孫 堅(jiān)

[摘 要]對(duì)光纖收發(fā)器及GPIB概念和應(yīng)用理論進(jìn)行了概述,重點(diǎn)對(duì)對(duì)基于NAT9914芯片的GPIB接口的實(shí)現(xiàn)及其軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。給出了具體GPIB的硬件設(shè)計(jì)圖,對(duì)光纖收發(fā)器的光電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行了選擇,同時(shí)對(duì)GPIB的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。通過(guò)后續(xù)的實(shí)物實(shí)驗(yàn),得到了該光纖收發(fā)器設(shè)計(jì)上的合理性與有效性結(jié)論。

[關(guān)鍵詞]光纖收發(fā)器 GPIB 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 仿真實(shí)驗(yàn)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TP368[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007-9416(2009)12-0022-02

1 引言

GPIB接口是目前最常用、最成熟的職能儀器接口。本文基于GPIB的光纖收發(fā)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn),重點(diǎn)對(duì)基于NAT9914芯片的GPIB接口的實(shí)現(xiàn)及其軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。通過(guò)最后的實(shí)驗(yàn)對(duì)我們的設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證,證明本設(shè)計(jì)完全符合高可靠性的要求。

2 光纖收發(fā)模塊及GPIB接口原理

GPIB是一個(gè)數(shù)字化的24腳并行總線,由16條信號(hào)線和8條地線組成。GPIB使用8位并行,字節(jié)串行,異步通訊方式。也就是說(shuō),所有字節(jié)都是通過(guò)總線順序傳送,傳送速度由最慢部分決定。由于GPIB的數(shù)據(jù)單位是字節(jié)(8位),數(shù)據(jù)一般以ASCII碼字符串方式傳送。GPIB系統(tǒng)的器件有控者,講者和聽(tīng)者三種屬性。實(shí)際器件屬性具有其中的一種,兩種或三種。由于GPIB系統(tǒng)中各器件的工作速度可能相差懸殊,為了保證多線消息能雙向,異步,準(zhǔn)確可靠地傳遞,GPIB母線中設(shè)置了DAV(DATA VALID)數(shù)據(jù)有效線、NRFD(NOT READY FOR DATA)未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線、NDAC(NO DATA ACCEPTED)未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線三條握手線。三線握手方式是十分可靠的。

3 基于GPIB接口的光纖收發(fā)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光纖收發(fā)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中首先要做的事情就是對(duì)于元器件的選擇,光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片是整個(gè)收發(fā)器的核心,直接決定了光纖收發(fā)器的功能特性、價(jià)格、檔次及其它元器件的選擇,選擇OEMC是光纖收發(fā)器設(shè)計(jì)的第一步,也是最重要的一步。

基于GPIB接口的光纖收發(fā)器設(shè)計(jì)主要包括基于NAT9914的讀、寫(xiě)時(shí)序設(shè)計(jì)、GPIB接口協(xié)議的實(shí)現(xiàn)及GPIB母線的的驅(qū)動(dòng)匹配三個(gè)部分。GPIB協(xié)議的實(shí)現(xiàn)采用芯片NAT9914來(lái)實(shí)現(xiàn),該芯片是NI公司設(shè)計(jì)的高性能CMOS的GPIB接口芯片,能夠?qū)PIB母線上的信號(hào)按照GPIB協(xié)議進(jìn)行解碼和譯碼轉(zhuǎn)換為用戶可用的格式,同時(shí)將用戶發(fā)過(guò)來(lái)控制GPIB的信號(hào)進(jìn)行處理,按照協(xié)議要求發(fā)送到GPIB母線上,芯片具有IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)。

在接口電路的硬件設(shè)計(jì)中。NA T9914APD 接在微處理器與總線收發(fā)器之間充當(dāng)接口系統(tǒng)和儀器兩者之間的適配器,SN75160SN 為數(shù)據(jù)總線收發(fā)器, SN75162BN 為控制總線收發(fā)器。其接口電路框圖如圖1所示。

從上圖可以看出,D0-D7為八條數(shù)據(jù)線, 其上攜載ASCII 碼的接口消息與設(shè)備消息并直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。由于GPIB總線采用負(fù)邏輯, 因此D0-D7的數(shù)據(jù)線分別對(duì)應(yīng)于單片機(jī)的P017- P010 位。 RS2-RS0為NA T9914的寄存器選擇端,這三條線通過(guò)74LS373與89C51 的低位地址線相連,并與讀寫(xiě)操作線配合使用,以選擇需要操作的寄存器。若RS2=RS1=RS0=0, /WE = 0,DBIN = 0,則表示IMR0被選中, 微處理器就可以對(duì)IMR0進(jìn)行寫(xiě)操作。圖中P217與NAT9914 的片選端/CS相連,P216經(jīng)與非門(mén)與74LS245相連。P217=0,P216=0時(shí)選通NAT9914;P217=1,P216 =1時(shí),選通地址設(shè)定電路。INT為中斷請(qǐng)求線,直接與89C51的中斷端相連, 使NAT9914 可以通過(guò)中斷方式實(shí)現(xiàn)接口功能。當(dāng)能夠引起中斷的事件出現(xiàn)并且該事件又未被屏蔽時(shí), NAT9914的/INT線進(jìn)入作用狀態(tài),微處理器接收到中斷申請(qǐng)后,立即轉(zhuǎn)向接口管理程序。

4 系統(tǒng)測(cè)試與分析

本基于GPIB的光纖收發(fā)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以測(cè)試系統(tǒng)的搭建為目的,因此設(shè)計(jì)的是否合理需要具體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。我們采用Netxray軟件作為測(cè)試的基礎(chǔ)環(huán)境。具體測(cè)試方法為將兩條光纖收發(fā)器分別與兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡通過(guò)雙絞線相連,并在光纖收發(fā)器上接5V電源。在網(wǎng)絡(luò)連通的情況下,從一臺(tái)電腦向另一臺(tái)電腦發(fā)送數(shù)據(jù)較大的文件。觀測(cè)其文件傳輸效能。

從我們的簡(jiǎn)單測(cè)試得到了一系列數(shù)據(jù),其中文件傳輸?shù)姆逯邓俾蕿?200Bytes/s,平均速率為2600 Bytes/s。從這一的數(shù)據(jù)可以看出我們所設(shè)計(jì)的基于GPIB的光纖收發(fā)器系統(tǒng)工作性能良好,本設(shè)計(jì)方法是有效的。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以基于GPIB的光纖收發(fā)器系統(tǒng)為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容,通過(guò)對(duì)于光纖收發(fā)器的元件選擇及GPIB接口電路的軟硬件設(shè)計(jì)完成了本光纖收發(fā)器的設(shè)計(jì)。最后通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)試證明了本設(shè)計(jì)的合理性與先進(jìn)性。本文所述方法具有一般性實(shí)際意義,具有一定的推廣價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] NAT9914 Reference Manual National Inst rument s Crop,J une 1995 Edition Part Number 320775-01.

[2]耿曉玲,田小建,艾寶麗.應(yīng)用NAT9914設(shè)計(jì)GPIB接口板的方法[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2006(2):17-20.