基于USB的GPIB控制器-設(shè)計(jì)應(yīng)用

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當(dāng)代研究實(shí)驗(yàn)室配備有多種儀器，它們利用幾種接口方法中的任意一種連接到PC，來實(shí)現(xiàn)各種程序的自動(dòng)化并收集數(shù)據(jù)。雖然存在不同的通信接口，但GPIB（通用接口總線）仍然廣受歡迎。PC主機(jī)必須包含一個(gè)合適的GPIB控制器——一塊內(nèi)部接口卡或外部設(shè)備。較新的PC設(shè)計(jì)正在逐漸淘汰PCI、ISA、EISA等傳統(tǒng)的內(nèi)部總線而改用其它標(biāo)準(zhǔn)，因此，利用外部控制器可提供更合適的方法，這是因?yàn)橄馬S-232和USB等外部I/O端口往往保持向后兼容。本設(shè)計(jì)實(shí)例介紹了GPIB控制器的發(fā)展，它比其它商品化替代方案更易用、更便宜。本設(shè)計(jì)使用了很容易獲得的元件，總元件成本約為50美元。相比之下，商品化控制器的成本至少是其10倍：500美元至1000美元。這種符合USB2.0的控制器是一個(gè)外部設(shè)備，從總線獲取工作電能，并提供即插即用工作方式和高速數(shù)據(jù)傳輸能力。另外，一種USB控制器設(shè)計(jì)把它的應(yīng)用延伸到了筆記本電腦和其它缺乏可用I/O槽的電腦。這種控制器做在一塊雙面印制電路板上，并被安裝在123mm×30mm×70mm外殼中（圖1）。為了簡化控制器的使用，本設(shè)計(jì)采用了NationalInstruments公司()的LabView圖形編程語言來開發(fā)適宜的驅(qū)動(dòng)程序。

本設(shè)計(jì)使用FutureTechnologyDevicesInternational有限公司()的FT245BMUSB控制IC，它配備了通往主機(jī)微控制器的8比特并聯(lián)線路，以及一個(gè)通往PC接口端的虛擬通信端口。該電路工作于12Mbps的全速。75160和75161IC的目標(biāo)用途是在GPIB應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)GPIBI/O線路。Atmel公司()的一塊AVRAT90S8515微控制器提供了駐留于固件的順序控制和在線可編程閃存，它們簡化了固件設(shè)計(jì)和升級(jí)。USB還能提供高達(dá)500mA的5V電源，這就無需外部電源。該控制器還支持必要的低功率模式，以便把耗電量降至低于1mA。

設(shè)計(jì)師使用了Protel公司的()原理圖捕獲和印制電路板布局軟件來設(shè)計(jì)電路。他們使用了一臺(tái)銑床來生產(chǎn)原型印制電路板，并用一臺(tái)手工SMD放置機(jī)完成了電路板的部分組裝。還可使用商業(yè)原型印制電路板制造服務(wù)來準(zhǔn)備具有電鍍通孔的雙面印制電路板，并手工組裝電路。圖2顯示了內(nèi)視圖，圖3顯示了完全組裝好的控制器，它的構(gòu)建很容易并很快速。

該控制器通過一個(gè)邏輯串口與主電腦通信，該串口促成了利用任何支持串口通信的編程語言來使用控制器。LabView驅(qū)動(dòng)程序兼容LabView的內(nèi)置GPIB驅(qū)動(dòng)程序，因此簡化了各程序?qū)π陆涌诘倪m應(yīng)。該驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)包含若干虛擬儀器的集合，它們需要的輸入信息只比內(nèi)置GPIB驅(qū)動(dòng)程序多一項(xiàng)——串口號(hào)。

憑借它的開放式源代碼設(shè)計(jì)，該控制器提供了一種成本效益非常高的GPIB儀器控制方法，可適應(yīng)多種計(jì)算平臺(tái)?？稍趆ttps://lsd.fe.uni-lj.si/gpib/獲取這種微控制器的固件、各協(xié)議的說明，以及其它所有必要文件（包括印制電路板布局）。借助這些信息，你可以為自己選擇的任何操作系統(tǒng)或編程語言編寫驅(qū)動(dòng)程序。另外，網(wǎng)頁還包括AtmelAVR微處理器的固件、組裝完畢的接口的用戶手冊，以及關(guān)于GPIB和LabView的更多解釋。如需包含整個(gè)項(xiàng)目的1505k字節(jié)ZIP格式文檔，請(qǐng)?jiān)L問。

參考文獻(xiàn):