KEE/POEKEE/POE

44. přednáška. přednáška

MMěřicí systéměřicí systém

Ing. Milan Bělík, Ph.D.Ing. Milan Bělík, Ph.D.

HPIBHPIB

GPIBGPIB

IEEE 488IEEE 488

IEEE 488.1IEEE 488.1

IEEE 488.2IEEE 488.2

SCPISCPI

GP-IBGP-IB - General Purpose Interface Bus- General Purpose Interface Bus

HP-IBHP-IB - Hewlett-Packard Interface Bus- Hewlett-Packard Interface Bus

TMSLTMSL - Test and Measurement Systems Language- Test and Measurement Systems Language

SCPISCPI - Standard Commands for Programmable Instrum.- Standard Commands for Programmable Instrum.

C-SCPIC-SCPI - Compiled SCPI- Compiled SCPI

IMS-2IMS-2 - Informační Měřící Systém 2. generace- Informační Měřící Systém 2. generace

VXIVXI - VME Bus Extended for Instrumentation- VME Bus Extended for Instrumentation

IEC IEC - International Electrotechnical Commission- International Electrotechnical Commission

IEEEIEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers- Institute of Electrical and Electronics Engineers

Vývoj přístrojových rozhraníVývoj přístrojových rozhraní

60. leta - v průmyslové praxi začíná rozvoj technologie počítačem 60. leta - v průmyslové praxi začíná rozvoj technologie počítačem řízeného měřenířízeného měřenímnoho firemních standardů, které se lišily výkonností i náročností mnoho firemních standardů, které se lišily výkonností i náročností realizace a samozřejmě nebyly vzájemně kompatibilnírealizace a samozřejmě nebyly vzájemně kompatibilníHP-IB - Hewlett-Packard - vlastní interní standard (Hewlett-Packard HP-IB - Hewlett-Packard - vlastní interní standard (Hewlett-Packard Interface Bus)Interface Bus)elektrické a mechanické rozhraní pro konektory a kabelyelektrické a mechanické rozhraní pro konektory a kabelyzpůsob navázání komunikace (handshaking)způsob navázání komunikace (handshaking)způsob adresovánízpůsob adresováníhlavní protokol pro přenos vlastních dat mezi měřícím přístrojem a hlavní protokol pro přenos vlastních dat mezi měřícím přístrojem a počítačem. počítačem. 70. leta schválila IEC (International Electrotechnical Commission) 70. leta schválila IEC (International Electrotechnical Commission) tento firemní standard v konečném znění jako normu IEEE 488tento firemní standard v konečném znění jako normu IEEE 48880. leta IEEE 488.1. - doplnění80. leta IEEE 488.1. - doplněníIEEE 488.2 - pevně definován protokol pro komunikaci mezi IEEE 488.2 - pevně definován protokol pro komunikaci mezi měřícími přístroji a počítačem. měřícími přístroji a počítačem. Vývoj programovacího rozhraní – Hewlett-Packard - interní standard Vývoj programovacího rozhraní – Hewlett-Packard - interní standard TMLS (Test and Measurement Systems Language)TMLS (Test and Measurement Systems Language)doporučeno jako průmyslový standarddoporučeno jako průmyslový standard 1990 přijat jako SCPI (Standard Commands for Programmable 1990 přijat jako SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments)Instruments)

IEEE 488IEEE 488- Nejrozšířenější rozhraníNejrozšířenější rozhraní- Flexibilní MSFlexibilní MS- Sběrnice liniového typu + řídicí počítačSběrnice liniového typu + řídicí počítač

60. Léta - vývoj – Hewlett Packard60. Léta - vývoj – Hewlett Packard19721972 - HPIB – návrh na standard- HPIB – návrh na standard19731973 - 66. technická komise (elektrotechnické měřící přístroje) v Haagu- 66. technická komise (elektrotechnické měřící přístroje) v Haagu19741974 - 66. technická komise (elektrotechnické měřící přístroje) - 66. technická komise (elektrotechnické měřící přístroje)

v Bukureštiv BukureštiIEEE Standard 488-1975 „Digital Interface for Programmable Instrumentation“IEEE Standard 488-1975 „Digital Interface for Programmable Instrumentation“

