跟着网络技能与通讯技能的高速开展，测验仪器和测验技能发生了革命性改变，“网络便是仪器”切当地归纳了测验仪器间的网络化开展趋势。组成网络化测验体系不仅能完结资源共享，而且组成体系便利，还可进步测验体系的复杂度，拓展其运用规模。笔者选用CPLD 芯片完结GPIB 操控器的IP 核规划完结芯片NAT 9914 的产权自主化，然后大大降低了开发本钱。
1 GPIB 操控器方案规划
通用接口总线（ General Purpose Interface Bus，GPIB） 使主动化测验仪器的互联有了一致的规范，极大地推动了主动测验技能的开展。GPIB 总线具有并行总线传送速度快、有用数据速率高、驱动才能强、通讯间隔可达20m、抗干扰才能杰出及通用性特色，总线上最多可挂接15 台设备而且传输速度能够到达8Mbit /s，因此有杰出的运用远景［1］，其主动测验体系组成如图1 所示。
图1 GPIB 操控器组成的主动测验体系框图
GPIB 操控器IP 核规划选用模块化思维，首要模块包含状况机模块、数据通路模块和译码电路模块。对状况机模块的规划包含8 个小模块（ 如源方挂钩及受方挂钩等） ，选用VHDL 言语对各个小模块进行编程完结，最终调用各子模块并用原理图的方法进行状况机顶层模块规划，并在Synplify 以及QuartusⅡ渠道进行剖析和仿真。对数据通路的规划也选用相同的方法，先对各个子模块进行规划，然后进行全体规划。最终调用状况机顶层模块、数据通路顶层模块及多线音讯译码电路模块等进行GPIB 操控器IP 核的顶层规划。完结整个IPCore规划后，经过JTAG 下载方法将Core 下载到选定的DE2 专用开发套件CPLD 芯片进行通讯设置验证，成功后再建立硬件，然后得到实体化GPIB 操控器。
2 GPIB 操控器IP 核规划的完结
2． 1 接口操控电路的作业原理
GPIB 总线是一种24 芯的并行无源总线，由8根地线和16 根信号线组成。16 根信号线为8 根数据线（ DIO1 ～ DIO8） 、3 根握手线（ DAV、NRFD、NDAC） 和5 根办理线（ ATN、REN、IFC、EOI、SRQ） 。数据传输选用位并行、字节串行的双向异步传输方法。需求留意的是： GPIB 选用的是负逻辑，即低电平（ 不大于0． 8V） 为逻辑1，高电平（ 不小于2． 0V）为逻辑0［2］。
GPIB 总线的基本原理是将控者作为服务器，运用编程并经过GPIB 总线完结对各个仪器的操控，一起各个仪器也经过操作GPIB 操控芯片来完结与服务器的数据传输，其输出到GPIB 母线上的信号契合IEEE488 规范，然后到达主动操控和测验的意图。
2． 2 模块规划
GPIB 操控器的规划首要包含3 个模块： 接口功用模块、多线音讯译码器和数据通路模块。
2． 2． 1 与GPIB 母线通讯的接口功用模块
在GPIB 体系中，把器材与GPIB 总线的一种交互效果界说成一种接口功用，实质上是一组逻辑功用，完结IEEE488 通讯协议。该功用模块是本规划的要点，在接口功用子集的挑选上也有必定的要求，首要完结各子接口功用，即： 源方挂钩SH、讲者T、听者L、服务恳求SRQ 及远控本控RL 等。各接口模块功用选用同步MOORE 状况机（ 只与当时信号有关，与输入信号无关） 完结。在各子接口模块功用完结的基础上，对其进行顶层状况机规划，即：调用各子模块，用原理图方法对其进行互联式规划，并用VHDL 言语完结对状况机的描绘，完结的逻辑功用如图2 所示。其间，输入信号有： GPIB 母线信号（ ATN、DAV、IFC、REN、NDAC、NRFD、EOI、SRQ） ，多线音讯（ MTA、MLA、OTA、LLO、GTL、GET、DCL、SDC、UNL、SPD、SPE） ，辅佐寄存器发生的内部音讯及本地音讯（ swrst、lon、rsv、ton） 等。这些输入的信号均经过译码电路发生，输出信号对接口功用的状况进行操控。
