KEE/POE 4 . přednáška M ěřicí systém

1. KEE/POE4. přednáškaMěřicí systém Ing. Milan Bělík, Ph.D.

2. HPIB • GPIB • IEEE 488 • IEEE 488.1 • IEEE 488.2 • SCPI

3. GP-IB - General Purpose Interface Bus • HP-IB - Hewlett-Packard Interface Bus • TMSL - Test and Measurement Systems Language • SCPI - Standard Commands for Programmable Instrum. • C-SCPI - Compiled SCPI • IMS-2 - Informační Měřící Systém 2. generace • VXI - VME Bus Extended for Instrumentation • IEC - International Electrotechnical Commission • IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers

4. Vývoj přístrojových rozhraní • 60. leta - v průmyslové praxi začíná rozvoj technologie počítačem řízeného měření • mnoho firemních standardů, které se lišily výkonností i náročností realizace a samozřejmě nebyly vzájemně kompatibilní • HP-IB - Hewlett-Packard - vlastní interní standard (Hewlett-Packard Interface Bus) • elektrické a mechanické rozhraní pro konektory a kabely • způsob navázání komunikace (handshaking) • způsob adresování • hlavní protokol pro přenos vlastních dat mezi měřícím přístrojem a počítačem. • 70. leta schválila IEC (International Electrotechnical Commission) tento firemní standard v konečném znění jako normu IEEE 488 • 80. leta IEEE 488.1. - doplnění • IEEE 488.2 - pevně definován protokol pro komunikaci mezi měřícími přístroji a počítačem. • Vývoj programovacího rozhraní – Hewlett-Packard - interní standard TMLS (Test and Measurement Systems Language) • doporučeno jako průmyslový standard • 1990 přijat jako SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments)

5. IEEE 488 • Nejrozšířenější rozhraní • Flexibilní MS • Sběrnice liniového typu + řídicí počítač 60. Léta - vývoj – Hewlett Packard • - HPIB – návrh na standard • - 66. technická komise (elektrotechnické měřící přístroje) v Haagu • - 66. technická komise (elektrotechnické měřící přístroje) v Bukurešti IEEE Standard 488-1975 „Digital Interface for Programmable Instrumentation“ 1984 - ČSN 356522 „Stykový systém IMS-2“ - Evropská norma IEC 625 PC HP9800 – připojení periferií Commodore 128 – připojení periferií

6. Specifikace External: yes Data signal: Parallel data bus with handshaking Width: 8 bits Bandwidth: 1 Mbyte/s (8 Mbyte/s) Max devices: 15 Protocol: Parallel Cable: 20 meters max Pins: 24 8 data 5 bus management 3 handshake 8 ground Connector: 24-pin Amphenol-designed micro ribbon Logika: negativní TTL log. „1“ má úroveň L (0 - 0,8 V) log. „0“ má úroveň H (2,0 - 5 V)) CONTROLLER TALKER LISTENER

7. Pin 1: DIO1 Data input/output bit Pin 2: DIO2 Data input/output bit Pin 3: DIO3 Data input/output bit Pin 4: DIO4 Data input/output bit Pin 5: EOI End-or-identify Pin 6: DAV Data valid Pin 7: NRFD Not ready for data Pin 8: NDAC Not data accepted Pin 9: IFC Interface clear Pin 10: SRQ Service request Pin 11: ATN Attention Pin 12: SHIELD Pin 13: DIO5 Data input/output bit Pin 14: DIO6 Data input/output bit Pin 15: DIO7 Data input/output bit Pin 16: DIO8 Data input/output bit Pin 17: REN Remote enable Pin 18: GND (wire twisted with DAV) Pin 19: GND (wire twisted with NRFD) Pin 20: GND (wire twisted with NDAC) Pin 21: GND (wire twisted with IFC) Pin 22: GND (wire twisted with SRQ) Pin 23: GND (wire twisted with ATN) Pin 24: Logic ground

8. Signály DIO1–DIO8 - Data input/output bits 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. NRFD - Not ready for data NRFD is a handshaking line asserted by listeners to indicate they are not ready to receive a new data byte. DAV - Data valid 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 delay called the 'T1 delay'. The T1 delay lets the data lines settle to stable values before they are read NDAC - Not data accepted NDAC is a handshaking line asserted by listeners to indicate they have not yet read the byte contained on the DIO lines. ATN – Attention 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. EOI - End-or-identify 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. IFC - Interface clear 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. REN - Remote enable 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. When REN is false (high), all devices will immediately return to local mode. SRQ - Service request 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 perform whatever action is necessary.

9. IEEE 488.1 • Rozšíření IEEE 488 o systém prezentace dat • Sběrnice = periferie řídicího počítače • Obvod rozhraní sběrnice/řidicí jednotka • Měřicí systém z jednotek různých výrobců Obvody: Intel I8281 (TALKER – LISTENER) Intel I8282 (obvod rozhraní) Intel I8283 (CONTROLLER) Motorola MC68488, NEC 7210, Texas Instruments TMS 9914A National Instruments NAT 488 National Instruments TNT 4882 (komunikaci s ISA a PCI)

10. IEEE 488.2 1987 - IEC vydává rozšíření standardizace sběrnice IEEE 488 IEEE 488.2 –1987 „Codes, Formats, Protocols and Common Commands for Use with IEEE 488.1-1987“ Definice úloha řídící jednotky a měřících přístrojů v systému schéma vlastní komunikace po sběrnici sada povinných příkazů (ostatní funkční příkazy záleží na výrobci konkrétního přístroje – nejednotnost instrukční sady) formát dat syntaxe zpráv

11. SCPI 1989 - Interní standard Hewlett Packard TLMLS (Test and Measurement Systems Language) 1990 – Konsorcium výrobců přijímá SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) Hewlett-Packard Tektronix Fluke Phillips Wavetek Racal-Dana Keithley Bruel & Kjaer National Instruments

12. Specifikace - navazuje na standardy IEEE 488.1 a IEEE 488.2 4 hladiny (LAYERs): • LAYER A: (IEEE 488.1) – vlastní mechanické a elektrické rozhraní • LAYER B: (IEEE 488.2) – formát dat a syntaxe zpráv • LAYER C: (IEEE 488.2) – standardní povinné příkazy • LAYER D: (SCPI) – vlastní ovládání programovatelných funkcí

13. Příkazy • společné (povinné) příkazy • IEEE 488.2 • hvězdičkové • aplikační (nepovinné)příkazy • Unifikace instrukční sady • Stromová struktura

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

15. Vyslání zprávy :AA:BB:EE;FF;GG má stejný efekt jako vyslání těchto tří zpráv: :AA:BB:EE :AA:BB:FF :AA:BB:GG Příkazy dotazu a události V podstatě je možné provést dotaz na jakoukoliv hodnotu, kterou je možné nastavit. Příkazy, které mají pouze tvar ukončený otazníkem, se nazývají dotazovací (query-only).

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

17. Příkazy multimetru HP34401A Příkazy přepínače měřicích míst

18. Překladače • dekompozice procesu překladu na jednotlivé části a s tím související principy organizace a modularizace překladače; • formální metody popisu jazyka; • metody tvorby programů pro syntaktickou analýzu a formální překlad; • vývoj programových nástrojů pro automatickou konstrukci překladačů • kompilační překladače (assemblery, kompilátory) • interpretační překladače (interprety)