基于PCI总线的IEEE488接口卡的设计与实现

摘要

IEEE488总线以其具有系统构造简便，成本低廉，且兼容程控仪器标准命令集等特点而成为自动测试系统中在工业测试中应用最广泛的通信方式之一。IEEE488总线采用字节串行双向异步方式传输信号，仪器设备不需经过中继设备直联于总线。IEEE488总线系统最多可连接15台设备，支持的最大传输距离为20米，数据传输速度最高可达1MB/s。在IEEE488.1和IEEE488.2标准基础上建立一种可普遍用于仪器编程标准化仪器编程语言——程控仪器标准命令集（SCPI）。由于这种语言使用树状分层结构的命令集，语法规则具有简单，明确的特点，使用这种语言进行程序设计可以简化仪器编程的设计流程，降低了开发和维护难度，可便捷的进行仪器功能的重定义和扩展。
　　计算机一般不直接具有IEEE488总线接口，需进行接口扩展来实现IEEE488总线接口。常用于实现接口扩展的方法有：RS232-IEEE488接口卡，USB-IEEE488接口卡，PCI-IEEE488接口卡等。在工厂测试环境下，工位上的电脑通常处于保密考虑会禁用USB接口，并且RS232-IEEE488接口卡通常采用外置的方式与计算机进行连接，不具备较高的连接可靠性。PCI总线接口具有结构简单、设计容易、使用方便等优点，PCI-IEEE488接口卡是自动测试系统中应用于计算机扩展IEEE488接口的最常用方法。
　　国外的大型测试仪表公司如美国国家半导体公司和安捷伦公司较早推出了成熟的接口转换卡，NI公司的PCI-GPIB+接口卡是实现PCI总线协议与IEEE488总线协议相互转换的接口卡，该接口卡集成了IEEE488.2控制器和GPIB母线分析仪，IEEE488.1的传输速率不低于1.5 MB/秒；安捷伦公司推出了基于PCI-IEEE488的接口卡82350B，最高传输速率可达900KB/s，16位带缓存的高速卡。国内也有一些较成熟的接口卡实现PCI总线协议与IEEE488总线协议相互转换，如深圳研华公司的PCI-1671UP接口卡，广州虹科电子科技有限公司的GPIB-PCI-XL接口卡。目前国内外市场上的PCI-IEEE488接口卡产品虽然都具备了较高的性能和可靠的稳定性，但由于具有高度集成和保密的设计准则，大部分厂家无法掌握关键技术，并且这些接口卡产品多价格较高，不利于大规模的市场推广。
　　本文论述了一种基于PCI总线的IEEE488接口卡设计与实现方法，采用专用接口芯片PCI9054设计PCI总线接口，采用专用接口芯片NAT9914设计IEEE488 总线接口，通过FPGA控制Local总线协议转换和NAT9914芯片配置，实现了PCI-IEEE488总线的系统通信。对该课题的研究，不仅掌握构造自动测试系统的计算机功能设计的一般方法，由于使用的器件价格低廉，不需支付昂贵的授权费和专利使用费，在未来的市场推广方面也有一定意义。

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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 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究工作

第2章 基于PCI总线的IEEE488接口卡设计

2.1 基于PCI总线的IEEE488接口卡框架

2.2 PCI总线接口设计

2.3 IEEE488总线设计

2.4 本章小结

第3章 基于PCI总线的IEEE488接口卡实现

3.1 基于PCI总线的IEEE488接口卡硬件实现

3.2 基于PCI总线的IEEE488接口卡逻辑实现

3.3 本章小结

第4章 基于PCI总线的IEEE488接口卡调试

4.1 FPGA逻辑调试

4.2 PCI总线设备调试

4.3 系统设备调试

4.4 本章小结

第5章 本文工作总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 下一步的工作展望

致谢

参考文献