GPIB芯片TNT4882在多路程控电源中的应用_电源技术论文
关键词：gpib总线 tnt4882 微处理器 程控电源
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。
图4 tnt4882与微控制器接口原理图
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。图5是上位机控制程序流程图。
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。
结语
新一代具备gpib接口总线的多路程控电源，符合ieee-488.2数据接口标准。只要用标准的gpib接口电缆与系统连接，就可以灵活地应用到任何系统中去，不受型号等因素的限制，并且具有很好的可扩展性，显示了它特有的优越性。