GPIB 카드 (GPIB Board)
업데이트:2017년 2월
1.
GPIB 란 무엇입니까?
GPIB (범용
인터페이스 버스)는 컴퓨터와 계측기 간의 인터페이스로 개발되었습니다.
주로 PC와 측정 장비를 연결하는 데 사용됩니다.
GPIB는 Hewlett Packard에서 개발 한 사내 표준 인 HP-IB로 만들어졌으며 IEEE (전기 전자 기술자 협회)의
승인을 받아 국제 표준이되었습니다.
많은 전류 측정 장비는 GPIB 인터페이스를 표준으로 지원하며 PC 및 측정 장비를 사용하는 측정 시스템에 널리 사용됩니다.
2. GPIB 표준
GPIB 표준에는 현재 IEEE-488 및 상위 레벨 프로토콜 인 IEEE-488.2가
포함됩니다.
IEEE-488에 지정된 전송 방법 외에도 IEEE-488.2에는 텍스트 데이터 및 숫자 식에 대한 구문, 모든 악기에서 사용할
수있는 명령 및 쿼리가 있습니다.
IEEE-488.2 호환 장비는 IEEE-488에 규정 된 범위 내에서 다른 IEEE-488.2 호환 장치 및 IEEE-488
장치와 통신 할 수 있습니다.
3. GPIB의 장점
1. GPIB는 버스 인터페이스를 사용하며
피기 백 커넥터는 장치 연결 및 구성을 쉽게합니다.
나중에 더 많은 장치가 시스템에 연결 되더라도 단일 PC 인터페이스를 사용할 수 있습니다.
2. 핸드 쉐이크 통신은 높은 신뢰성의 데이터 전송을 보장합니다.
3. 측정 장비 업계의 표준 버스 인 GPIB 인터페이스는 많은 측정 장비에 사용되며 사용자는 단일 프로토콜을 마스터함으로써
다양한 측정 장비를
제어 할 수 있습니다.
4.통신 속도가 다른 장치를 연결할 수 있습니다. (* 전체 시스템은 가장 느린 장치의 속도로 제한됩니다.)
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피기백 커넥터
4. GPIB 디바이스를 PC에 연결했을 때의 이점
GPIB 인터페이스가 많은 계측기에서 여전히 사용되고 계측기 산업의 표준
버스로 자리 매김해온 이유는 GPIB 디바이스를 PC에 연결함으로써
얻을 수있는 많은 이점 때문입니다.
1. PC에 장치 제어 프로그램을 작성하고 실행하여 측정을 자동화하고
인건비를 절감하십시오.
2. 그래프를 표시하고 측정 데이터의 파일을 저장하는 등 PC의 기능을 활용하는 측정 시스템을 만듭니다.
일반적인 시스템 설정에는 여러 개의 측정 장비를 하나의 PC에 연결하고 프로그램별로 자동 측정을 수행하도록 각 장비를 구성해야합니다.
수집 된 측정 데이터는 분석 및 디스플레이 및 데이터 보존을 위해 PC에 의해 수집됩니다.
PC에 연결된
GPIB 통신 장치의 시스템 예
시스템 도입의 이점
1. 효율성 향상
제어 프로세스가 자동화되어 관찰자의 육체적 정신적 부담이 현저하게 감소되었습니다.
2. GPIB 통신은 이미지 데이터를 블록 단위로 CCD 카메라에서 PC로 효율적으로 가져올 수 있기 때문에 관찰 시간이 크게
줄어 들었습니다.
개선을위한 문제점 및 포인트
GPIB 통신 제한 (전체 시스템의 전반적인 케이블 길이)으로 인해, 시스템이 작동해야하고 망원경 가까이에서 관측을해야하며,
이는 불편합니다. 많은
연구자들이 실시간으로 정보를 공유 할 수있는 능력을 요구했습니다.
CONTEC에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 측정 및 제어 장비 및 네트워크
장치 개발에 대한 풍부한 경험을 활용할 수 있습니다.
5. 연결수
GPIB 표준은 컨트롤러를 포함하여 단일
시스템에 연결할 수있는 장치의 수를 15 개로 제한합니다.
단일 시스템에서이 수보다 많은 수의 장치를 연결할 수 없습니다.
