测试仪器接口总线的发展

近些年来，自动测试系统经历了许多变化，而这种系统中接口系统已从的逐渐发展成为通用的接口系统，通用性对于一个接口系统来说是zui为重要的，要把不同国家，不同厂家生产的设备（包括仪器、仪表、计算机）互相连接在一起，构成一个自动测试系统，就需要各个厂家的产品具有相同的接口协议，即对接口的电气性能、机械尺寸、信号传输形式以及功能四个方面都需要有统一的规定，实现标准化。从而使通过这种办法定义的接口适用于范围广泛的测试仪器，同时也使构成一个完整的自动测试系统所需要的附加工程减少到zui低限度，下面列举几种典型的接口总线：

1　S-100标准总线

　　S-100标准总线是微处理机系统内部的标准总线，由100条电源线和信号线组成，其中75个引脚的名称和功能有明确定义，9个有名称而没有详细规定，16个未定义，用户可以自定义。

　　S-100总线原来是为使用8080微处理器的CPU（Central Processor Unit）而设计，现已为其他微处理机所采用，这种标准总线原来叫做Altair BUS ,1976年命名为“S-100 BUS”，被称为“工业中一向zui有用的标准总线”，早已被美国电子与电气工程师协会（IEEE）所采纳，并规定为IEEE-696标准。S-100总线的信道长度小于1米。

2　EIA RS-232C串行接口总线

　　EIA RS-232C标准的全称是ELECTRONIC INDUSTRIES ASSOCIATION RECOMMEND STANDARD-232C。即电子工业协会推荐标准。RS-232C是连接CRT终端和调制解调器时的一种串行接口总线，其信道长度小于15米。与现在常用的IEEE-488接口比较，其串行信息传输慢，但距离较远，而且传输信号线少，结构简单。然而，它实际上并不是仪器总线。虽然大多数微机都装有RS-232通信接口，因而也可以作为仪器控制器使用。但是，它不能区分识别仪器，亦即不能构成仪器系统。RS-232zui突出的优点是作为通信接口，它能够通过调制解调器在网络上长距离（zui长200米）传输数据。

3　CAMAC接口总线

　　随着自动测试系统的迅速发展，插件仪器开始普及，但控制和连接方式五花八门，达不到标准化。*有影响的插件仪器总线是CAMAC接口总线，它是专门为核子测量仪器而设计的，当时只对机箱、插件和连接器的尺寸，以及插件底板的互连引脚和引线的作用作出规定。因此，CAMAC是一般的仪器互连总线，70年代后逐渐被其他总线所取代。

4　IEEE-488接口总线
　　美国电子与电气工程师协会（INSTITUTION OF ELECTRON AND ELECTRICAL ENGINEERS）简称IEEE。

　　IEEE-488接口是IEEE规定的一种仪器标准接口，信道总长度不超过20m，zui高传输速率不超过1M Bytes/s，连接仪器不超过15台。美国HP公司（HEWLETT-PARCKARD COMPANY）zui先研究这个接口，zui初用于可程控的台式仪器间互相连接，所以又叫“HP标准接口”，1975年被美国国家标准局（ANSI）采纳，定为美国国家标准，后被电工委员会（INTERNATIONAL ELECTRONTECHNICAL COMMISSION）采纳，温度记录仪| 温湿度记录仪定为IEC-625标准。因其使用和传输广泛，故又叫GPIB接口（GENERAL PURPOSE INTERFACE BUS）。

　　488总线由载有TTL电平信号的16条信号线组成，其中8条用于数据双向传输，8条用于控制和建立同步交换信息操作，zui核心的信息交换技术叫做“三线挂钩”，能确保收发双方信息高速传输而不丢失。

　　IEEE-488接口总线的通用性大大促进了测量仪器和测量系统的发展，迄今为止，上许多仪器公司已生产出大量带有IEEE-488接口总线的测试仪器，这些测试仪器被广泛使用，并且在今后相当长的一段时间内，还会继续使用。

5　VXI系统总线

　　所谓VXI总线（VME BUS EXTENSIONS FOR INSTRUMENTATION）是指VME总线对于仪器的扩展，其定义基于已在数字计算机环境中广为适用的VME总线，它把计算机总线与仪器总线合为一体。VME总线提供的高速数据率，对高性能仪器而言是非常理想的，同时它为诸如挂钩、总线仲裁、触发、中断等功能提供了必要的背板结构。 温度计| 温度表| 风速计| 照度计| 噪音计| 辐照计| 声级计| 温湿度计|

