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GPIB芯片TNT4882在多路程控電源中的應用
摘要：介紹一種GPIB總線接口芯片TNT4882及其在多路程控電源中的應用，包括TNT4882的引腳排列、內部結構、功能和通信方式、與微處理器的接口及與上位機的通信；同時給出在實際應用中的總體框圖和各主要功能模塊的軟件流程及程控電源與上位機通信程序。關鍵詞：GPIB總線 TNT4882 微處理器 程控電源
GPIB（General Purpose Interface Bus）接口總線最早由美國HP公司倡導實施，命名為HPIB。由于它良好的接口特性，很快在國際范圍內得到廣泛的應用，并被美國電氣與電子工程學會命名為IEEE488，在英國和日本等國家則稱為GPIB。雖然有多種叫法，但實際上除了機械標準有所不同外，其實質完全相同。它猶如一座橋梁，將配置GPIB總線接口的儀器與計算機緊密地結合起來。用它組成的系統方便、靈活、功能強及適應性好，可方便地應用到科研、工程、醫藥工程、醫藥及測試等領域。
美國NI公司生產的GPIB專用芯片TNT4882具有功能強、體積小、傳輸速度快及易與微處理器接口等特點，備受用戶的青睞。筆者運用TNT4882成功地開發了具備GPIB總線接口的多路程控電源。
圖1 TNT4882引腳圖
1 TNT4882芯片簡介
1.1 TNT4882引腳說明
TNT4882是NT公司開發的100腳PQFQ封裝的GPIB專用集成芯片，是IEEE488.2標準和GPIB收發功能的集成，且具有HS488增強功能。它的引腳如圖1所示。
VDD：電源，接+5V；
GND：電源地；
XTAL0、XTAL1：外接時鐘振蕩器引腳；
DATA15～DATA8（ABUS）、DATA7～DATA0（BBUS）：數據線，是TNT4882與外部CPU進行數據輸入/輸出的雙向總線，分為ABUS和BBUS，便于進行8位或16位數據操作；
ABUSN：ABUS使能；
BBUSN：BBUS使能；
ABUS_OEN：當前正在通過ABUS讀數據；
BBUS_OEN：當前正在通過BBUS讀數據；
CSN：片選；
ADDR4～0：內部寄存器地址線；
RDN：讀信號；
WRN：寫信號；
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CPUACC：指示TNT4882可以進行總線操作延時；
RDY1：指示TNT4882完成當前總線操作；
DRQ：DMA申請信號；
DACKN：DMA申請應答信號；
BURST_RDN：連續讀信號；
FIFO_RDY：當前TNT4882內部FIFO至少已有8個有效數據；
INTR：中斷申請信號；
RAGED：地址映射選擇，有效則映射內部寄存器到不同的地址；
MODE：TNT4882工作模式選擇；
SWAPN：模式切換；
RESETN：復位；
TADCS：指示當前TNT4882選中為講者；
LADCS：指示當前TNT4882選中為聽者；
TRIG：指示當前TNT4882接收到外部觸發信號；
DCAS：指示當前TNT4882接收到設備清零信號；
REM：指示當前TNT4882
進入遙控狀態；
GPIB數據線8根：DIO8N～DIO1N，用于GPIB發布地址和命令，傳遞數據；
GPIB管理總線5根：ATNN（ATTENTION，注意）線、IFCN（INTERFACE-CLEAR，接口清除）線、RENN（REMOTE ENABLE，程控使能）線、SRQN（SERVICE REQUEST，服務請求）線、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數據）線；
GPIB掛鉤總線3根：DAVN（DATA VALID，數據有效）線、NRFDN（NOT READY FOR DATA，未準備好接收）線、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到數據）線。TNT4882利用以上3條總線進行握手信息和數據傳送，以確保信息和數據的發布與傳送準確無誤。
1.2 TNT4882內部結構
TNT4882有三種模式：單片模式、Turbo+7210模式及Turbo+9914模式，而且Turbo+7210模式和Turbo+9914模式可以轉換到單片模式。單片模式是最簡單、最快速的結構。在設計中，選用單片模式。單片模式內部組成模塊如圖2所示。
