测控网络与数字通信技术之2

7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥1•ξ7.1数字通信基础•ξ7.2数字信号的传输•ξ7.3总线通信技术7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥2ξ7.3总线通信技术7.3.1并行与串行通信1.并行通信：可以多位数据同时传输、速度快、占用资源多。分：数据总线DB、控制总线CB、地址总线AB2.串行通信：一位一位数据传输、速度慢、占用资源少。是现在的主流通信技术。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥3ξ7.3总线通信技术7.3.2串行通信的基本概念1.同步技术（a）同步通信（b）异步通信7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥4ξ7.3总线通信技术7.3.2串行通信的基本概念1.同步技术（a）同步通信同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息，这里的信息帧通常含有若干个数据字符。采用同步通信时，将许多字符组成一个信息组，这样，字符可以一个接一个地传输，但是，在每组信息（通常称为帧）的开始要加上同步字符，在没有信息要传输时，要填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。接收端识别同步字符，当检测到有一串数位和同步字符相匹配时，就认为开始一个信息帧，于是，把此后的数位作为实际传输信息来处理。USRT——同步收发器7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥5ξ7.3总线通信技术7.3.2串行通信的基本概念1.同步技术（b）异步通信每个字符都是以起始位开始、停止位结束的一桢数据，如下图数据格式。UART——异步收发器发送数据由低位到高位，无数据发送时，电平始终保持停止位状态（即：高电平状态）7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥6ξ7.3总线通信技术7.3.2串行通信的基本概念1.同步技术（b）异步通信如图，在无数据状态（即：停止位状态），接收端时刻检查是否有保持8或9个连续的时钟脉冲（TC），以此确定是否为起始位。这样，既可以克服时钟误差，又可以噪声干扰。确定的时刻基本就是起始位的中点。再以此为时间基准，每隔16个TC进行一次采样，并作为判断数据的依据，直至下一个停止位。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥7ξ7.3总线通信技术7.3.2串行通信的基本概念2.数据传输速率、误码率（1）数据传输数率1）比特率：每秒传输的二进制数据位数叫做比特率。单位：bit/S2）波特率：每秒传输数据位和控制位（泛指二进制信号）的总数叫做波特率。例如：每秒传输120字节数据，每个字节8位数据、1位起始位、1为停止位。数据总数为：960位，数据位+控制位总数为：1200位。则：比特率为960bit/S，波特率为：1200bit/S。（2）数据传输误码率反应信号传输的正确性，包括误比特率、误码元率。bps7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥8ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（1）IEEE-488标准（GP-IB标准）该标准是为可程控仪器仪表设计的，便于构成自动测控系统。GPIB标准包括接口与总线两部分。接口部分由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传送的信息进行发送、接收、编码和译码；总线部分是一条无源的多芯电缆，用作传输各种消息。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥9ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（2）基本特性1）可挂接仪器容量≤15台设备；2）总线长度≤20m；3）最大传输速率≤1MBYT/S；4）总线上传输的消息采用负逻辑：低电平（≤＋0.8V）为逻辑“1”，高电平（≥＋2.0V）为逻辑“0”；5）地址容量：单字节地址：31个讲地址，31个听地址；双字节地址：961个讲地址，961个听地址；6）一般适用于电气干扰轻微的实验室和生产现场。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥10ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（3）系统构成将具有GPIB接口的仪器用GPIB总线连接起来的标准接口总线系统如图所示。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥11ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（4）总线构成8条数据线3条挂钩线5条管理线挂钩线DAV数据有效线NRFD未准备好接收数据线NDAC未接收到数据线接口管理线ATN注意线——控者使用IFC接口清除线——控者使用REN远控可能线——控者使用SRQ服务请求线——控者以外使用EOI结束或识别线——通用7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥12ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（5）系统功能的三要素GPIB标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络，至少有讲者、听者、控者三类仪器装置。讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置(如测量仪器、数据采集器、计算机等)，在一个GPIB系统中，可以设置多个讲者，但在某一时刻，只能有一个讲者在起作用。听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置(如打印机、信号源等)，在一个GPIB系统中，可以设置多个听者，并且允许多个听者同时工作。控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如对其他设备进行寻址或允许“讲者”使用总线等，控者通常由计算机担任。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥13ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（5）系统功能的三要素GPIB系统不允许有两个或两个以上的控者同时起作用。控者、讲者、听者被称为系统功能的三要素，对于系统中的某一台装置可以具有三要素中的1个、2个或全部。GPIB系统中的计算机一般同时兼有讲者、听者与控者的功能。