　　VXI总线仪器系统颇具PC结构特色和VME总线特色，与在电子仪器领域经受了多年实践考验的GPIB紧密地结合起来，实现了计算机控制模块化仪器系统的新构想，因此，VXI总线系统的确切叫法应是“计算机控制模块化仪器系统”。

　　VXI总线仪器引来了自动测试系统ATE（AUTOMATIC TEST EQUIPMENT）划时代的变化，它符合信息时代的大潮流，虽不属于技术上的重大突破，但却是观念上的一大飞跃。它全面、深刻的影响并且改造了传统ATE（不管是“”的还是“通用”的ATE）。在接口与总线方面，VXI总线综合了PC机总线速度高的特点和GPIB总线精度高的特点，优势互补，提高了总线总体性能。在软件方面，VXI总线仪器系统既充分利用了PC机的通用软件、操作系统、语言和软件工具，并同步升级，又充分吸收继承了GPIB沿用的488.1、488.2和程控仪器标准命令SCPI，VPS创造了一个从程控仪器标准命令、仪器之间信息交换到系统操作运行程序高度统一的软件环境。　　

　　为了充分利用已有资源，VXI总线仪器系统开发了与其它总线体系连接和转换模块，这就使得VXI总线系统具有巨大的包容性，可与任何总线系统的仪器或系统联合工作。VXI总线仪器系统的成功之处在于：zui大限度的标准化，涉及到ATE的各关键环节；开放式结构，体现在硬件和软件上。总之，VXI确实给我们带来了IEEE-488不能提供的优点及特点，高速模块到模块通信和同步，并允许VXI应用在诸如高速数传和数字测试的场合。而且，经过一段时间的努力，VXI总线系统已成功地利用于微波频段。预计2000年它将成为程控仪器的主流总线。糖度计| 盐度计| 酸碱度计| 电导计| 水分测定仪| 浊度计| 色度计| 粘度计

6　PXI系统总线

　　PXI模块仪器系统（PCI EXTENSION FOR INSTRUMENTATION）提供了和台式PC机的简便的使用方法，融合了仪器和计算机的系统，把实际的仪器水平提高了。它为用户在数据采集、测试和测量的率方面创造了更多的机会。强大的PXI模块系统仪器，直接受益于台式PC机硬件和软件发展。简而言之：它具有和PC机同样的软件。PXI模块仪器系统的心脏是高速PCI计算机结构和微软视窗软件，它是当今主流桌面计算机的事实上的标准。

　　PXI总线是PCI计算机总线的仪器扩展，而VXI总线是VME计算机总线的仪器扩展，PXI总线与VXI总线有不少相似之处，例如均为开放式规范，均采用标准机箱并可形成多机箱系统，均可使用嵌入式控制器，都能利用多种的操作系统和开发工具等等。同VXI系统比较而言，PXI系统的优势在于机箱和模块体积更小、数传速度更快，但PXI机箱插槽数目、电源品种和提供的zui大功率均低于VXI系统相应指标的上限值，且尚未被IEEE定为正式标准，缺乏仪器领域zui有影响厂家的充分支持，因此，其发展和应用受到一定的影响。 电容表| 电力分析仪| 谐波分析仪| 发生器| 多用表| 验电笔| 示波表| 电流表| 钩表| 测试器| 电力计| 电力测量仪

7　IEEE1394总线及USB串行总线

　　IEEE1394总线是由苹果电脑公司在1989年设计的高性能串行接口总线，后被IEEE接受，目前标准为IEEE1394-1995，IEEE1394总线目前的传输速率为100、200和400M bits/s。将来可以到3.2G bits/s。它具有两对信号线和一对电源线，可以用任意方式连接63个装置。由于采用非归零的低电平差分信号传输可以得到很高的数传率，可以等步或异步传递，特别适用于动态画面等视频信号的传输。这种专门用于大量数据传输的串行接口是专为诸如数字相机、硬盘等设计的。

　　USB总线与IEEE1394总线的工作原理大致相同，能连接127个装置。它的电缆更加简单，只有一对信号线和一对电源线，工作于zui高12M bits/s的中等速度，它轻巧简便、价格便宜，比较适用于传递文件数据和音响信号，目前不少新生产的PC机已装配了这种接口。它与IEEE1394总线工作于不同频率范围，可相互配合，相得益彰。

　　以上两种总线的突出优点是具有热插拔性，可以自动识别、自动组态，实现即插即用，与并行总线比较，更适合于连接多外设的需要。已被PC业界接受为以后PC机*的接口总线。