測試儀器接口總線的發展

近些年來，自動測試系統經歷了許多變化，而這種系統中接口系統已從的逐漸發展成為通用的接口系統，通用性對于一個接口系統來說是zui為重要的，要把不同國家，不同廠家生產的設備（包括儀器、儀表、計算機）互相連接在一起，構成一個自動測試系統，就需要各個廠家的產品具有相同的接口協議，即對接口的電氣性能、機械尺寸、信號傳輸形式以及功能四個方面都需要有統一的規定，實現標準化。從而使通過這種辦法定義的接口適用于范圍廣泛的測試儀器，同時也使構成一個完整的自動測試系統所需要的附加工程減少到zui低限度，下面列舉幾種典型的接口總線：

1　S-100標準總線

　　S-100標準總線是微處理機系統內部的標準總線，由100條電源線和信號線組成，其中75個引腳的名稱和功能有明確定義，9個有名稱而沒有詳細規定，16個未定義，用戶可以自定義。

　　S-100總線原來是為使用8080微處理器的CPU（Central Processor Unit）而設計，現已為其他微處理機所采用，這種標準總線原來叫做Altair BUS ,1976年命名為“S-100 BUS”，被稱為“工業中一向zui有用的標準總線”，早已被美國電子與電氣工程師協會（IEEE）所采納，并規定為IEEE-696標準。S-100總線的信道長度小于1米。

2　EIA RS-232C串行接口總線

　　EIA RS-232C標準的全稱是ELECTRONIC INDUSTRIES ASSOCIATION RECOMMEND STANDARD-232C。即電子工業協會推薦標準。RS-232C是連接CRT終端和調制解調器時的一種串行接口總線，其信道長度小于15米。與現在常用的IEEE-488接口比較，其串行信息傳輸慢，但距離較遠，而且傳輸信號線少，結構簡單。然而，它實際上并不是儀器總線。雖然大多數微機都裝有RS-232通信接口，因而也可以作為儀器控制器使用。但是，它不能區分識別儀器，亦即不能構成儀器系統。RS-232zui突出的優點是作為通信接口，它能夠通過調制解調器在網絡上長距離（zui長200米）傳輸數據。

3　CAMAC接口總線

　　隨著自動測試系統的迅速發展，插件儀器開始普及，但控制和連接方式五花八門，達不到標準化。*有影響的插件儀器總線是CAMAC接口總線，它是專門為核子測量儀器而設計的，當時只對機箱、插件和連接器的尺寸，以及插件底板的互連引腳和引線的作用作出規定。因此，CAMAC是一般的儀器互連總線，70年代后逐漸被其他總線所取代。

4　IEEE-488接口總線
　　美國電子與電氣工程師協會（INSTITUTION OF ELECTRON AND ELECTRICAL ENGINEERS）簡稱IEEE。

　　IEEE-488接口是IEEE規定的一種儀器標準接口，信道總長度不超過20m，zui高傳輸速率不超過1M Bytes/s，連接儀器不超過15臺。美國HP公司（HEWLETT-PARCKARD COMPANY）zui先研究這個接口，zui初用于可程控的臺式儀器間互相連接，所以又叫“HP標準接口”，1975年被美國國家標準局（ANSI）采納，定為美國國家標準，后被電工委員會（INTERNATIONAL ELECTRONTECHNICAL COMMISSION）采納，溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀定為IEC-625標準。因其使用和傳輸廣泛，故又叫GPIB接口（GENERAL PURPOSE INTERFACE BUS）。

　　488總線由載有TTL電平信號的16條信號線組成，其中8條用于數據雙向傳輸，8條用于控制和建立同步交換信息操作，zui核心的信息交換技術叫做“三線掛鉤”，能確保收發雙方信息高速傳輸而不丟失。

　　IEEE-488接口總線的通用性大大促進了測量儀器和測量系統的發展，迄今為止，上許多儀器公司已生產出大量帶有IEEE-488接口總線的測試儀器，這些測試儀器被廣泛使用，并且在今后相當長的一段時間內，還會繼續使用。

5　VXI系統總線

　　所謂VXI總線（VME BUS EXTENSIONS FOR INSTRUMENTATION）是指VME總線對于儀器的擴展，其定義基于已在數字計算機環境中廣為適用的VME總線，它把計算機總線與儀器總線合為一體。VME總線提供的高速數據率，對高性能儀器而言是非常理想的，同時它為諸如掛鉤、總線仲裁、觸發、中斷等功能提供了必要的背板結構。 溫度計| 溫度表| 風速計| 照度計| 噪音計| 輻照計| 聲級計| 溫濕度計|

