Understanding GPIB

Summary

In dieser Präsentation wird das General Purpose Interface Bus (GPIB) vorgestellt, ein Standard zur Fernsteuerung von Messgeräten und Prüfgeräten. Es wird erklärt, wie GPIB funktioniert, einschließlich der physikalischen und elektrischen Eigenschaften, der Handshake-Verfahren und der verschiedenen Kommunikationsarten. Der Fokus liegt auf der Verwaltung des Busses, der Verwendung von Interface- und gerätespezifischen Nachrichten sowie den Vorteilen der Automatisierung. Zudem wird der Übergang von GPIB zu neueren Schnittstellen wie USB und Ethernet thematisiert. Obwohl viele moderne Geräte auf diese Technologien umgestiegen sind, bleibt GPIB in vielen Legacy-Anwendungen von Bedeutung.

Takeaways

• 😀 GPIB (General Purpose Interface Bus) ist ein Standard für die Fernsteuerung von Messgeräten und wird häufig auch als IEEE 488 bezeichnet.
• 😀 GPIB ermöglicht die Kommunikation zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller und bietet eine universelle Schnittstelle für Test- und Messinstrumente.
• 😀 Die Kommunikation über GPIB erfolgt auf einem 24-Draht-Bus, wobei 16 aktive Leitungen und 8 Erdungsleitungen verwendet werden.
• 😀 GPIB verwendet eine negative Logik, bei der ein niedriger physikalischer Spannungswert einer logischen '1' entspricht.
• 😀 Ein GPIB-Bus kann bis zu 15 Geräte verbinden, wobei eines dieser Geräte als Controller fungiert und die Kommunikation verwaltet.
• 😀 Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit auf einem GPIB-Bus beträgt nominal 1 Mbit/s, aber moderne Implementierungen können höhere Geschwindigkeiten unterstützen.
• 😀 GPIB verwendet ein Handshake-Verfahren, bei dem das Senden von Daten byteweise erfolgt, wobei das langsamste Gerät die Geschwindigkeit des gesamten Busses bestimmt.
• 😀 Zwei Haupttypen von Nachrichten werden über GPIB übertragen: Schnittstellen-Nachrichten (zur Verwaltung des Busses) und gerätespezifische Nachrichten (zur Steuerung der Instrumente).
• 😀 Gerätespezifische Nachrichten basieren häufig auf dem SCPI-Standard (Standard Commands for Programmable Instruments), auch als Skippy bekannt.
• 😀 Trotz der zunehmenden Verbreitung von USB und Ethernet in modernen Anwendungen bleibt GPIB in vielen Legacy-Systemen weiterhin von großer Bedeutung.
• 😀 GPIB ermöglicht eine Fernsteuerung von Geräten im Remote-Modus, um zu verhindern, dass lokale Benutzer während des Betriebs ungewollte Änderungen vornehmen.
• 😀 Interface-Nachrichten und gerätespezifische Nachrichten (Skippy-Befehle) ermöglichen die Steuerung von Testgeräten, z. B. durch die Einstellung von Frequenzen auf Signalgeneratoren.

Q & A

Was ist GPIB und wofür wird es verwendet?

GPIB (General Purpose Interface Bus) ist eine standardisierte Schnittstelle für die Fernsteuerung und Automatisierung von Test- und Messgeräten. Es wird verwendet, um Geräte wie Spektrumanalysatoren oder Oszilloskope miteinander zu verbinden und Fernbefehle zu senden, um automatisierte Messungen durchzuführen.

Warum wurde GPIB ursprünglich entwickelt?

GPIB wurde entwickelt, um eine standardisierte Schnittstelle für die Verbindung und Fernsteuerung von Test- und Messgeräten zu schaffen. Vor GPIB verwendeten viele Geräte proprietäre Kabel und Schnittstellen, die die Interoperabilität einschränkten.

Was sind die Hauptvorteile der Nutzung von GPIB in Test- und Messumgebungen?

Die Vorteile von GPIB umfassen unbemannte Operationen, schnellere und wiederholbare Messungen sowie die Synchronisierung zwischen mehreren Geräten. Dies erleichtert die Automatisierung und verbessert die Effizienz der Tests.

Welche physikalischen und elektrischen Eigenschaften werden durch GPIB definiert?

GPIB definiert grundlegende physikalische und elektrische Eigenschaften, wie etwa die Kabelanschlüsse und die Spannungsebenen (TTL-Spannung mit invertierter Logik). Es legt jedoch nicht fest, welche Daten über die Schnittstelle gesendet werden.

Wie funktioniert die Busverwaltung bei GPIB?

Die Busverwaltung wird über fünf aktive Leitungen gesteuert. Die wichtigsten sind ATN (zur Adressierung), REN (für den Wechsel zwischen lokalem und remote Modus) und SRQ (um eine Anfrage für Service zu stellen). Diese Leitungen koordinieren die Kommunikation zwischen den Geräten auf dem Bus.

Was ist der Unterschied zwischen 'lokalem' und 'remote' Betrieb in GPIB?

'Lokaler' Betrieb bedeutet, dass das Gerät manuell über die Frontplatte gesteuert wird, während im 'remote' Betrieb das Gerät ausschließlich vom Controller ferngesteuert wird. Der Wechsel erfolgt durch das Setzen der REN-Leitung.

Was ist das Handshake-Verfahren in GPIB und warum ist es wichtig?

Das Handshake-Verfahren stellt sicher, dass Daten zuverlässig zwischen Geräten übertragen werden. Es sorgt dafür, dass der langsamste Listener den Übertragungsgeschwindigkeit des Busses bestimmt, indem es sicherstellt, dass alle Geräte bereit sind, Daten zu empfangen, bevor neue Daten gesendet werden.

Wie funktioniert die Fehlerbehandlung und das Polling in GPIB?

GPIB verwendet Polling, um Geräte zu überprüfen, die eine Fehlerbedingung oder eine Serviceanforderung haben. Das Polling erfolgt meist seriell, wobei der Controller die Statusbytes jedes Geräts liest, um festzustellen, ob eine Anfrage vorliegt.

Was sind Interface-Nachrichten in GPIB?

Interface-Nachrichten steuern den GPIB-Bus selbst und nicht die angeschlossenen Geräte. Sie sind entweder universelle Befehle, die alle Geräte betreffen, oder adressierte Befehle, die nur ein bestimmtes Gerät betreffen. Beispiele sind das Zurücksetzen von Geräten oder das Umschalten zwischen lokalen und Remote-Modi.

Was sind 'gerätabhängige Nachrichten' und wie unterscheiden sie sich von Interface-Nachrichten?

Gerätabhängige Nachrichten steuern das angeschlossene Gerät direkt und sind spezifisch für das jeweilige Gerät. Sie werden oft als SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) Nachrichten formuliert. Im Gegensatz dazu sind Interface-Nachrichten nur für die Steuerung des Busses und nicht für die Gerätekommunikation zuständig.