GPIB芯片TNT4882在多路程控电源中的应用

GPIB（General Purpose Interface Bus）接口总线最早由美国HP公司倡导实施，命名为HPIB。由于它良好的接口特性，很快在国际范围内得到广泛的应用，并被美国电气与电子工程学会命名为IEEE488，在英国和日本等国家则称为GPIB。虽然有多种叫法，但实际上除了机械标准有所不同外，其实质完全相同。它犹如一座桥梁，将配置GPIB总线接口的仪器与计算机紧密地结合起来。用它组成的系统方便、灵活、功能强及适应性好，可方便地应用到科研、工程、医药工程、医药及测试等领域。

美国NI公司生产的GPIB专用芯片TNT4882具有功能强、体积小、传输速度快及易与微处理器接口等特点，备受用户的青睐。笔者运用TNT4882成功地开发了具备GPIB总线接口的多路程控电源。



图1 TNT4882引脚图
　
1 TNT4882芯片简介

1.1 TNT4882引脚说明

TNT4882是NT公司开发的100脚PQFQ封装的GPIB专用集成芯片，是IEEE488.2标准和GPIB收发功能的集成，且具有HS488增强功能。它的引脚如图1所示。

VDD：电源，接+5V；
GND：电源地；
XTAL0、XTAL1：外接时钟振荡器引脚；
DATA15～DATA8（ABUS）、DATA7～DATA0（BBUS）：数据线，是TNT4882与外部CPU进行数据输入/输出的双向总线，分为ABUS和BBUS，便于进行8位或16位数据操作；
ABUSN：ABUS使能；
BBUSN：BBUS使能；
ABUS_OEN：当前正在通过ABUS读数据；
BBUS_OEN：当前正在通过BBUS读数据；
CSN：片选；
ADDR4～0：内部寄存器地址线；
RDN：读信号；
WRN：写信号；
CPUACC：指示TNT4882可以进行总线操作延时；
RDY1：指示TNT4882完成当前总线操作；
DRQ：DMA申请信号；
DACKN：DMA申请应答信号；
BURST_RDN：连续读信号；
FIFO_RDY：当前TNT4882内部FIFO至少已有8个有效数据；
INTR：中断申请信号；
RAGED：地址映射选择，有效则映射内部寄存器到不同的地址；
MODE：TNT4882工作模式选择；
SWAPN：模式切换；
RESETN：复位；
TADCS：指示当前TNT4882选中为讲者；
LADCS：指示当前TNT4882选中为听者；


　
TRIG：指示当前TNT4882接收到外部触发信号；
DCAS：指示当前TNT4882接收到设备清零信号；
REM：指示当前TNT4882进入遥控状态；
GPIB数据线8根：DIO8N～DIO1N，用于GPIB发布地址和命令，传递数据；


　
GPIB管理总线5根：ATNN（ATTENTION，注意）线、IFCN（INTERFACE-CLEAR，接口清除）线、RENN（REMOTE ENABLE，程控使能）线、SRQN（SERVICE REQUEST，服务请求）线、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到数据）线；
GPIB挂钩总线3根：DAVN（DATA VALID，数据有效）线、NRFDN（NOT READY FOR DATA，未准备好接收）线、NDACN（NOT DATA ACCEPTED，未接收到数据）线。TNT4882利用以上3条总线进行握手信息和数据传送，以确保信息和数据的发布与传送准确无误。

1.2 TNT4882内部结构

TNT4882有三种模式：单片模式、Turbo+7210模式及Turbo+9914模式，而且Turbo+7210模式和Turbo+9914模式可以转换到单片模式。单片模式是最简单、最快速的结构。在设计中，选用单片模式。单片模式内部组成模块如图2所示。

单片模式内部结构由1个片内ISA逻辑接口，1个片内读/写控制器，1个片内先进先出的缓冲区，1个定时/计数器，1个片内中断控制器，1个可配置状态寄存器，1个IEEE488总线监视器，1个IEEE488总线功能接口，1个HS488电路功能接口，1个IEEE488收发器及1个IEEE488总线组成。

2 TNT4882功能控制和数据传送/接收方式

2.1 TNT4882功能控制

TNT4882功能控制是通过写命令字的方式实现的。这些命令字包括TNT4882复位、初始化、寄存器的读/写及中断请求等命令。TNT4882内部有40多个用户可访问的8位寄存器。对这些寄存器的访问是通过填在寄存器的读/写命令的地址进行的。这些寄存器包括基本配置、FIFO、中断控制、定时/计数器、状态寄存器、挂钩和管理寄存器等。

2.2 TNT4882数据传送/接收方式

当传送数据开始时，TNT4882完成初始化。TNT4882初始化结束后，上位机和TNT4882进行数据传送。上位机传送计数器用来寄存上位机和FIFO之间所要传送和接收的字节数。由NTN4882计数GPIB接口传送和接收的字节。在上位机和FIFO间每传送一个数据，上位机接口便将上位机传送计数器的传送计数值减一，并查询计数值是否等于零。如果计数值等于零，上位机开始检测结束条件，判断是否结束。如果结束，数据传送完成；否则，等待。

3 TNT4882在多路程控电源中的应用及软件流程

多路程控电源是为航空航天电子设备及系统的自动测试设备（ATE）的技术需要而设计和研制的，是目前在高性能的航空航天自测系统中不可缺少的配套设备之一。该程控电源的输出不但可满足目前国内、国外不同供电体系的技术需要，而且还配套输出多路的辅助电源，以满足用户的特殊需要。考虑到多路程控电源的通用性，且适于国际接口标准，在研制中加一GPIB总线接口，以使我们的多路程控电源能用在不同的控制系统中。多路程控电源硬件图如图3所示。

多路程控电源由数据采集、微控制器、电源模块、GPIB总线接口及上位机组成。多路程控电源输出的模拟量经变换后送到A/D转换器进行转换，转换成数字量送到微控制器处理，同时微控制器还采集开关信号。微控制器对采集的信号处理后，通过GPIB总线送至上位机，实现上位机对电源状态的实时监控；同时，上位机可以通过GPIB总线发送控制命令到微控制器，实现上位机对多路程控电源的程控。

3.1 TNT4882与微控制器接口及编程

TNT4882的D0～D7与89C51的P0口直接相连，ADDR0～ADDR5与微控制器的地址A0～A5相连，CS作TNT4882的片选信号，与在线可编程逻辑器件相接。WR、RD与微控制器的读、与直接相连，对读、写寄存器进行读、写操作。由于TNT4882的中断为高电平，与AT89C51的中断申请极性相反，故需要通过反向后，才可与微控制器的中断INT连接。

在本多路程控电源系统中，有两个晶振：一个用于产生微控制器工作时钟，一个用于产生TNT4882的工作时钟。图4是TNT4882与微控制器的接口原理图。

用MCS51汇编语言编写的GPIB收、发数据子程序见网络补充版。

3.2 上位机编程

采用面向仪器与测控过程的交互式C/C++开发平台——LabWindows/CVI(C for Virtual Instrumentation)语言。它是一种将C语言平台与测控专业工具库有机结合起来的开发平台。它不仅具有集成开发平台、交互式编程方法、功能面板和库函数，而且还有简单明了的友好图形设计界面、完善的开发系统兼容性以及灵活的程序调试手段，为熟悉C/C++语言的开发人员建立数据采集系统、测量系统、检测和过程监控系统提供了极大的便利。　
　
多路程控电源与上位机通信的一个应用程序见网络补充版。