入／輸出口，就能構成GPIB－RS232C轉換器。GPIB－RS232C轉換電路板即以AT89C51作為控制中心，用MC68488與GPIB系統母線(xiàn)相連，用INTEL8251A作為AT89C51同RS232C的接口，從而實(shí)現GPIB－RS232C接口轉換。
AT89C51是一種帶4K字節閃速可編程可擦除只讀存儲器（PEROM）的低功耗、高性能CMOS8位微控制器。該器件采用ATMEL高密度、非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS－51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51具有以下一些標準特性：4K字節的閃速存儲器，128字節RAM，32個(gè)I／O線(xiàn)，2個(gè)16位定時(shí)器／計數器，5個(gè)兩級中斷源結構，1個(gè)全雙工串行口，片內振蕩器和時(shí)鐘電路。此外，AT89C51設有靜態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下工作，支持2種軟件可選的省電模式。在閑置模式下，CPU停止工作，但RAM、定時(shí)器／計數器、串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容，并且凍結振蕩器，禁止所有其他片內控制單元功能，直到下一個(gè)硬件復位為止。
GPIB－RS232C接口轉換電路板的主要功能有：
MC68488具有完整的GPIB聽(tīng)／講能力，而Intel8251A有能力發(fā)送和接收位串行數據，因此，在GPIB控制器管理下能正確實(shí)現GPIB器件與RS232C器件之間的數據交換；該接口轉換電路板作為GPIB器件具有單個(gè)或雙主－副地址識別能力，響應GPIB控制器發(fā)送的有關(guān)GPIB命令。圖1為GPIB－RS232C接口轉換電路示意圖。
3接口轉換軟件設計
因為有大規模集成電路接口芯片，該接口轉換電路板硬件實(shí)現較為容易，關(guān)鍵是要設計一個(gè)完善的監督管理程序。程序流程圖如圖2所示，流程設計是以GPIB傳送數據給RS232C為主，因此監控系統初始化之后，首先識別MC68488是否聽(tīng)受命？一旦聽(tīng)受命就接收GPIB數據，直到完成一個(gè)數據塊的輸入為止。數據塊輸入完成后，就啟動(dòng)Intel8251數據發(fā)送部分工作，連續發(fā)送從MC68488輸入的數據字節。RS232C接收數據是從識別Intel8251接收中斷開(kāi)始。如果Intel8251狀態(tài)寄存器D7＝1，監督程序就轉入從RS232C接收數據分支。首先從Intel8251接收整個(gè)數據塊，然后借助GPIB的SRQ線(xiàn)向GPIB控制器提出服務(wù)請求；待GPIB控制器執行串行查詢(xún)序列，響應該轉換器服務(wù)請求后，就可以通過(guò)MC68488把接收到的數據塊輸給GPIB系統受命的聽(tīng)器件（或控制器）。注意從RS232C接收數據塊時(shí)，要約定末字節識別標志。
4接口轉換應用實(shí)例
PCB程控探針定位設備是一種對被測試的印制電路板進(jìn)行測試點(diǎn)定位的設備，它在計算機的支持下自動(dòng)定位于被測試點(diǎn)，并且穿透印制板防護層，獲取被測試點(diǎn)的電信號。其組成結構見(jiàn)圖3，其定位功能由系統主控制器通過(guò)GPIB總線(xiàn)實(shí)現，而PCB的供電、信號源及測試儀器由具體的被測PCB的特性來(lái)確定。程控探針定位設備采用步進(jìn)電機開(kāi)環(huán)控制實(shí)現探針X、Y方向的自由移動(dòng)，采用電磁鐵吸合控制實(shí)現探針的上下升降，探針通過(guò)刻劃來(lái)穿透PCB阻焊層，保持與測試點(diǎn)的可靠接觸。該定位設備的微處理器電路板屬于外購產(chǎn)品，可實(shí)現對步進(jìn)電機移位和電磁鐵吸合的控制，并且，微處理器電路板中已設計了RS232C接口，可以實(shí)現與測試系統主控計算機的串行通信。但是在A(yíng)TS中，對程控臺式測試設備通常采用GPIB控制，因此需要進(jìn)行GPIB－RS232C接口轉換。通過(guò)上述方法設計的接口轉換電路，能確保PCB程控探針定位設備掛上GPIB總線(xiàn)，順利地連入ATS中。并且，程控信號除了使用GPIB接口外，拔除與接口轉換電路板中相連的RS232C插頭，用外部電纜可直接使用RS232C控制方式完成PCB程控探針定位設備的全部功能，而此時(shí)GPIB的控制無(wú)效。
1 楊安祿等．電子儀器接口技術(shù)．成都：電子科技大學(xué)出版社，1994
2 劉文彥等．現代測試系統．長(cháng)沙：國防科技大學(xué)出版社，1995
3 張乃國等．實(shí)用電子測量技術(shù)．北京：電子工業(yè)出版社，1996
4 王格芳等．電子裝備通用自動(dòng)檢測系統集成與開(kāi)發(fā)．電子測量與儀器學(xué)報，Vol．14，No．5，2000（10）
5 王格芳等．用于印制板電路診斷的自動(dòng)探測技術(shù)研究．系統工程與電子技術(shù)，Vol．23，No．2，2001
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