２０１２年第２期 （总第儿８期） 信息通 ｌＮＦ０ＲＭＡＴｌ０Ｎ＆Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０ＮＳ ２Ｏ１ ２ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １１８） 单片机的ＧＰＩＢ接口电路设计 聂军培 （电计贸易（上海）有限公司大连分公司，辽宁大连１１６６００） 摘要：ＧＰＩＢ是一种面向程控仪器的通用接口，Ｚａ，线，由于其数据传输稳定性、能实现有效跟踪等优点，一直广受各大仪器 厂商的青睐 、本文针对单片机在程控仪器上广泛应用的情况，在分析ＧＰＩＢ接口的基础上，对单片机的ＧＰＩＢ接口电路 设计进行了研究，得出了有效的设计方案 关键词：单片机ＧＰＩＢ接口电路设计接口电路 中图分类号：ＴＰ２７３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３一Ｉ１３１（２０ｌ２ Ｊ０２—００６９—０２ ＧＰＩＢ是国际电 电气Ｔ程师协会于１９７４年制定的‘种 标准接口总线，是一种面向程控仪器的通用接口总线，由ｒ其 数据传输可靠稳定、能实现有效跟踪等优点，自１９７４年推出 以来，便…直受到各人程控仪器Ｊ一商的青睐，得到＿『， 泛应用， 成为了电子测量仪器领域巾除了ＲＳ２３２Ｃ外最为ＪＩ＇‘泛的标准 接［』．总线。不过，ＲＳ２３２Ｃ ｉ要应用于数据终端同通信设备问 的，而ＧＰＩＢ则更适用于白动测试系统的建 。本文针对 片 机在自动化仪器巾的广泛应用，在分析ＧＰＩＢ接口的基础上， 对ＡＴ８９Ｃ５１单片机的ＧＰＩＢ接口电路设计进行了研究，得ｆ｝Ｊ 了有效的设计方案，能』 泛应用丁单片机程控仪器之中。 １ ＧＰＩＢ总线相关参数 ＧＰＩＢ总线最初被称为ＩＰ．ＩＢ总线，后来被美 闭家标准 化组织接纳命名为１ＥＥＥ标准４８８。ＧＰＩＢ总线是２４芯并行尢 源总线，包括８条数据线、３条信号交换线、５条控制信号线以 及８条地线，其数据传输方式采用位并行、字节串行的双向民 间步传输方式。其中，８条数据线分别是Ｄ１０１～ＤＩＯ８，３条信 号交换线分别是ＡＶ、ＮＲＦＤ、ＮＤＡＣ，５条摔制信号线５｝－￣ｌｊ是 ＡＴＮ、ＲＥＮ、ＩＦＣ、ＥＯＩ和ＳＲＱ。消息采用负逻辑，其中低电下 为逻辑１，高电平为逻辑０。 通过ＧＰＩＢ总线，可以将计算机、数字示波器、数字电压表 等多种设备连接起来组成一个能完成特定功能的自动测试系 统。但在ＧＰＩＢ总线上连接的设备，最多不能超过１５台， 果 超过ｌ５台，需要利用接口槽来扩充。在使用扩展器盼情况下， ＧＰＩＢ总线传输距离能达到１０００ｍ。 ２单片机的ＧＰＩＢ接口电路的实现 ＧＰＩＢ接口可通过巾小规模集成电路、软件模拟、ＧＰＩＢ专 用大规模集成电路三种方式来实现。其中采用中小规模集成 电路和软件模拟都比较复杂，而且很难完全实现ＧＰＩＢ的全部 功能，在可靠性和应用效率上较差。因此，在基＿ｊ＝单片机的 ＧＰＩＢ接口电路设计中，我们采用ＧＰＩＢ专用大规模集成电路 来实现ＧＰＩＢ接口电路的设计。 ’ ２．１接口电路相关芯片 ＡＴ８９Ｃ５１：ＡＴ８９Ｃ５１是带有４Ｋ字节ＦＬＡＳＨ存储器的 ＣＭＯＳ ８位微处理单片机，由于采用了ＡＴＭＥＬ高密度非易失 存储器制造技术，在稳定性和可靠性方面都有较好的表现，并 且与ＭＣＳ一５１指令集和输出管脚完全兼容，包括３２可编程Ｉ／ ０线，５个中断源和可编程串行通道，从而为众多嵌入式控制 系统提供了高性价比的构建方案。