使用IEEE-488總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與PC機(jī)的通信

單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由于具有體積小、實(shí)時(shí)性好、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表、自動(dòng)測(cè)試及工業(yè)控制等領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)單個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)也顯得越來(lái)越重要，為了能夠充分利用微機(jī)的軟、硬件資源，帶有與微機(jī)通信接口的單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。IEEE-488總線(xiàn)是國(guó)際公認(rèn)的通用標(biāo)準(zhǔn)接口總線(xiàn)，當(dāng)儀器配備了IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)后，就可像搭積木一樣任意組成所要求的測(cè)試系統(tǒng)。本文介紹了使用IEEE-488總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)8031單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與PC機(jī)通信的硬件構(gòu)成原理及軟件設(shè)計(jì)。

1IEEE-488總線(xiàn)簡(jiǎn)介

儀器設(shè)備接口的標(biāo)準(zhǔn)化，最早是由美國(guó)惠普（HP）公司倡導(dǎo)實(shí)施的，叫做HP-IB，由于其良好的接口性能，很快得到廣泛應(yīng)用，被美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)命名為IEEE-488，并得到國(guó)際電工委員會(huì)的認(rèn)可，同時(shí)頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)IEC625。在英國(guó)、日本、俄羅斯則稱(chēng)為GP-IB，我國(guó)已制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB249.1-249.2）,雖然有多種叫法，但實(shí)質(zhì)上除了機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)方面歐美有所不同外，其余完全相同。使用該總線(xiàn)可以把世界上不同國(guó)家、不同廠家生產(chǎn)的儀器設(shè)備有效地連接起來(lái)。這樣組成的系統(tǒng)方便靈活，功能強(qiáng)，適應(yīng)性好，不僅大大降低了組建系統(tǒng)的成本，提高了效率，而且使每臺(tái)儀器的功能和作用獲得充分發(fā)揮，極大地提高了它們的使用價(jià)值。

IEEE-488總線(xiàn)是并行無(wú)源雙向傳輸總線(xiàn)。其中有8根數(shù)據(jù)總線(xiàn)，3根掛鉤總線(xiàn)和5根管理總線(xiàn)。

數(shù)據(jù)總線(xiàn)：DIO0～DIO7，它們是可以輸入也可以輸出的雙向總線(xiàn)，用于發(fā)布地址、指令等多線(xiàn)消息，傳遞數(shù)據(jù)。

管理總線(xiàn)：ATN（ATTENTION，注意）線(xiàn)；IFC（INTERFACE CLEAR，接口清除）線(xiàn)；REN（REMOTE ENABLE，遠(yuǎn)控使能）線(xiàn)；SRQ（SERVICE REQUEST，服務(wù)請(qǐng)求）線(xiàn)；EOI（END OR IDENTIFY，結(jié)束或識(shí)別）線(xiàn)。

掛鉤總線(xiàn)：DAV（DATA VALID，數(shù)據(jù)有效）線(xiàn)；NRFD（NOT READY FOR DATA，未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)）線(xiàn)；NDAC（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數(shù)據(jù)）線(xiàn)。

利用這三條線(xiàn)進(jìn)行掛鉤控制消息和數(shù)據(jù)的傳遞，確保信息傳送的準(zhǔn)確無(wú)誤。

IEEE-488總線(xiàn)最多可同時(shí)掛接15臺(tái)設(shè)備，不同的設(shè)備需分配不同的地址；要求傳輸電纜總長(zhǎng)小于20 m，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1 MB/s。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，總線(xiàn)上的不同設(shè)備承擔(dān)不同的任務(wù)，從邏輯功能上分為：控者、講者、聽(tīng)者。

控者：可以設(shè)定掛接在總線(xiàn)上的設(shè)備的地址，設(shè)定講者、聽(tīng)者，向它們發(fā)送命令，PC機(jī)則是典型的控者。

講者：向系統(tǒng)中其他設(shè)備發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等器件消息；一個(gè)系統(tǒng)中允許有多個(gè)講者，但同一時(shí)刻只能有一個(gè)。

聽(tīng)者：可以接收數(shù)據(jù)的設(shè)備。

聽(tīng)者、講者都要由控者來(lái)任命。一臺(tái)設(shè)備可以同時(shí)具備上述三種功能中的一種、兩種或三種。比如：當(dāng)控者PC機(jī)任命信號(hào)源為聽(tīng)者，則可發(fā)送程控?cái)?shù)據(jù)，規(guī)定它輸出的信號(hào)的波形、頻率、幅值；當(dāng)PC機(jī)任命自己為聽(tīng)者，任命萬(wàn)用表為講者，PC機(jī)就可以接收萬(wàn)用表的狀態(tài)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)。

2硬件構(gòu)成原理

該通信系統(tǒng)硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，其原理如圖1所示。它主要由8031單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，單片機(jī)IEEE-488總線(xiàn)接口，MS-2105A型 IEEE-488總線(xiàn)接口板（直接插入PC機(jī)總線(xiàn)擴(kuò)展槽中）及PC機(jī)組成。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

其中單片機(jī)系統(tǒng)的IEEE-488總線(xiàn)接口是用標(biāo)準(zhǔn)接口專(zhuān)用集成電路，即由Intel公司的8291總線(xiàn)收發(fā)器，8293總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，如圖2所示。其中8291內(nèi)部有16個(gè)寄存器（8個(gè)讀寄存器和8個(gè)寫(xiě)寄存器）。它們由微處理器通過(guò)CS、RD、WR和RS0～RS2引腳尋址。

圖28031與IEEE-488總線(xiàn)的接口電路

D0～D7：數(shù)據(jù)總線(xiàn)與8031數(shù)據(jù)總線(xiàn)P0口相連；RS0～RS2：選擇寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。CS為片選端，低電平有效，連接至P2.5,地址從DFF0H到DFF7H。RD，WR分別控制對(duì)讀、寫(xiě)寄存器進(jìn)行操作。INT連接到8031的INT1，為高電平時(shí)表示有中斷請(qǐng)求，因與8031的中斷極性相反，所以需在程序中顛倒極性。