IEEE 488

IEEE-488 (англ. Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation) — спецификациямеждународного стандарта, описывающая интерфейс подключения к шине цифровых  измерительных приборов.

Разработана Hewlett-Packard в конце 1960-х годов для использования в автоматизированном измерительном оборудовании под названием интерфейсная шина Hewlett-Packard. В 1975 году стандартизирована американским Институтом инженеров электротехнической и электронной промышленности как IEEE-488, и до сих пор применяется в данном качестве. IEEE-488 также известна под названием «Интерфейсная шина общего назначения» (англ. General Purpose Interface Bus, GPIB), стандарт IEC-625 (МЭК 625.1), а также под другими названиями. В аналогичном советском стандарте ГОСТ 26.003-80 «Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией», называется «многопроводным магистральным каналом общего пользования».

IEEE-488 позволяет использовать до 15 устройств на одной восьми битный параллельной шине по цепочке связей типа звездочка. На медленных устройств действует контроль и проверка передачи данных, для определения скорости транзакций. Максимальная скорость передачи данных составляет около одной Мбайт / с в первоначальном стандарте, и около 8 Мбайт / с в последующих расширениях.

Hewlett-Packard  использовали IEEE-488 в качестве периферийного интерфейса для подключения дисков, ленточных накопителей, принтеров, плоттеров и т.д. для своих продуктов и рабочих станций – HP 2100 и HP 3000 мини. Несмотря на то, что скорость шины была увеличена до 10 Мб / с для таких приложений, отсутствие командного протокола в стандарте ограничивает использование сторонних приложений и совместимость. Быстрые открытые стандарты, такие как SCSI, в конечном счете, заменили IEEE-488 в доступе к периферийным устройствам.

За более чем два десятилетия две контрольные шины преобладали в инструментальных системах – RS232 Serial Bus, в первую очередь использующийся для управления научно-аналитическими приборами и IEEE 488 GPIB, в первую очередь использующийся для контроля традиционных испытаний и измерений оборудования.

Хотя RS-232 порты были легко доступны на настольных и портативных компьютерах в мире, контроль инструментов через GPIB требует использования специальных аппаратных контроллеров.

Каждое устройство на шине имеет уникальный пятибитный первичный адрес в диапазоне от 0 до 30 (таким образом, возможное количество устройств — 31). Адреса устройств не обязаны быть непрерывными, но во избежание конфликтов обязаны быть различными. Стандарт позволяет подключить до 15 устройств к одной двадцатиметровой физической шине, используя для наращивания соединители цепочечного типа.

Активные расширители позволяют удлинить шину и использовать вплоть до 31 теоретически возможного на логической шине устройства.

Поскольку шина IEEE-488 хорошо стандартизована и протестирована, большинство производителей автоматизированных измерительных систем и инструментов встраивают в свои изделия интерфейсы GPIB в качестве основного канала передачи данных.

Определено три различных типа устройств, которые могут быть подключены к шине: «listener» (слушатель), «talker» (спикер) и/или контроллер (точнее, устройства могут находиться в состоянии «listener» либо «talker», либо быть типа «контроллер»). Устройство в состоянии «listener» считывает сообщения с шины; устройство в состоянии «talker» посылает сообщения на шину. В каждый конкретный момент времени в состоянии «talker» может быть одно и только одно устройство, в то время как в состоянии «listener» может быть произвольное количество устройств. Контроллер выполняет функции арбитра и определяет, какие из устройств в данный момент находятся в состоянии «talker» и «listener». К шине может быть одновременно подключено несколько контроллеров. В этом случае один из контроллеров (как правило, расположенный на интерфейсной карте GPIB) является ответственным контроллером (Controller-in-Charge, CIC) и делегирует по мере надобности свои функции другим контроллерам.

Элемент управления и функции передачи данных логически отдельные; диспетчер может обратиться к одному устройству как «болтуну» (англ. talker) и к одному или более устройствам как к «слушателям» (англ. listeners) без необходимости участвовать в передаче данных. Это даёт возможность совместно использовать одну и ту же шину для множества контроллеров. В любое данное время только одно шинное устройство может быть активно как ответственный контроллер.

Данные передаются по шине во время трёхфазной процедуры установления соединения готовность/доступность/приём, логике в которой самое медленное участвующее устройство определяет скорость транзакции.

Электрически IEEE-488 восьмибитная параллельная шина, содержащая шестнадцать сигнальных линий (восемь двусторонних используются для передачи данных, три — для установки соединения, пять — для управления шиной) плюс восемь — обратные провода для земли.

Все сигнальные линии используют отрицательную логику: наибольшее положительное напряжение интерпретируется как логический «0», а наибольшее отрицательное — как логическая «1». Линии данных (DIO) пронумерованы от 1 до 8, а линии данных (ЛД) в ГОСТ от 0 до 7.

Пять линий управления интерфейсом сообщают устройствам, присоединенным к шине, какие действия предпринимать, в каком режиме находиться и как реагировать на команды GPIB.

По мере проникновения принятого стандарта протокола в промышленность выяснилось, что конкретный порядок передачи команд по шине был недостаточно хорошо определен. Стандарт был пересмотрен и дополнен в 1987 году (добавлено описание протокола передачи). Новый стандарт содержит две части: IEEE-488.1, описывающую аппаратную часть и низкоуровненое взаимодействие с шиной, и IEEE-488.2, определяющую порядок передачи команд по шине. Стандарт IEEE-488.2 был еще раз пересмотрен в 1992 году.

Шина IEEE-488 — это надежный и эффективный канал передачи данных. Простота использования, непрекращающееся развитие аппартной поддержки GPIB, разработка новых интерфейсных карточек и GPIB-совместимых инструментов ведут к неуклонному росту числа пользователей шины, несмотря на мощную конкуренцию со стороны архитектур VMEbus, VXI, PXI и LXI.

Команды GPIB всегда передаются с использованием классического протокола IEEE-488.1. Стандарт задает формат команд, посылаемых инструментам, и формат и кодировку откликов. Команды, как правило, являются аббревиатурами соответствующих слов английского языка. Команды-запросы снабжаются на конце вопросительным знаком. Все обязательные команды префиксируются астериском (*). Стандарт определяет минимальный набор возможностей, которыми должен обладать каждый инструмент, а именно: принимать и передавать данные, посылать запрос на обслуживание и реагировать на сигнал «Очистить интерфейс». Все команды и большинство данных используют 7-битный набор ASCII, в котором 8-й бит не используется или используется для четности.

Для получения информации от устройств, подключенных к шине, и переконфигурации шины контроллер посылает команды пяти классов: «Uniline» («однобитная»), «Universal Multiline» («многобитная общего назначения»), «Address Multiline» («многобитная адресная»), «Talk Address Group Multiline» («многобитная групповая адресная передающая») и «Listen Address Group Multiline» («многобитная групповая адресная приемная»).