基于GPIB接口的TD3000仪器控制系统设计

　　1 引 言

　　计算机技术和现代微电子技术的发展与普及，促进了电子测量仪器的快速发展。而早期采用独立台式测量仪器来完成的测试工作已不能满足现代测量任务的要求，因此，自动测试系统在企业的生产、科研和工程中得到大规模的发展和应用。自动测试系统即是以计算机软硬件系统为核心，包括测量用仪器仪表、测试对象等组成计算机控制系统。专为仪器控制应用而设计的GPIB接口由此诞生，并广泛运用于仪器仪表的自动测试系统中，成为了智能仪器仪表的标准接口。虽然新兴的接口和总线技术不断地运用于自动测试系统中，但由于GPIB拥有强大的功能、成熟的技术支持与广大的使用者，使GPIB仍将是自动测试系统中的重要组成部分，在系统的组建中，实现对仪器仪表的GPIB控制是最基本和重要的环节。本文将分析和设计使用计算机通过GPIB接口控制TD3000 OTDR仪器，实现仪器的程控测量和测量数据读取方法。

　　TD3000 OTDR仪器，即光时域反射仪，广泛运用于光纤光缆生产、工程等行业，是对光纤的长度、衰减等重要指标进行测量以及断纤位置定位。常规的操作是在仪器的控制面板上通过各种开关和旋钮完成测量，人工操作较繁琐，数据显示也较单一并且测量结果不易保存和作后续进一步分析处理。此仪器有 GPIB标准接口，可与计算机连接组成自动测试系统，完成人工难办或无法进行的测量任务。

　　2 应用系统组成及GPIB接口简介

　　2.1 应用系统组成设计

　　一个典型的GPIB自动测试系统如图1所示，由一台安装有GPIB接口卡的主控计算机与多台带有GPIB接口的测试仪器通过GPIB总线连接而成，其连接方式有总线形式或星形的连接，也可以是两种方式的组合。测试软件运行在主控计算机上，通过GPIB接口卡，对测试仪器进行自动操作和远程控制。

　　图1 基于GPIB总线的仪器控制系统框图

　　在本设计系统中GPIB仪器为一台TD3000 OTDR程控仪器，GPIB接口卡采用美国Agilent公司的PCI-GPIB 82350A 型接口卡，计算机平台采用台式微机，并安装接口卡驱动程序及HP SICL仪器控制I/O函数库[1]。

　　2.2 GPIB接口简介

　　GPIB接口，即通用仪器标准接口，也称为IEEE-488标准。其数据传输受三根信号线的制约，为“三线挂钩”应答方式的异步数据传输。该通信总线由8根双向数据线DIO1-DIO2，3根信号交换线DAV、NRFD、NDAC，5根通用控制线ATN、IFC、SRQ、REN、EOI以及8根地线，共24根线组成。总线上可连接15台仪器或设备，统称之为器件，向总线发送数据的设备称为“讲者”，从总线上接收数据的设备称为“听者”，控制总线的设备称为“控者”。在GPIB的数据传输过程中，三根信号交换线，DAV数据线上数据有效由讲者使用，NRFD(未准备好接收数据)和NDAC(未收到数据)由听者使用，可实现广播式传输，即一对多的传输方式。其数据的传输过程是：DAV=0，表示数据线上没有数据或数据尚未有效。讲者必须在所有听者均已准备好接收数据的情况下，即NRFD=0，才会令DAV=1。听者在得知数据有效，即DAV=1时，一方面将NRFD=1，以准备下一个数据的传送，另一方面在数据接收完毕以后，立即以NRFD=0来告知讲者。讲者撤消原数据，即令DAV=0，听者在讲者撤消数据以后，以NRFD=1来应答，结束一次数据传输。若还有数据要传输，重复上述过程。从GPIB这种三线挂钩方式的数据传送过程可以看出，它是一种双向全互锁的异步传输过程，其特点不但保证了自动适应不同传输速率的设备，更保证了数据传输的可靠性。在本系统中作为“控者”的设备是微机系统，而TD3000 OTDR程控仪器可工作在“听者”和“讲者” 两种模式。