單片模式內部結構由1個片內ISA邏輯接口，1個片內讀/寫控制器，1個片內先進先出的緩沖區，1個定時/計數器，1個片內中斷控制器，1個可配置狀態寄存器，1個IEEE488總線監視器，1個IEEE488總線功能接口，1個HS488電路功能接口，1個IEEE488收發器及1個IEEE488總線組成。
2 TNT4882功能控制和數據傳送/接收方式
2.1 TNT4882功能控制
TNT4882功能控制是通過寫命令字的方式實現的。這些命令字包括TNT4882復位、初始化、寄存器的讀/寫及中斷請求等命令。TNT4882內部有40多個用戶可訪問的8位寄存器。對這些寄存器的訪問是通過填在寄存器的讀/寫命令的地址進行的。這些寄存器包括基本配置、FIFO、中斷控制、定時/計數器、狀態寄存器、掛鉤和管理寄存器等。
2.2 TNT4882數據傳送/接收方式
當傳送數據開始時，TNT4882完成初始化。TNT4882初始化結束后，上位機和TNT4882進行數據傳送。上位機傳送計數器用來寄存上位機和FIFO之間所要傳送和接收的字節數。由NTN4882計數GPIB接口傳送和接收的字節。在上位機和FIFO間每傳送一個數據，上位機接口便將上位機傳送計數器的傳送計數值減一，并查詢計數值是否等于零。如果計數值等于零，上位機開始檢測結束條件，判斷是否結束。如果結束，數據傳送完成；否則，等待。
圖4 TNT4882與微控制器接口原理圖
3 TNT4882在多路程控電源中的應用及軟件流程
多路程控電源是為航空航天電子設備及系統的自動測試設備（ATE）的技術需要而設計和研制的，是目前在高性能的航空航天自測系統中不可缺少的配套設備之一。該程控電源的輸出不但可滿足目前國內、國外不同供電體系的技術需要，而且還配套輸出多路的輔助電源，以滿足用戶的特殊需要。考慮到多路程控電源的通用性，且適于國際接口標準，在研制中加一GPIB總線接口，以使我們的多路程控電源能用在不同的控制系統中。多路程控電源硬件圖如圖3所示。
多路程控電源由數據采集、微控制器、電源模塊、GPIB總線接口及上位機組成。多路程控電源輸出的模擬量經變換后送到A/D轉換器進行轉換，轉換成數字量送到微控制器處理，同時微控制器還采集開關信號。微控制器對采集的信號處理后，通過GPIB總線送至上位機，實現上位機對電源狀態的實時監控；同時，上位機可以通過GPIB總線發送控制命令到微控制器，實現上位機對多路程控電源的程控。
3.1 TNT4882與微控制器接口及編程
TNT4882的D0～D7與89C51的P0口直接相連，ADDR0～ADDR5與微控制器的地址A0～A5相連，CS作TNT4882的片選信號，與在線可編程邏輯器件相接。WR、RD與微控制器的讀、與直接相連，對讀、寫寄存器進行讀、寫操作。由于TNT4882的中斷為高電平，與AT89C51的中斷申請極性相反，故需要通過反向后，才可與微控制器的中斷INT連接。
在本多路程控電源系統中，有兩個晶振：一個用于產生微控制器工作時鐘，一個用于產生TNT4882的工作時鐘。圖4是TNT4882與微控制器的接口原理圖。
用MCS51匯編語言編寫的GPIB收、發數據子程序見網絡補充版。
3.2 上位機編程
采用面向儀器與測控過程的交互式C/C++開發平臺——LabWindows/CVI(C for Virtual Instrumentation)語言。它是一種將C語言平臺與測控專業工具庫有機結合起來的開發平臺。它不僅具有集成開發平臺、交互式編程方法、功能面板和庫函數，而且還有簡單明了的友好圖形設計界面、完善的開發系統兼容性以及靈活的程序調試手段，為熟悉C/C++語言的開發人員建立數據采集系統、測量系統、檢測和過程監控系統提供了極大的便利。圖5是上位機控制程
序流程圖。
多路程控電源與上位機通信的一個應用程序見網絡補充版。
結語
新一代具備GPIB接口總線的多路程控電源，符合IEEE-488.2數據接口標準。只要用標準的GPIB接口電纜與系統連接，就可以靈活地應用到任何系統中去，不受型號等因素的限制，并且具有很好的可擴展性，顯示了它特有的優越性。
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