　　VXI總線儀器系統頗具PC結構特色和VME總線特色，與在電子儀器領域經受了多年實踐考驗的GPIB緊密地結合起來，實現了計算機控制模塊化儀器系統的新構想，因此，VXI總線系統的確切叫法應是“計算機控制模塊化儀器系統”。

　　VXI總線儀器引來了自動測試系統ATE（AUTOMATIC TEST EQUIPMENT）劃時代的變化，它符合信息時代的大潮流，雖不屬于技術上的重大突破，但卻是觀念上的一大飛躍。它全面、深刻的影響并且改造了傳統ATE（不管是“”的還是“通用”的ATE）。在接口與總線方面，VXI總線綜合了PC機總線速度高的特點和GPIB總線精度高的特點，優勢互補，提高了總線總體性能。在軟件方面，VXI總線儀器系統既充分利用了PC機的通用軟件、操作系統、語言和軟件工具，并同步升級，又充分吸收繼承了GPIB沿用的488.1、488.2和程控儀器標準命令SCPI，VPS創造了一個從程控儀器標準命令、儀器之間信息交換到系統操作運行程序高度統一的軟件環境。　　

　　為了充分利用已有資源，VXI總線儀器系統開發了與其它總線體系連接和轉換模塊，這就使得VXI總線系統具有巨大的包容性，可與任何總線系統的儀器或系統聯合工作。VXI總線儀器系統的成功之處在于：zui大限度的標準化，涉及到ATE的各關鍵環節；開放式結構，體現在硬件和軟件上。總之，VXI確實給我們帶來了IEEE-488不能提供的優點及特點，高速模塊到模塊通信和同步，并允許VXI應用在諸如高速數傳和數字測試的場合。而且，經過一段時間的努力，VXI總線系統已成功地利用于微波頻段。預計2000年它將成為程控儀器的主流總線。糖度計| 鹽度計| 酸堿度計| 電導計| 水分測定儀| 濁度計| 色度計| 粘度計

6　PXI系統總線

　　PXI模塊儀器系統（PCI EXTENSION FOR INSTRUMENTATION）提供了和臺式PC機的簡便的使用方法，融合了儀器和計算機的系統，把實際的儀器水平提高了。它為用戶在數據采集、測試和測量的率方面創造了更多的機會。強大的PXI模塊系統儀器，直接受益于臺式PC機硬件和軟件發展。簡而言之：它具有和PC機同樣的軟件。PXI模塊儀器系統的心臟是高速PCI計算機結構和微軟視窗軟件，它是當今主流桌面計算機的事實上的標準。

　　PXI總線是PCI計算機總線的儀器擴展，而VXI總線是VME計算機總線的儀器擴展，PXI總線與VXI總線有不少相似之處，例如均為開放式規范，均采用標準機箱并可形成多機箱系統，均可使用嵌入式控制器，都能利用多種的操作系統和開發工具等等。同VXI系統比較而言，PXI系統的優勢在于機箱和模塊體積更小、數傳速度更快，但PXI機箱插槽數目、電源品種和提供的zui大功率均低于VXI系統相應指標的上限值，且尚未被IEEE定為正式標準，缺乏儀器領域zui有影響廠家的充分支持，因此，其發展和應用受到一定的影響。 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發生器| 多用表| 驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計| 電力測量儀

7　IEEE1394總線及USB串行總線

　　IEEE1394總線是由蘋果電腦公司在1989年設計的高性能串行接口總線，后被IEEE接受，目前標準為IEEE1394-1995，IEEE1394總線目前的傳輸速率為100、200和400M bits/s。將來可以到3.2G bits/s。它具有兩對信號線和一對電源線，可以用任意方式連接63個裝置。由于采用非歸零的低電平差分信號傳輸可以得到很高的數傳率，可以等步或異步傳遞，特別適用于動態畫面等視頻信號的傳輸。這種專門用于大量數據傳輸的串行接口是專為諸如數字相機、硬盤等設計的。

　　USB總線與IEEE1394總線的工作原理大致相同，能連接127個裝置。它的電纜更加簡單，只有一對信號線和一對電源線，工作于zui高12M bits/s的中等速度，它輕巧簡便、價格便宜，比較適用于傳遞文件數據和音響信號，目前不少新生產的PC機已裝配了這種接口。它與IEEE1394總線工作于不同頻率范圍，可相互配合，相得益彰。

　　以上兩種總線的突出優點是具有熱插拔性，可以自動識別、自動組態，實現即插即用，與并行總線比較，更適合于連接多外設的需要。已被PC業界接受為以后PC機*的接口總線。