管脚中，ＶＣＣ为供电、ＧＮＤ 为接地、Ｐ０口为８位漏级开路双向Ｉ／Ｏ口，Ｐｌ口为内部上拉电 阻８位双向Ｉ／Ｏ口，Ｐ２ ＬＩ同样为内部一 拉电阻８位双向Ｉ／Ｏ Ｕ，Ｐ３ Ｕ是８个带内部ｊ：拉电阻的双向Ｉ／Ｏ Ｕ，可作为 ＡＴ８９Ｃ８１的一些特殊功能口使用，ＲＳＴ为复位输入，／ＰＳＥＮ为 外部程序存储器选通信号。基于ＡＴ８９Ｃ５１没有稳态逻辑的特 性， 此Ｉ丁Ｉ以在低到零频率的状态 静态逻辑。 ７４ＬＳ２４４：７４ＬＳ２４４是一种３念８位缓冲器，通常作为总 线驱动器使用，由Ｆ没有锁存功能，因此 足一个地址暂存器， 根据所获控制信弓将总线Ｉ：的地址码钎仃起来。可以采用分 时复川方法，在 一条总线ｌ 传输数据和地址。 ７４ＬＳ２４５：７４ＬＳ２４５足８路同相兰态双向总线收发器，是 ＧＰＩＢ接口电路设计中常用的芯片之一，主要承担驱动ｌｅｄ或 其它设备任务，可以实现数据的双向传输，并具备双向ｊ态功 能，呵输｝Ｉ｛数据，也可输入数据。 ７４ＬＳ２７３：７４Ｌ２７３是带仃清除功能的８位触发器，当清除 端保持高电平状态时，具仃地址锁存功能，其控制端是Ｉ１脚 ＣＬＫ，采用卜升沿锁存机制。 ＣＤ４０６９：ＣＤ４０６９采用六个ＣＯＳ／ＭＯＳ反相器电路构建， 在ＧＰＩＢ接口电路中丰要是作通用反相器使用，使用于不需要 ＴＴＬ驱动以及逻辑电平转换的电路之中。 ２．２硬件框架示意图 图１硬件框架示意图 由于采用了大规模集成电路接口芯片，因此本方案基于单 片机ＡＴ８９Ｃ５１的ＧＰＩＢ总线的接口电路板的硬件实现较为容 易，仅通过７４ＬＳ２４４、７４ＬＳ２４５、７４ＬＳ２７３以及ＣＤ４０６９四个芯片， 即可轻易地从硬件上实现基于单片机ＡＴ８９Ｃ５１的接口电路。 ３结语 目前，基于ＧＰＩＢ总线的自动化程控仪器来构建自动测试 控制系统，已经成为未来机电自动化的主要发展方向。结合 单片机数据处理和可编程能力的加愠，能够更好地改变传统 仪器手 操作、 台使用的缺陷，仃利ｊ 好地实现机电自动化， ６９ ２０１２年第２期 （总第１１８期） 信息通信 １ＮＦＯＲＭＡＴ１０Ｎ＆Ｃ０ＭＭＵＮ１ＣＡＴ１０ＮＳ ２Ｏ１２ （Ｓｕｍ．Ｎｏ ｌ１８） 辅助通讯在单机自动化升级改造中的应用 胡鹤年 （国家广电总局７２３台，河北平山０５０４０８） 摘要：借助ＶｉｓｕａｌＣ 编程语言，对单机设备网络升级中的辅助通讯软件设计原理进行了介绍，并以编程源码及流程图方 式介绍每一部分的详细实现过程。 关键词：辅助通讯；单机系统；网络升级；Ｖｉｓｕａｌ；Ｃ≠ｆ；ＡＰＩ 中图分类号：ＴＮ９３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３．１１３１（２０１２）０２．００７０．０２ 辅助软件用在游戏软件当中，类似所谓的游戏外挂，只不 过辅助软件相对游戏外挂软件功能较少，它不对所辅助的对 象进行内存修改、以及通讯包的拆包打包等底层操作，因而也 有效防止了由于自动化软件系统内存突变引起的设备状态失 锁，造成设备故障或错误。 Ｏ引言 科学技术不断发展进步，各类设备的操控都在不断地向 自动化方向发展，进而促生自动化设备的网络联动控制的需 求。近几年，无线局发射机自动化发展非常迅速，大部分台站 的多种类机型发射机基本都实现了自动化控制。随着信息化 不断进步，无线局、各发射台站不断提高自我要求来实现自动 化发射机的联网控制，达到远程控制、自动代播等关系着安全 播音的功能。 无线局多数发射机的自动化控制由国内研发设计，可以按 照无线局规划要求进行升级，然而在无线局还有一部分自动 化机型，生产厂家不提供自动化的升级服务，实现不了联网要 求。