6. 연결 방법
장치 연결 방법에는 높은 자유도가 있으며 장치는 데이지 체인 또는 별표 배열로 또는이 두 가지를 결합하여 연결할 수 있습니다.
장치를 루프 배열로 연결하면 안됩니다.
데이지 체인 연결
벨 연결
주의 : 장치를 루프 배열로 연결하면 안 됩니다.
7. 케이블 길이
장치 간 케이블 길이는 최대 4m입니다.
단일 시스템에서 장치를 서로 연결할 수있는 최대 케이블 길이는 "2m x 장치단위" 입니다. 또한 20m 보다
짧아야 됩니다.
예 1 : 총 2 개의 장치가있는 시스템 (컨트롤러 1
개 + GPIB 통신 장치 1 개)
2mx 2 장치가 20m 미만이므로 전체 시스템의 최대 케이블 길이는 4m입니다.
예 2 : 총 3 개의 장치가있는 시스템 (컨트롤러 1 개 + GPIB 통신 장치 2 개)
2mx 3 장치가 20m 미만이므로 전체 시스템의 최대 케이블 길이는 6m입니다.
예 3 : 총 15 개의 장치가있는 시스템 (컨트롤러 1 개 + GPIB 통신 장치 14 개)
2 mx 15 장치> 20 m이므로 시스템 전체의 최대 케이블 길이는
20 m입니다.
8. 데이터 전송 속도
8개의 데이터 라인을 사용하여 한번에 1바이트의 데이터를 최대 1MB/s의
속도로 전송합니다.
그러나 계측기는 통신 속도가 느린것이 많고, 또한 동일 버스에 연결된 기기의 통신 속도는 가장 속도가 느린 장치에 맞게 만들어져
버립니다.
9. 토커와 리스너
버스에 연결된 장치 중 데이터를 수신하는 장치를 "수신기"라고하며
데이터를 보내는 장치를 "호출자 (talker)"라고합니다.
호출자와 수신기는 컨트롤러에 의해 지정됩니다. 전체 시스템을 관리하는 장치를 일반적으로 컴퓨터 (PC) 인 "컨트롤러"라고합니다.
10. 마스터와 슬레이브
마스터는 GPIB 통신 (명령 전송 등)에 관한 결정을 내릴 수있는 장치이며,
슬레이브는 마스터가 발행 한 명령 (명령 수신 등)을 준수해야합니다.
시스템을 구성 할 때 하나의 마스터와 하나 이상의 슬레이브 여야합니다. 측정 장비를 제어 할 때 컨트롤러로 작동하는 PC가 마스터입니다.
11. 기기 주소
GPIB 시스템에 연결된 각 장치는 시스템 내에서 식별하기 위해 사용되는
고유 한 주소를 가지고 있습니다.
(사용자가 지정한 주소를 "내 주소"라고합니다.)
GPIB 시스템의 장치 주소는 전화 시스템의 전화 번호와 유사하며 이 번호로 장치와 데이터를주고 받음으로써 통신이 이루어집니다.
동일한 시스템의 장치 주소는 0에서 30까지 자유롭게 설정할 수 있지만 다른 주소와 겹치지 않아야합니다.
12. 핸드 셰이크 통신
핸드 셰이크는 송신자로부터 수신자에게 "나는 데이터를 보내고있다."라는
신호가 전송되는 통신 방법입니다.
이 신호를 수신하면 수신기는 신호선에서 데이터를 읽은 다음 보낸 사람에게 "보낸 데이터를 받았습니다"라는 신호를
보냅니다.
이 프로세스를 반복함으로써 송신자와 수신자는 송수신 중인지 확인하면서 데이터를 전송합니다.
핸드 쉐이크 통신은 GPIB가 매우 신뢰할 수있는 데이터 전송을 가능하게합니다.
13. 컨트롤러의 역할
데이터 충돌을 방지하기 위해, 어느 시점에서든 데이터를 전송할 수있는
GPIB 버스 라인의 디바이스 수는 1로 제한됩니다.
이것을 달성하는 장치가 컨트롤러입니다.
컨트롤러는 주로 아래의 작업을 수행합니다.
이러한 작업이 프로그램에서 표현된다면 컨트롤러를 PC로 사용하는 GPIB 시스템을 구축 할 수 있습니다.
1. 토커 지정합니다.
2. 토커에 대한 리스너를 지정합니다. 여러 장치가 가능합니다.