1984 - ČSN 356522 „Stykový systém IMS-2“1984 - ČSN 356522 „Stykový systém IMS-2“ - Evropská norma IEC 625 - Evropská norma IEC 625

PC HP9800 – připojení periferiíPC HP9800 – připojení periferiíCommodore 128 – připojení periferiíCommodore 128 – připojení periferií

SpecifikaceSpecifikace

External:External: yesyesData signal:Data signal: Parallel data bus with handshakingParallel data bus with handshakingWidth:Width: 8 bits8 bitsBandwidth:Bandwidth:1 Mbyte/s (8 Mbyte/s)1 Mbyte/s (8 Mbyte/s)Max devices:Max devices: 1515Protocol:Protocol: ParallelParallelCable:Cable: 20 meters max20 meters maxPins:Pins: 2424

8 data8 data5 bus management5 bus management3 handshake3 handshake8 ground8 ground

Connector:Connector: 24-pin Amphenol-designed micro ribbon24-pin Amphenol-designed micro ribbonLogika:Logika: negativní TTLnegativní TTL

log. „1“ má úroveň L (0 - 0,8 V)log. „1“ má úroveň L (0 - 0,8 V)log. „0“ má úroveň H (2,0 - 5 V)) log. „0“ má úroveň H (2,0 - 5 V))

CONTROLLERCONTROLLERTALKERTALKERLISTENERLISTENER

Pin 1:Pin 1: DIO1DIO1 Data input/output bitData input/output bitPin 2:Pin 2: DIO2DIO2 Data input/output bitData input/output bitPin 3:Pin 3: DIO3DIO3 Data input/output bitData input/output bitPin 4:Pin 4: DIO4DIO4 Data input/output bitData input/output bitPin 5:Pin 5: EOIEOI End-or-identifyEnd-or-identifyPin 6:Pin 6: DAVDAV Data validData validPin 7:Pin 7: NRFDNRFD Not ready for dataNot ready for dataPin 8:Pin 8: NDACNDAC Not data acceptedNot data acceptedPin 9:Pin 9: IFCIFC Interface clearInterface clearPin 10:Pin 10: SRQSRQ Service requestService requestPin 11:Pin 11: ATNATN AttentionAttentionPin 12:Pin 12: SHIELDSHIELDPin 13:Pin 13: DIO5DIO5 Data input/output bitData input/output bitPin 14:Pin 14: DIO6DIO6 Data input/output bitData input/output bitPin 15:Pin 15: DIO7DIO7 Data input/output bitData input/output bitPin 16:Pin 16: DIO8DIO8 Data input/output bitData input/output bitPin 17:Pin 17: RENREN Remote enableRemote enablePin 18:Pin 18: GNDGND (wire twisted with DAV)(wire twisted with DAV)Pin 19:Pin 19: GNDGND (wire twisted with NRFD)(wire twisted with NRFD)Pin 20:Pin 20: GNDGND (wire twisted with NDAC)(wire twisted with NDAC)Pin 21:Pin 21: GNDGND (wire twisted with IFC)(wire twisted with IFC)Pin 22:Pin 22: GNDGND (wire twisted with SRQ)(wire twisted with SRQ)Pin 23:Pin 23: GNDGND (wire twisted with ATN)(wire twisted with ATN)Pin 24:Pin 24: Logic groundLogic ground

SignálySignály

DIO1–DIO8 - Data input/output bitsDIO1–DIO8 - Data input/output bitsThese 8 lines are used to read and write the 8 bits of a data or command byte that is being These 8 lines are used to read and write the 8 bits of a data or command byte that is being sent over the bus.sent over the bus.

NRFD - Not ready for dataNRFD - Not ready for dataNRFD is a handshaking line asserted by listeners to indicate they are not ready to receive NRFD is a handshaking line asserted by listeners to indicate they are not ready to receive a new data byte.a new data byte.