图2 与GPIB 母线通讯功用逻辑
下面以源方挂钩SH 为例阐明其逻辑的完结，逻辑图如图3 所示。
图3 SH 功用完结的逻辑电路
首要代码为：
IF RESET = ‘1’OR（ NOT ATN AND NOT（ LACS
OR LADS） ） = ‘1’THEN C_ST ＜ = ST1; RFD ＜
= ‘1’; DAC ＜ = ‘1’;
AIDS ＜ = ‘ 1’; ANRS ＜ = ‘ 0’; ACRS ＜ = ‘ 0’;
AWNS ＜ = ‘0’; ACDS ＜ = ‘0’;
ELSIF CLK‘EVENT AND CLK = ’0‘ THEN
CASE C_ST IS
WHEN ST1 = ＞ IF ATN = ’1‘OR LACS = ’1‘OR
LADS = ’1‘THEN C_ST ＜ = ST2; RFD ＜ = ’0‘;
DAC ＜ = ’0‘; AIDS ＜ = ’0‘; ANRS ＜ = ’1‘; …
ELSE C_ST ＜ = ST1; RFD ＜ = ’1‘; DAC ＜ = ’1‘;
AIDS ＜ = ’0‘; …WHEN …． ELSIF DAV = ’1‘ THEN C_ST ＜ = ST4;
RFD ＜ = ’0‘; …
ELSE C_ST ＜ = ST2; RFD ＜ = ’0‘; DAC ＜ = ’0‘; …
…不同种状况界说…
2． 2． 2 数据通路模块规划
其模块完结微处理器端到GPIB 接口功用端的数据，对操控器内部寄存器进行读、写操作。
2． 2． 3 多线音讯译码器电路
译码电路的意图是发生逻辑功用信号，对控者发送的远地音讯和本地音讯译码，完结各接口功用的操控。
2． 3 程序规划
程序规划首要完结接口初始化、主控PC 向仪器发送音讯以及接纳音讯并对数据剖析处理等作业。母线上各种动作均是经过PC 机向NAT9914内部寄存器写入或读取数据，使接口完结相应的功用改变。
2． 4 试验成果
经过对全体体系建立，完结仪器与总线间的数据传输。以AH 与L 功用合作接纳GPIB 总线的数据为例剖析试验成果。AH 与L 功用接纳数据试验成果波形如图4 所示。
图4 受方接纳数据波形
由图4 能够看出，在信号WRITE 及地址RS［2． ． 0］= 010（ ADR 在寄存器中的地址） 的效果下，仪器经过INDATA［7． ． 0］数据端口向地址寄存器ADR 内写入该仪器在GPIB 总线上的地址11H。在第4 个时钟下降沿器材收到ATN 信号，标明AH 功用从AIDS 状况进入ANRS 状况; 第5 个时钟下降沿依然有ATN 信号，标明AH 功用从ANRS 状况进入ACRS 状况，一起宣布RFD 信号，告知操控者现已准备好接纳GPIB 接口指令; 在6个时钟下降沿，检测到总线传输的DAV 信号，标明AH 功用从ACRS 状况进入ACDS 状况。随后，体系操控者经过DIO 线发送地址指令31H，经过多线音讯译码器输出MLA 信号，在第7 个时钟下降沿，L 功用在MLA＆ACDS 的效果下从LIDS 进入LADS状况，标明仪器现已授命于听者，接纳接口音讯结束后，便会发生一个T 信号; 在第8 个时钟下降沿，GPIB 操控器检测到T 信号，标明AH 功用进入AWNS 状况，并宣布DAC 信号，告知操控者接口指令承受结束; 在第9 个时钟下降沿，体系操控者吊销DAV 信号和ATN 信号，标明AH 功用进入ANRS 状况，至此一个三线挂钩的进程现已完结。在ATN 为0 的效果下，L 功用进入LACS 状况，此刻仪器正式进入听者状况。其他传输进程与听者接纳数据进程相似，在此不再赘述。
3 结束语
试验证明，由GPIB 操控器构成的主动测验体系具有主动收集数据、速度快及功率高级特色，其核心部件选用IP 核规划具有可移植性，可开发周期短、本钱低，改变了传统仪器手工操作及单台运用等缺陷，并为计算机与仪器仪表相结合的主动测验体系向智能化、规范化开展供给了有力的前言。