3. 시스템을 초기 상태로 재설정 할 수 있습니다.
4. 각 장치를 원격으로 제어합니다.
5.각 장치의 서비스 요청에 응답하는 역할을 수행합니다.
6. 각 장치에 명령을 내릴 수 있습니다.
14. GPIB 신호 라인
GPIB 신호 라인은 8 개의 데이터 라인, 3 개의 핸드 쉐이크 라인, 5 개의 관리 라인으로 구성됩니다.
커넥터 핀 지정은 아래 핀 출력과 같이 표준화되어 있습니다.
GPIB 프로그램을 구성 할 때 필요한 관리 버스 라인의 역할을 이해하는 것이 특히 중요합니다.
관리 버스 라인 (5개)
관리 버스 라인은 버스 라인에 연결된 각 장치를 효율적으로 제어하고
정보의 흐름을 관리하는 데 사용됩니다.
GPIB 디바이스를 제어하는데 중요한 역할을합니다.
ATN (Attention)
ATN 라인은 장치간에 데이터를 전송하는 데 사용되는 데이터 모드와 컨트롤러에서
각 장치로 명령을 보내는 데 사용되는 명령 모드에 사용됩니다.
ATN 라인은 데이터 라인의 현재 상태를 나타낸다. ATN 라인은 컨트롤러에 의해 관리됩니다.
ATN 라인이 낮 으면 각 장치는 컨트롤러로부터 명령을 받아야합니다. ATN 라인이 낮 으면 버스는 명령 모드에 있습니다. 라인이
하이이면 버스는
데이터 모드 (측정 데이터 송수신 등에 사용됨)에있다.
IFC (Interface Clear)
컨트롤러는 IFC 라인을 사용하여 모든 장치의 인터페이스 기능을 초기화하는 신호를 보냅니다. 각 장치는이 신호를 수신하고 인터페이스
기능을 초기 상태로 재설정합니다. 그러나 버퍼 내용과 같이 각 장치에 고유 한 구성 요소 (장치 기능)는 초기화되지 않습니다.
(장치 기능 구성 요소는 장치 지우기 명령 또는 고유 한 장치 명령을 통해 초기화됩니다.) IFC 신호는 최소 100 μs의
펄스로 전송됩니다.
SRQ (Service Request)
SRQ 신호는 각 피 제어 장치가 프로세스가 끝나거나 오류가 발생했을 때 컨트롤러에 알리기 위해 사용됩니다. 장치가 서비스를
요청하면 SRQ 라인을 로우로 가져옵니다. 컨트롤러가 SRQ 라인이 낮다는 것을 알게되면, 어떤 장치가 요청을했고 어떤 서비스를
요청했는지 조사하기 위해 폴링을 수행합니다.
REN (Remote Enable)
장치의 원격 / 로컬 상태를 제어하는 ??데 사용됩니다. 원격 활성화 기능은 컨트롤러 기능이있는 장치에서만 사용할 수 있습니다.
EOI (End Of Identify)
통신하려면 발신자와 수신자가 동시에 통신을 종료해야합니다 (송신 완료 및 수신 완료). 바이너리 데이터를 통신 할 때 EOI
신호는 데이터의 끝을 나타내는 데 사용됩니다. 텍스트 데이터에는 구분 기호 코드를 사용할 수 있지만 이진 데이터 통신의 경우
EOI 행을 통해 데이터의 끝을 제어해야합니다.
데이터 라인 (8개)
데이터 라인은 여러 행의 메시지를 전송하고
데이터를 전송하는 데 사용됩니다.
접지선 (8개)
데이터 라인 이외의 신호 라인은 모두 접지
라인과 꼬임 쌍으로 구성됩니다.
GPIB 어플리케이션에 사용되는 케이블과 커넥터는 차폐되어있어 뛰어난 내 노이즈 성을 제공합니다.
핸드 셰이크 라인 (3개)
이 라인은 데이터 라인 핸드 셰이크에 사용됩니다.
DAV (Data Valid) : 데이터가 전송되고 있음을 나타내는
신호선.
NDAC (Not Data Acepted) : 데이터가 완전히 수신되지 않았 음을 나타내는 신호선.
NRFD (Not Ready For Data) : 장치가 데이터를 수신 할 준비가되지 않았 음을 나타내는 신호선.