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥14ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（6）三线连锁挂钩原理为了保证GPIB总线能够正确地、有节奏地传输数据，必须对数据总线的时序加以控制，其主要方式是利用DAV、NRFD、NDAC三条挂钩联络线进行联络，这种方式称为三线连锁挂钩原理。在这种方式中，源为(讲者)向受方(听者)传输消息的每一个过程都要受到DAV、NRFD、NDAC三条线上消息的制约，每传递一个数据字节信息，不论是仪器消息还是接口消息，源方(讲者与控者)与受方(听者)之间都要进行一次三线挂钩过程——握手。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥15ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（6）三线连锁挂钩原理假定地址已发送，听者和讲者均己受命。三线挂钩过程如下：1）听者使NRFD呈高电平①，表示己做好接收数据的准备（**总线上所有的听者是“线或”连接至NRFD线上，只要有一个听者未做好准备，NRFD就呈低电平）；7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥16ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（6）三线连锁挂钩原理2）讲者发现NRFD呈高电平①后，就把数据放在DIO线上，并令DAV为低电平②，表示DIO线上的数据已经稳定且有效。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥17ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（6）三线连锁挂钩原理3）听者发现DAV线呈低电平②后，就令NRFD也呈低电平③，表示准备接收数据。在接收数据的过程中，NDAC线一直保持低电平，直至每个听者都接收完数据，方上升为高电平④（**所有听者也是“线或”接到NDAC线上）；7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥18ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（6）三线连锁挂钩原理4）当讲者检测出NDAC为高电平④后，就令DAV为高电平⑤，表示总线上的数据不再有效。听者检测出DAV为高电平⑤，就令NDAC再次变为低电平⑥，以准备进行下一个循环过程⑦。三线挂钩技术可以协调快慢不同的设备可靠地在总线上进行信息传递。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥19ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（7）GP-IB总线系统的功能GPIB标准把实现自动测量和控制所必须具有的全部逻辑功能概括为10种接口功能：如前所述的控者功能(C)、讲者功能(T)和听者功能(L)是一个自动测试系统中必不可少的主种最基本的功能。除此之外，为了使系统传递的每一个数据字节都能做到准确、可靠、无误，除了需要进行前述的三线挂钩，又设置了：源挂钩功能(SA)：为讲者功能和控者功能服务；受者挂钩功能(AH)：主要为听者功能服务。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥20ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（7）GP-IB总线系统的功能源挂钩功能利用DAV控制线向受者挂钩功能表示发送的数据是否有效；受者挂钩功能则利用NRFD和NDAC控制线向源挂钩功能表示是否已经接收到数据。以上5种基本接口功能为系统提供了在正常工作期间使数据准确可靠传送的能力。但仅此还是不够的，为了处理测试过程中可能遇到的各种问题，GPIB又增加了5种具有相应管理能力的接口功能。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥21ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（7）GP-IB总线系统的功能1）控者功能(C)、2）讲者功能(T)、3）听者功能(L)、4）源挂钩功能(SA)、5）受者挂钩功能(AH)5种基本接口功能为系统提供了在正常工作期间使数据准确可靠传送的能力。GPIB还有5种具有相应管理能力的接口功能:6）服务请求功能(SR)；7）并行点名功能(PP)；8）远控本控功能(R/L)；9）装置触发功能(DT)；10）装置消除功能(DC)；7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥22ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（7）GP-IB总线系统的功能1）控者功能(C)、2）讲者功能(T)、3）听者功能(L)、4）源挂钩功能(SA)、5）受者挂钩功能(AH)。6）服务请求功能(SR)：指当系统中某一装置在运行时遇到某些情况时(例如测量己完毕、出现故障等)，能向系统控者提出服务请求的能力；7）并行点名功能(PP)：是系统控者为快速查询请求服务装置而设置的并行点名功能，配备PP功能的装置才能对控者的并行点名作出响应；7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥23ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（7）GP-IB总线系统的功能1）控者功能(C)、2）讲者功能(T)、3）听者功能(L)、4）源挂钩功能(SA)、5）受者挂钩功能(AH)、6）服务请求功能(SR)、7）并行点名功能(PP)。8）远控本控功能(R/L)：用来选择远地和本地2个工作状态之一；9）装置触发功能(DT)：使装置能从总线接收到触发信息，以便进行触发操作或同步操作,装置的接口中必须设置DT功能；10）装置消除功能(DC)：能使仪器装置接收清除信息并返回到初始状态。系统控者通过总线命令使那些配置有此功能的装置同时或有选择地被清除而回到初始状态。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥24ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（7）GP-IB总线系统的功能实际上并非每台装置都必须具有这10种接口功能。例如一台数字电压表一方面要接收程控命令，另一方面又要发送测量数据，因而一般应配置除控者之外的其他9种功能。一台打印机只需“听”。所以通常只需配置受者挂钩功能（AH）、听者功能（L）、远控本控功能（R/L）和装置触发功能（DT）等接口功能。很显然，除了作为控者的其他所有装置都无须配置控着功能功能（C）功能。7测控网络与数字通信技术授课教师：王翥25ξ7.3总线通信技术7.3.3几种常用的通信总线1.GP-IB标准接口——并行接口（8）GP-IB总线接口消息与编码按用途来分,可分为接口消息和仪器消息两大类。按传递的途径来分，可分为本地消息和