DAV - Data validDAV - Data validThis is a handshaking line, used to signal that the value being sent with DIO1-DIO8 is This is a handshaking line, used to signal that the value being sent with DIO1-DIO8 is valid. During transfers the DIO1-DIO8 lines are set, then the DAV line is asserted after a valid. During transfers the DIO1-DIO8 lines are set, then the DAV line is asserted after a delay called the 'T1 delay'. The T1 delay lets the data lines settle to stable values before delay called the 'T1 delay'. The T1 delay lets the data lines settle to stable values before they are readthey are read

NDAC - Not data acceptedNDAC - Not data acceptedNDAC is a handshaking line asserted by listeners to indicate they have not yet read the NDAC is a handshaking line asserted by listeners to indicate they have not yet read the byte contained on the DIO lines.byte contained on the DIO lines.

ATN – AttentionATN – AttentionATN is asserted to indicate that the DIO lines contain a command byte (as opposed to a ATN is asserted to indicate that the DIO lines contain a command byte (as opposed to a data byte). Also, it is asserted with EOI when conducting parallel polls.data byte). Also, it is asserted with EOI when conducting parallel polls.

EOI - End-or-identifyEOI - End-or-identifyThis line is asserted with the last byte of data during a write, to indicate the end of the This line is asserted with the last byte of data during a write, to indicate the end of the message. It can also be asserted along with the ATN line to conduct a parallel poll.message. It can also be asserted along with the ATN line to conduct a parallel poll.

IFC - Interface clearIFC - Interface clearThe system controller can assert this line (it should be asserted for at least 100 The system controller can assert this line (it should be asserted for at least 100 microseconds) to reset the bus and make itself controller-in-charge.microseconds) to reset the bus and make itself controller-in-charge.

REN - Remote enableREN - Remote enableAsserted by the system controller, it enables devices to enter remote mode. When REN is Asserted by the system controller, it enables devices to enter remote mode. When REN is asserted (low), a device will enter remote mode when it is addressed by the controller. asserted (low), a device will enter remote mode when it is addressed by the controller. When REN is false (high), all devices will immediately return to local mode.When REN is false (high), all devices will immediately return to local mode.

SRQ - Service requestSRQ - Service requestDevices on the bus can assert this line to request service from the controller-in-charge. Devices on the bus can assert this line to request service from the controller-in-charge. The controller can then poll the devices until it finds the device requesting service, and The controller can then poll the devices until it finds the device requesting service, and perform whatever action is necessary.perform whatever action is necessary.

IEEE 488.1IEEE 488.1- Rozšíření IEEE 488 o systém prezentace datRozšíření IEEE 488 o systém prezentace dat- Sběrnice = periferie řídicího počítačeSběrnice = periferie řídicího počítače- Obvod rozhraní sběrnice/řidicí jednotkaObvod rozhraní sběrnice/řidicí jednotka- Měřicí systém z jednotek různých výrobcůMěřicí systém z jednotek různých výrobců

Obvody:Obvody:Intel I8281 (TALKER – LISTENER)Intel I8281 (TALKER – LISTENER)Intel I8282 (obvod rozhraní)Intel I8282 (obvod rozhraní)Intel I8283 (CONTROLLER)Intel I8283 (CONTROLLER)Motorola MC68488, NEC 7210, Texas Instruments TMS 9914A Motorola MC68488, NEC 7210, Texas Instruments TMS 9914A National Instruments NAT 488National Instruments NAT 488National Instruments TNT 4882 (komunikaci s ISA a PCI)National Instruments TNT 4882 (komunikaci s ISA a PCI)

IEEE 488.2IEEE 488.2

1987 - IEC vydává rozšíření standardizace sběrnice IEEE 4881987 - IEC vydává rozšíření standardizace sběrnice IEEE 488IEEE 488.2 –1987 „Codes, Formats, Protocols and IEEE 488.2 –1987 „Codes, Formats, Protocols and

Common Commands for Use with IEEE 488.1-1987“Common Commands for Use with IEEE 488.1-1987“