15. SRQ (서비스
요청) 및 폴링
프로그램을 통해 GPIB 디바이스를 제어하고 데이터를 수신하고, 관리 버스 라인이 작동하는 방법 이외에도 SRQ (서비스 요청)
및 폴링 작업을
이해하면 효율적인 프로그램을 작성할 수 있습니다.
SRQ (서비스 요청)
SRQ는 장치가 인터럽트 요청을 컨트롤러에
전송하여 오류가 발생했거나 장치가 보낼 준비가되었음을 알리는 기능입니다.
SRQ 요청이 발생하면 SRQ 라인이 참으로 전환되어 컨트롤러에 버스에 연결된 장치가 서비스를 요청하고 있음을 알립니다.
그러나 컨트롤러가 SRQ 요청에 따라 요청을 보낸 장치를 알 수 없으므로 폴링을 수행하여 서비스를 요청하는 장치를 식별하고 요청의
내용을
확인합니다.
연속 설문 조사
직렬 폴링은 컨트롤러가 SRQ 신호를 순차적으로 전송하여 서비스를 요청할
수있는 각 장치를 쿼리하는 방법입니다.
폴링 된 장치는 "상태 바이트"라는 단일 바이트의 데이터를 컨트롤러에 보냅니다.
컨트롤러는 각 장치의 상태 바이트를 검사하여 어떤 장치가 서비스를 요청했으며 요청한 서비스 종류를 확인합니다.
직렬 폴링은 일반적으로 가장 일반적으로 사용되는 폴링 유형입니다.
병렬 조사
병렬 폴링은 제어기가 SRQ 신호를 전송 한 (최대 8 개) 장치를
즉시 판별 할 수 있도록 8 개의 데이터 라인 각각을 단일 장치에 할당하는 방법입니다.
병렬 폴링이 실행되면 각 장치는 할당 된 데이터 라인에 0 또는 1을 전송하여 컨트롤러에 서비스를 요청했는지 여부를 알립니다.
상태 바이트
상태 바이트 (단일 바이트)는 송수신 된 데이터와 동일한 방식으로 데이터
라인을 통해 출력됩니다.
장치가 SRQ를 발행하면 상태 바이트의 6 번째 비트가 1 (사실)로 전환됩니다. 장치가 SRQ를 발행하지 않으면 0 (거짓)으로
전환됩니다.
상태 바이트의 나머지 비트는 장치 종속 의미를 가질 수 있습니다. 예를 들어 컨트롤러에 SRQ (측정 완료, 오류 발생 등)
원인을 알릴 수 있습니다.
컨트롤러가 폴링 한 후 상태 바이트의 6 번째 비트가 0으로 재설정됩니다.
16. 인터페이스 기능
GPIB 표준은 해당 장치의 기능을 인터페이스 기능과 장치 기능으로 분리합니다.
인터페이스 함수 만이 표준에 지정됩니다. 그러나 GPIB 시스템에 연결된 장치는 모든 기능을 구현할 필요가 없습니다.
GPIB를 장착 한 장치의 구조
Device function
장치 기능은 GPIB 표준에 정의되지 않은 장치 종속 구성 요소입니다. 여기에는 장치 종속 명령, 장치 작동 방법 및 측정 범위
구성 방법이 포함됩니다
Interface function
인터페이스 기능은 GPIB 표준에 정의되어 있습니다. GPIB 통신 장치는 필요한 인터페이스 기능으로 만 구현되어야합니다.
| 주요
인터페이스 기능 |
개요
|
|
|
SH |
Source
Handshake |
모든 소스 핸드세이크
기능 |
AH |
Acceptor Handshake |
모든 수락자 핸드세이크 기능 |
T |
Talker |
데이터 전송 기능 |
L |
Listener |
데이터 수신 기능 |
SR |
Service Request |
컨트롤러에 SRQ를 보내고 특정 서비스를 요청하는 기능 |
RL |
Remote Local |
장치를 원격 또는 로컬로 제어할지 여부를 전환하는 기능 |
PP |
Parallel Poll |
병렬 폴링에 응답하는 함수 |
DC |
Device Clear |
장치 종속 구성 요소를 원래 상태로 재설정하는 기능 |
DT |
Device Trigger |
트리거 명령 수신시 다른 동작을 트리거하는 기능 (측정
시작 등) |
C |
Controller |
컨트롤러 기능 |