利用GP-IB接口和单片机系统实现光功率的自动智能检测

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:420

1 引言

随着光纤通信技术的不断发展，在实际工程和科研中，需要测量光功率的场合越来越多，尤其是对光终端设备或器件进行功能测试及故障诊断时，往往需要在一定时间内不间断测量和记录光功率值，既消耗大量时间、精力，又使人为误差的机率升高，同时由于测量人员测量和读取过程缺乏规律性，使测量结果不能直接作为系统辨识、功能测试及故障诊断的依据。本文提出并实现了利用光功率计中gp-ib接口，通过8051系列为核心的单片机控制系统，对光功率进行智能测量。该系统的实现，既可对光功率计进行远程自动控制、参数设定、测试数据的采集与存储，又可在pc机上智能操作和数据分析。

2技术标准

检测系统利用光功率计（av2495型）符合 ieee488标准（即并行外总线标准）的gp-ib接口，程控光功率计所有功能和数据设定。gp-ib接口输出信息按帧传送，其格式如图1。

检测系统的核心为8051系列单片机，通过gp- ib接口，对单台或多台光功率计相连控制，完成自动测试和通信。它执行的通信协议比较独特，在构成通信系统局网时，不必再配置数据链路层协议。单片机系统以主从方式分配总线使用权，以位并行字节串行方式传送数据，采用三线持钩技术控制数据交换，进行双向异步通信，确保传送数据准确可靠，传输速率达1mbps，传输距离达20m。由于借鉴大型计算机的并行体系结构，利用工业控制局网技术，使系统最多可同时连接14台光功率计，完成自动测试。在寻址方式上将数据线与地址线复用实现总线寻址。利用sio通信法，采用 rs232标准，实现pc机与单片机系统之间的通信与控制，从而可完成pc机对整个自动测试系统的控制，并且可把测试结果随时送回pc机中的数据库中，以便调用和将测试结果进行综合分析。

3 硬件实现原理

3.1 系统构成

利用上述技术，成功实现了设计要求，其构成如图2所示。其中8051是整个系统的核心部分，主要完成对光功率计的控制，接收来自8155扩展口的数据，将数据存储于ram或送到pc机串口；采用8155扩展口接收来自光功率计的测量数据，设计中采用8051的p0口和8155的ad 7～ad0 相连。以高位地址直接作为i0/m信号的方式形成i0/m信号；显示部分采用单片机的仿真串口p 1.0和p1.1，其作用是对工作状态和测量数据进行显示，其中p 1.0是数据口， p1.1是时钟口；通过键盘可控制系统工作状态和设定参数，实际中采用独立式按键和外部中断方式0实现；ram作用是将测量数据存储以备查用；max232是将ttl电平转换成 rs232电平，以完成8051与pc机的通信，通过pc机界面可实现对系统的远程控制、数据回传和分析。

3.2 单片机与gp-ib接口的连接

gp-ib接口总线共24根，其中8根数据线（dio1～dio8），用来双向异步、互锁地传送信息。主徒涌谛畔⒒蛏璞感畔ⅲ看未鸵桓鲎纸诙夹枰腥吖夜彻蹋? 3根挂钩线，分别是dav（数据有效线）、nrfd（未准备好接收数据线）和ndac（数据未收到线）；5根管理线，atn（注意线）、ifc（接口消除线）、ren （远控可能线）、srq（服务请求线）和eoi（结束或识别线）；最后是8根地线。这些线在实际中有一定用法要求，并且gp-ib均采用负逻辑，数据线中均采用标准ascii码。

检测系统中信号线为dio1～dio 8，eoi，dav，nrfd，ndac，ifc，atn，ren。与单片机的连接如图3所示。

gp-ib系统采用广播式通信，为保证数据传送准确可靠，采用三线挂钩技术，即源方向、受方向传输消息的每一个过程都受到dav，nrfd和 ndac三线上的信息制约。一般源方为讲者，受方为听者。每传送一个字节信息的挂钩过程为

(1) 讲者待发送，听者待接受的初始状态下，听者通过nrfd发高电平（nrfd=0），表示数据已准备好接收；

(2)讲者送数据到dio上，把dav变成低电平（dav=1），告诉听者数据有效；

(3) 听者检测到dav=1后，开始接收数据，同时置nrfd为低电平（nrfd=1），表示对dav=1 响应；

(4)当听者把数据存入数据缓冲器后，把ndac变成高电平（ndac=0），表示收到数据；

(5) 讲者检测出ndac=0后，发dav=0，表示dio上数据无效；

(6) 听者检测到dav=0时，即发出ndac=1以示响应；

(7) 听者又发出nrfd=0，准备下次数据接收。

三线挂钩过程，保证了智能自动