GPIB-RS232控制器设计与实现

摘要

目前，国内的仪器大多带有RS232接口，这就使得只有一台仪器能与计算机相连，不利于将多台仪器通过GPIB总线进行扩展连接。针对这一问题，通常是在现有仪器的基础上，进行硬件添加或者软件辅助来实现GPIB协议转换。基于此，本文采用可编程专用接口芯片并配合软件控制程序，设计并实现了GPIB-RS232控制器。
　　首先，在硬件上，GPIB-RS232控制器主要分为三个部分：控制电路、RS232接口端以及最重要的GPIB接口端。为确保目标板线路连接可靠，在确认STM32F单片机最小系统正常工作的前提下，还需要注意NAT9914芯片的数据线、中断线以及DMA功能线的连接，以方便后续软件设计中对接口专用芯片内部寄存器的操作以及接口功能的开发。
　　其次，在软件上，也是主要分为三个部分：RS232接口通信、GPIB总线协议实现以及SCPI指令封装、解析，其中后面两者是本文设计的重难点。
　　第一，在GPIB总线协议实现部分，本文在传统查询法的基础上进行改进创新，在完成NAT9914初始化之后，采用中断方式来实现GPIB六种接口功能，即，T/SH功能、L/AH功能、SR功能、PP功能，从而完成GPIB系统中主从机之间的基本收发操作、服务请求与响应。
　　第二，在SCPI指令封装、解析部分，本文结合具体仪器功能，建立SCPI通用指令和部分特定控制指令的指令二叉树，并采用链式结构存储；然后，采用自顶向下的方式来遍历指令树，完成对接收到的程控消息的匹配查询。
　　最后，为了检测开发的接口功能和SCPI指令解析是否可行，本文结合公司的数字光衰DOA，组建一个简单的测试系统，并采用两种方式进行测试：①基于Agilent Connection Expert软件环境，在其IO交互界面发送SCPI指令，完成对仪器的操控；②在Visual Studio2010软件平台下调用VISA函数编写C语言测试程序，来控制仪器工作。
　　上述测试方法得到的结果表明，本文设计的GPIB-RS232控制器能可靠稳定地完成数据传输、及时响应设备服务要求，并且通过SCPI指令解析后，仪器能按照指令要求完成相应操作。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的背景及意义

1.3 相关领域国内外研究现状

1.4 本文的主要研究工作及结构

第2章 GPIB总线协议分析

2.1 GPIB总线

2.2 GPIB协议

2.3 本章小结

第3章 GPIB-RS232硬件电路设计

3.1硬件电路整体设计

3.2 控制电路

3.3 RS232接口电路

3.4 GPIB接口电路

3.5 本章小结

第4章 GPIB-RS232软件设计

4.1 软件功能需求分析

4.2 RS232接口通信设计

4.3 GPIB通信设计

4.4 NAT9914初始化

4.5 基本接口功能实现

4.6 辅助接口功能实现

4.7 SCPI指令解析

4.8 本章小结

第5章 GPIB-RS232控制器测试

5.1 GPIB接口卡及VISA库函数

5.2基于Agilent Connection Expert软件环境下测试

5.3VisualStudio2010 C平台下测试

5.4 本章小结

第6章 本文工作总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 下一步的工作展望

致谢

参考文献