基于單片機的接口轉(zhuǎn)換設計及應用
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關鍵詞：單片機，GPIB，RS232C，接口轉(zhuǎn)換器
1引 言
在電子測量與儀器領域內(nèi)，GPIB和RS232C屬于應用較廣泛的標準接口總線。GPIB適于建立自動測試系統(tǒng)（ATS），RS232C常用于數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設備（DCE）之間的聯(lián)接。目前，已研制了許多專用大規(guī)模集成電路芯片來幫助設計者實現(xiàn)GPIB和RS232C接口，且這些芯片都與微處理器的內(nèi)部總線相容。標準接口總線解決了設備與設備之間，或者功能組件與功能組件之間的接口問題。借助適當?shù)慕涌诳偩€把若干設備或功能組件聯(lián)接起來就可構成一個ATS。如果把基于一種標準接口系統(tǒng)的測試裝置作為子系統(tǒng)，再把若干子系統(tǒng)聯(lián)接起來構成大系統(tǒng)或測試和控制網(wǎng)絡，則實際需解決的就是不同標準接口總線之間的轉(zhuǎn)換問題。
2接口轉(zhuǎn)換硬件設計
GPIB（即IEEE488）是目前普遍使用的一種可程控測量儀器的接口，并已有正式頒布的IEEE488和IEC625標準文本。最早投入市場的大規(guī)模集成電路GPIB接口片子是Motorola公司的MC68488。RS232C則是用得最多的一種串行通信標準，用于DTE和DCE之間的接口，串行通信接口常用的標準LSI芯片是Intel8251A。把與GPIB和RS232C標準相容的集成接口芯片作為微處理器內(nèi)部總線上的輸入／輸出口，就能構成GPIB－RS232C轉(zhuǎn)換器。GPIB－RS232C轉(zhuǎn)換電路板即以AT89C51作為控制中心，用MC68488與GPIB系統(tǒng)母線相連，用INTEL8251A作為AT89C51同RS232C的接口，從而實現(xiàn)GPIB－RS232C接口轉(zhuǎn)換。
AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（PEROM）的低功耗、高性能CMOS8位微控制器。該器件采用ATMEL高密度、非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS－51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51具有以下一些標準特性：4K字節(jié)的閃速存儲器，128字節(jié)RAM，32個I／O線，2個16位定時器／計數(shù)器，5個兩級中斷源結構，1個全雙工串行口，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，AT89C51設有靜態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下工作，支持2種軟件可選的省電模式。在閑置模式下，CPU停止工作，但RAM、定時器／計數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容，并且凍結振蕩器，禁止所有其他片內(nèi)控制單元功能，直到下一個硬件復位為止。
GPIB－RS232C接口轉(zhuǎn)換電路板的主要功能有：
MC68488具有完整的GPIB聽／講能力，而Intel8251A有能力發(fā)送和接收位串行數(shù)據(jù)，因此，在GPIB控制器管理下能正確實現(xiàn)GPIB器件與RS232C器件之間的數(shù)據(jù)交換；該接口轉(zhuǎn)換電路板作為GPIB器件具有單個或雙主－副地址識別能力，響應GPIB控制器發(fā)送的有關GPIB命令。圖1為GPIB－RS232C接口轉(zhuǎn)換電路示意圖。
3接口轉(zhuǎn)換軟件設計
因為有大規(guī)模集成電路接口芯片，該接口轉(zhuǎn)換電路板硬件實現(xiàn)較為容易，關鍵是要設計一個完善的監(jiān)督管理程序。程序流程圖如圖2所示，流程設計是以GPIB傳送數(shù)據(jù)給RS232C為主，因此監(jiān)控系統(tǒng)初始化之后，首先識別MC68488是否聽受命？一旦聽受命就接收GPIB數(shù)據(jù)，直到完成一個數(shù)據(jù)塊的輸入為止。數(shù)據(jù)塊輸入完成后，就啟動Intel8251數(shù)據(jù)發(fā)送部分工作，連續(xù)發(fā)送從MC68488輸入的數(shù)據(jù)字節(jié)。RS232C接收數(shù)據(jù)是從識別Intel8251接收中斷開始。如果Intel8251狀態(tài)寄存器D7＝1，監(jiān)督程序就轉(zhuǎn)入從RS232C接收數(shù)據(jù)分支。首先從Intel8251接收整個數(shù)據(jù)塊，然后借助GPIB的SRQ線向GPIB控制器提出服務請求；待GPIB控制器執(zhí)行串行查詢序列，響應該轉(zhuǎn)換器服務請求后，就可以通過MC68488把接收到的數(shù)據(jù)塊輸給GPIB系統(tǒng)受命的聽器件（或控制器）。注意從RS232C接收數(shù)據(jù)塊時，要約定末字節(jié)識別標志。
4接口轉(zhuǎn)換應用實例
PCB程控探針定位設備是一種對被測試的印制電路板進行測試點定位的設備，它在計算機的支持下自動定位于被測試點，并且穿透印制板防護層，獲取被測試點的電信號。其組成結構見圖3，其定位功能由系統(tǒng)主控制器通過GPIB總線實現(xiàn)，而PCB的供電、信號源及測試儀器由具體的被測PCB的特性來確定。程控探針定位設備采用步進電機開環(huán)控制實現(xiàn)探針X、Y方向的自由移動，采用電磁鐵吸合控制實現(xiàn)探針的上下升降，探針通過刻劃來穿透PCB阻焊層，保持與測試點的可靠接觸。該定位設備的微處理器電路板屬于外購產(chǎn)品，可實現(xiàn)對步進電機移位和電磁鐵吸合的控制，并且，微處理器電路板中已設計了RS232C接口，可以實現(xiàn)與測試系統(tǒng)主控計算機的串行通信。但是在ATS中，對程控臺式測試設備通常采用GPIB控制，因此需要進行GPIB－RS232C接口轉(zhuǎn)換。通過上述方法設計的接口轉(zhuǎn)換電路，能確保PCB程控探針定位設備掛上GPIB總線，順利地連入ATS中。并且，程控信號除了使用GPIB接口外，拔除與接口轉(zhuǎn)換電路板中相連的RS232C插頭，用外部電纜可直接使用RS232C控制方式完成PCB程控探針定位設備的全部功能，而此時GPIB的控制無效。
1 楊安祿等．電子儀器接口技術．成都：電子科技大學出版社，1994
2 劉文彥等．現(xiàn)代測試系統(tǒng)．長沙：國防科技大學出版社，1995
3 張乃國等．實用電子測量技術．北京：電子工業(yè)出版社，1996
4 王格芳等．電子裝備通用自動檢測系統(tǒng)集成與開發(fā)．電子測量與儀器學報，Vol．14，No．5，2000（10）
5 王格芳等．用于印制板電路診斷的自動探測技術研究．系統(tǒng)工程與電子技術，Vol．23，No．2，2001
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