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¿Qué es el bus GPIB / IEEE 488?

¿Qué es el bus GPIB / IEEE 488?

El bus de interfaz GPIB o de propósito general o el bus IEEE 488 sigue siendo uno de los estándares de interfaz más populares y versátiles disponibles en la actualidad.

GPIB se usa ampliamente para permitir que los equipos de prueba electrónicos se controlen de forma remota, aunque también se usó en muchas otras aplicaciones, incluidas las comunicaciones informáticas generales.

Se puede utilizar para controlar una gran cantidad de instrumentos de prueba: desde multímetros digitales y generadores de señales de todo tipo hasta matrices de conmutación, analizadores de espectro, medidores de vibraciones. de hecho, cualquier forma de equipo de prueba electrónico. Hubo un tiempo en que incluso se hizo popular para conectar computadoras a sus impresoras y muchas impresoras de bajo costo usaban GPIB.

Hoy en día, la mayoría de los equipos de prueba de electrónica de banco tienen una opción GPIB o están equipados con ella como estándar. Aunque ha sido superado por otras tecnologías, todavía se usa ampliamente y, a menudo, se instala como una opción básica.

Orígenes de GPIB

Originalmente, GPIB se llamaba HP-IB. Esto provino de las palabras: Hewlett Packard Interface Bus, tal como fue introducido originalmente por HP para controlar sus equipos de prueba electrónicos (más tarde, el brazo de equipos de prueba de HP se convirtió en una compañía separada con el nombre de Agilent y más tarde aún Keysight).

A medida que ha ganado popularidad, el HPIB, como se le llamó inicialmente, ha ganado varios otros nombres a lo largo de los años. GPIB ha sido adoptado por varias instituciones importantes que le han dado su número. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de EE. UU. Le asignó el número de especificación 488 en 1978 y, como resultado, a veces se lo denomina bus IEEE 488 o bus IEEE488.

La especificación IEEE define los parámetros mecánicos, eléctricos y de protocolo básicos. El estándar IEEE 488.2 lanzado en 1987 define las especificaciones de software relacionadas.

Otras organizaciones también han adoptado el estándar y le han dado sus propios números que ocasionalmente se verán. El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares y el IEC. Los números estándar IEC eran IEC-60625-1 e IEC-60625-2, pero luego fueron reemplazados por IEC-60488 para proporcionar compatibilidad numérica.

A pesar de la proliferación de nombres y números, las especificaciones son prácticamente las mismas y pueden usarse indistintamente. De todos los nombres, GPIB es el más común, seguido de bus IEEE 488, que se refiere al estándar más utilizado para el bus.

En 2004, IEEE e IEC combinaron sus propios estándares en un trabajo combinado: estándar IEEE / IEC IEC-60488-1. El estándar IEEE 488.2 se combinó de manera similar y se convirtió en IEC-60488-2.

Concepto básico de GPIB

El bus GPIB o IEEE 488 es un sistema muy flexible que permite que los datos fluyan entre cualquiera de los instrumentos del bus, a una velocidad adecuada para el instrumento activo más lento. Se pueden conectar hasta quince instrumentos con una longitud máxima del bus que no exceda los 20 m.

Otro requisito para el autobús es que tampoco debe haber más de 2 m entre dos instrumentos de prueba adyacentes.

Es posible adquirir tarjetas GPIB para incorporarlas en ordenadores que no tengan la interfaz instalada. Como las tarjetas GPIB son relativamente baratas, esto hace que la inclusión de una tarjeta GPIB en el sistema sea un método muy rentable para instalarlo. Dicho esto, el uso cada vez menor de GPIB significa que las tarjetas GPIB no están tan ampliamente disponibles como solían estar.

Los dispositivos tienen una dirección única en el bus. A los instrumentos de prueba se les asignan direcciones en el rango de 0 a 30, y no se permite que dos instrumentos en el mismo bus tengan la misma dirección. Las direcciones de los instrumentos se pueden cambiar y esto normalmente se puede hacer a través del panel frontal o usando interruptores que a menudo se encuentran en el panel posterior.

Los extensores activos están disponibles y estos elementos permiten buses más largos: hasta 31 dispositivos teóricamente posibles, junto con una mayor longitud total dependiendo del extensor.

En el protocolo HPIB original, las transferencias utilizan un sistema de protocolo de enlace de tres cables. Con esto, la velocidad máxima de datos alcanzable es de alrededor de 1 Mbyte por segundo, pero esto siempre se rige por la velocidad del dispositivo más lento. Una mejora posterior a la que a menudo se hace referencia como HS-488 relaja las condiciones del protocolo de enlace y permite velocidades de datos de hasta aproximadamente 8 Mbytes / segundo.