DefiniceDefiniceúloha řídící jednotky a měřících přístrojů v systémuúloha řídící jednotky a měřících přístrojů v systémuschéma vlastní komunikace po sběrnici schéma vlastní komunikace po sběrnici sada povinných příkazů (ostatní funkční příkazy záleží na výrobci sada povinných příkazů (ostatní funkční příkazy záleží na výrobci konkrétního přístroje – nejednotnost instrukční sady)konkrétního přístroje – nejednotnost instrukční sady)formát datformát datsyntaxe zprávsyntaxe zpráv

SCPISCPI

1989 - Interní standard Hewlett Packard1989 - Interní standard Hewlett PackardTLMLS (Test and Measurement Systems Language)TLMLS (Test and Measurement Systems Language)

1990 – Konsorcium výrobců přijímá SCPI (Standard Commands 1990 – Konsorcium výrobců přijímá SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments)for Programmable Instruments)

Hewlett-PackardHewlett-PackardTektronixTektronixFlukeFlukePhillipsPhillipsWavetekWavetekRacal-DanaRacal-DanaKeithleyKeithleyBruel & KjaerBruel & KjaerNational InstrumentsNational Instruments

SpecifikaceSpecifikace- navazuje na standardy IEEE 488.1 a IEEE 488.2- navazuje na standardy IEEE 488.1 a IEEE 488.2

4 hladiny (LAYERs): 4 hladiny (LAYERs): LAYER A: (IEEE 488.1) – vlastní mechanické a elektrické LAYER A: (IEEE 488.1) – vlastní mechanické a elektrické rozhranírozhraní

LAYER B: (IEEE 488.2) – formát dat a syntaxe zprávLAYER B: (IEEE 488.2) – formát dat a syntaxe zpráv

LAYER C: (IEEE 488.2) – standardní povinné příkazyLAYER C: (IEEE 488.2) – standardní povinné příkazy

LAYER D: (SCPI) – vlastní ovládání programovatelných funkcíLAYER D: (SCPI) – vlastní ovládání programovatelných funkcí

PříkazyPříkazy

společné (povinné) příkazyspolečné (povinné) příkazy– IEEE 488.2IEEE 488.2– hvězdičkovéhvězdičkové

aplikační (nepovinné)příkazyaplikační (nepovinné)příkazy

– Unifikace instrukční sadyUnifikace instrukční sady– Stromová strukturaStromová struktura

Průchod příkazovým stromemPrůchod příkazovým stromem

zapnutí přístroje a reset – po zapnutí přístroje nebo po příkazu reset zapnutí přístroje a reset – po zapnutí přístroje nebo po příkazu reset (*RST) je aktuální cesta nastavena na úroveň root(*RST) je aktuální cesta nastavena na úroveň rootoddělovače zpráv – znaky jako například nová řádka <NL> nastavují oddělovače zpráv – znaky jako například nová řádka <NL> nastavují automaticky cestu na úroveň rootautomaticky cestu na úroveň rootdvojtečka – znak dvojtečka <:> vložený mezi dvě klíčová slova dvojtečka – znak dvojtečka <:> vložený mezi dvě klíčová slova znamená, že se provede vnoření do další úrovně stromu. Je-li znak znamená, že se provede vnoření do další úrovně stromu. Je-li znak dvojtečka na začátku příkazové řádky, udává, že následující příkaz je dvojtečka na začátku příkazové řádky, udává, že následující příkaz je úrovně root (zápis :INIT značí, že příkaz INIT se nachází v úrovni root úrovně root (zápis :INIT značí, že příkaz INIT se nachází v úrovni root daného příkazového stromu)daného příkazového stromu)středník – znak středník <;> oddělující dva příkazy ve zprávě udává, že středník – znak středník <;> oddělující dva příkazy ve zprávě udává, že se úroveň vnoření neměníse úroveň vnoření nemění„„bílé znaky“ – znaky jako mezera <space> a tabulátor <tab> jsou bílé znaky“ – znaky jako mezera <space> a tabulátor <tab> jsou většinou ignorovány. Existují však dvě výjimky. Bílý znak (whitespace většinou ignorovány. Existují však dvě výjimky. Bílý znak (whitespace character) není dovolen uvnitř klíčového slova (zápis :ME AS není character) není dovolen uvnitř klíčového slova (zápis :ME AS není povolen). A za druhé, znak mezera <space> musí být použit k oddělení povolen). A za druhé, znak mezera <space> musí být použit k oddělení parametrů od příkazu (:MEAS:VOLT:DC? 100,0.1). Bílý znak nemá parametrů od příkazu (:MEAS:VOLT:DC? 100,0.1). Bílý znak nemá žádný vliv na úroveň vnořenížádný vliv na úroveň vnořeníČárka – znak čárka <,> se použije, vyžaduje-li daný příkaz více než Čárka – znak čárka <,> se použije, vyžaduje-li daný příkaz více než jeden parametr. Znak čárka nemá žádný vliv na úroveň vnořeníjeden parametr. Znak čárka nemá žádný vliv na úroveň vnořeníPovinné příkazy – povinné příkazy (*RST, *CLS…) nejsou součástí Povinné příkazy – povinné příkazy (*RST, *CLS…) nejsou součástí žádného příkazového stromužádného příkazového stromu