为了实现无线局网络调度的升级需要，我们可以通过另 一２辅助通讯软件与单机控制程序的通讯原理 由于辅助通讯软件与单机自动化控制程序是不同的两个 软件，不可能实现辅助通讯软件直接控制单机自动化软件进 行设备操作，因此辅助通讯软件首要解决的问题就是如何实 现与单机自动化系统控制程序的通讯。 在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统中，微软提供了一组应用程序编程 接口（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ简称ＡＰ１），它是由操 作系统提供功能、由应用程序调用的函数。这些函数在Ｗｉｎ． ｄｏｗｓ操作系统中有成千上万之多，分布于不同的动态连接库 文件（ＤＬＬ文件）或可执行文件（ＥＸＥ文件）中，应用程序通过 调用这些函数来获得一 额外功能的支持。不同编程语言在 编写程序时都有不同的调用命令，但其实现方式是基本相同 的，并且也有最终相同的调用结果。辅助通讯软件的设计原 种通讯方式（辅助通讯方式），对这些不提供升级服务的设 备进行自主升级改造，以达到无线局联网调度通讯的目的。在 我台自主开发的备份机及空闲机自动代播系统中，通过此技 术的应用，临时解决了自动代播系统与原自动化系统之间的 通讯问题，从而减少了与原系统升级并不断联调带来的磨合 问题。 １辅助通讯原理 辅助通讯，即网络服务借助安装在单机系统的辅助通讯 软件，与单机系统自动化程序进行通讯，以达到监控单机系统 设备的目的。辅助通讯软件在单机自动化系统升级中的位置 如图１： 单机设备自动化控制主机 理就是通过调用Ｗｉｎｄｏｗｓ ＡＰＩ函数来实现与单机自动化控制 软件的通讯。下面以ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＣ｝｝２００５为编程语言，详 细说明辅助通讯软件的实现过程。 ２．１声明Ｗｉｎｄｏｗｓ ＡＰＩ中的函数 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＃通过Ｄｌｌｌｍｐｏｒｔ来指定包含外部方法实现程序 的动态连接库位置，声明对在外部文件中实现过程的引用。 辅助通讯软件主要通过调用ｕｓｅｒ３２．ｄｌｌ中部分函数，实现其 皇挈Ｉ｜爱 ◆ 。。 ｜ 与单机自动化控制软件的交互。其所用函数以及声明过程 如下： 务通讯 程序 ｛ｉ 髓 讯程序。 ÷镝化羟ｊ 讯目Ｉ ● 锹程痒 图１辅助通讯在单机自动化系统联网升级中的通讯位置 声明获取被控软件句柄的函数，通过指定的类名或窗口 名返回窗口句柄，用于获取单机自动化控制软件句柄，进行对 其控制。 【Ｄｌｌｌｍｐｏｒｔ（”ｕｓｅｒ３２．ｄ】ｌ”，ＥｎｔｒｙＰｏｉｎｔ＝”ＦｉｎｄＷｉｎｄｏｗ”）】 ”—－・ ”—－＋一”＋”＋”＋“＋“＋“＋一＋“＋一＋“＋一＋一＋“＋”＋”＋・ 现好地发挥仪器设备的能力，提高工作效率，提高经济效益。 本方案所设计的基于单片机ＡＴ８９Ｃ５１的ＧＰＩＢ接口电路板可 第二届总线技术与测控系统工程学术报告会论文集［Ｃ］， ２００１ 移植性强，能很好地适应多种自动化程控仪器的需要，并且具 有接口电路简单、维护修理容易等有点，在实际应用中几乎不 再需要其它任何辅助电路，是一套廉价、高效的ＧＰＩＢ接口电 路设计方案，有着极大的实际应用价值。 参考文献： ［１］刘思久，全宏波，江秀丰．ＵＳＢ．ＧＰＩＢ总线控制器［Ａ】．全国 ７０ （２】吴正．基于ＧＰＩＢ的自动测试系统组态软件的研究【Ｄ】．合 肥工业大学，２００２ ［３］ 吴杲．基于ＵＳＢ总线的ＧＰＩＢ控制器设计【Ｄ】．电子科技大 学，２００４ 作者简介：聂军培（１９７６一），男，辽宁大连人，工程师，研究方 向数字控制与计算机应用。