El conector utilizado para el bus IEEE 488 está estandarizado como un tipo de la serie Amphenol 57 de 24 vías. Esto proporciona una interfaz física ideal para el estándar. El conector IEEE 488 o GPIB es muy similar en formato a los que se usaron para los puertos de impresora paralelos en las PC, aunque el tipo usado para el GPIB tiene la ventaja de que se ha cambiado para que varios conectores puedan acoplarse. Esto ayuda a la configuración física del autobús y evita complicaciones con cajas de conexión especiales o puntos de estrella.

Dentro de IEEE 488, el equipo en el bus se divide en tres categorías, aunque los elementos pueden cumplir más de una función:

  • Controlador: Como sugiere el nombre, el controlador es la entidad que controla el funcionamiento del bus. Por lo general, es una computadora y señala que los instrumentos deben realizar las diversas funciones. El controlador GPIB también asegura que no ocurran conflictos en el bus. Si dos hablantes intentaran hablar al mismo tiempo, los datos se corromperían y el funcionamiento de todo el sistema se vería seriamente afectado. Es posible que varios controladores compartan el mismo bus; pero solo uno puede actuar como controlador en un momento determinado.
  • Oyente: Un oyente es una entidad conectada al bus que acepta instrucciones del bus. Un ejemplo de oyente es un elemento como una impresora que solo acepta datos del bus. También podría ser un instrumento de prueba, como una fuente de alimentación o una matriz de conmutación, que no toma medidas.
  • Hablador: Esta es una entidad en el bus que emite instrucciones / datos en el bus.

Muchos elementos del equipo de prueba cumplirán más de una función. Por ejemplo, un voltímetro que se controla a través del bus actuará como oyente cuando se esté configurando y luego, cuando devuelva los datos, actuará como interlocutor. Como tal, se le conoce como hablante / oyente.

A menudo, las tarjetas GPIB se pueden usar en una variedad de funciones, pero estas tarjetas GPIB se usan con mayor frecuencia como controladores, ya que tienden a residir en la computadora de control. La mayoría de los instrumentos de prueba que podrían estar diseñados para usarse con la interfaz GBIP lo tendrían instalado como estándar y, por lo tanto, no requerirían una tarjeta GPIB adicional.

Resumen de características / parámetros de GPIB

Aunque la especificación completa para GPIB / IEEE 488 está en manos de IEEE e IEC, las características clave del bus se pueden ver en la siguiente tabla breve.


Resumen de características de bus / GPIB IEEE 488
ParámetroDetalles
Longitud máxima del autobús20 metros
Distancia individual máxima entre instrumentos2 metros promedio 4 metros máximo en cualquier caso.
Número máximo de instrumentos14 más el controlador, es decir, 15 instrumentos en total con al menos dos tercios de los dispositivos encendidos.
Ancho del bus de datos8 líneas.
Líneas de apretón de manos3
Líneas de gestión de autobuses5
ConectorAnfenol de 24 clavijas (típico) Se utiliza ocasionalmente.
Tasa de datos máxima~ 1 Mbyte / seg (HS-488 permite hasta ~ 8Mbyte / seg).

Ventajas y desventajas de GPIB

Como cualquier otra tecnología, GPIB tiene ventajas y desventajas que deben sopesarse al considerar su uso.

Ventajas

  • Interfaz de hardware simple y estándar
  • Interfaz presente en muchos instrumentos de mesa
  • Se utilizan conectores y conectores resistentes (aunque algunos cables de desplazamiento de aislamiento aparecen ocasionalmente).
  • Es posible conectar varios instrumentos a un solo controlador

Desventajas

  • Conectores voluminosos
  • La fiabilidad del cable es deficiente, a menudo como resultado de los cables voluminosos.
  • Ancho de banda bajo: lento en comparación con interfaces más modernas
  • IEEE 422 básico no exige un lenguaje de comandos (SCPI se usa en implementaciones posteriores pero no se incluye en todos los instrumentos.

La capacidad GPIB está incluida en una gran cantidad de instrumentos de banco, pero al optar por utilizar la instalación para construir un sistema, es necesario considerar todas las ventajas y desventajas antes de comprometer tiempo y costo para su uso.

GPIB / IEEE 488 hoy

El GPIB ha estado disponible desde finales de la década de 1960, pero a pesar de su antigüedad, sigue siendo una herramienta valiosa que se utiliza ampliamente en toda la industria. La mayoría de los instrumentos de banco tienen GPIB instalado como estándar o como una opción, lo que facilita el uso de equipos de prueba en una variedad de aplicaciones, además de estar dedicados para su uso en una pila de pruebas ATE. Además, GPIB o IEEE 488 se utilizan en una gran cantidad de otras aplicaciones, incluida la adquisición de datos.

Aunque las computadoras tienden a no tener interfaces GPIB como estándar en la actualidad, se puede comprar e instalar una tarjeta GPIB. En vista de su flexibilidad y conveniencia, es probable que siga siendo de uso generalizado durante algunos años.

Ver el vídeo: How To Setup GPIB RS-232 Communication - Keithley Instruments Model 2400 (Octubre 2020).