Vyslání zprávy :AA:BB:EE;FF;GG má stejný efekt jako vysláníVyslání zprávy :AA:BB:EE;FF;GG má stejný efekt jako vyslání

těchto tří zpráv:těchto tří zpráv::AA:BB:EE:AA:BB:EE

:AA:BB:FF:AA:BB:FF

:AA:BB:GG:AA:BB:GG

Příkazy dotazu a událostiPříkazy dotazu a událostiV podstatě je možné provést dotaz na jakoukoliv hodnotu, kterou je V podstatě je možné provést dotaz na jakoukoliv hodnotu, kterou je

možné nastavit. možné nastavit.

Příkazy, které mají pouze tvar ukončený otazníkem, se nazývají Příkazy, které mají pouze tvar ukončený otazníkem, se nazývají dotazovací (query-only). dotazovací (query-only).

Typy parametrůTypy parametrů

číselný parametr (numeric) – akceptuje většinu číselný parametr (numeric) – akceptuje většinu používaných zápisů čísel, včetně znaménka a používaných zápisů čísel, včetně znaménka a desetinného oddělovačedesetinného oddělovačerozšířený číselný parametr (extended numeric) – rozšířený číselný parametr (extended numeric) – většina měřících systémů používá rozšířených většina měřících systémů používá rozšířených číselných parametrů ke specifikaci fyzikálních číselných parametrů ke specifikaci fyzikálních veličin. Rozšířený číselný parametr tedy akceptuje veličin. Rozšířený číselný parametr tedy akceptuje stejné hodnoty jako číselný a navíc ještě některé stejné hodnoty jako číselný a navíc ještě některé speciální hodnoty (MINimum, MAXimum...)speciální hodnoty (MINimum, MAXimum...)diskrétní parametr (discrete) – se používá v případě diskrétní parametr (discrete) – se používá v případě spočetného množství hodnot a má mnemotechnický spočetného množství hodnot a má mnemotechnický tvar zápisu (INTernal, EXTernal...)tvar zápisu (INTernal, EXTernal...)logický parametr (boolean) – reprezentuje logickou logický parametr (boolean) – reprezentuje logickou binární hodnotu PRAVDA – NEPRAVDA (ON, OFF)binární hodnotu PRAVDA – NEPRAVDA (ON, OFF)

PPříkazříkazyy multimetru HP34401A multimetru HP34401A

Příkazy přepínače měřicích místPříkazy přepínače měřicích míst

PřekladačePřekladačedekompozice procesu překladu na jednotlivé části a s tím dekompozice procesu překladu na jednotlivé části a s tím související principy organizace a modularizace překladače;související principy organizace a modularizace překladače;

formální metody popisu jazyka;formální metody popisu jazyka;

metody tvorby programů pro syntaktickou analýzu a formální metody tvorby programů pro syntaktickou analýzu a formální překlad;překlad;

vývoj programových nástrojů pro automatickou konstrukci vývoj programových nástrojů pro automatickou konstrukci překladačůpřekladačů

kompilační překladače (assemblery, kompilátory)kompilační překladače (assemblery, kompilátory)

interpretační překladače (interprety)interpretační překladače (interprety)