05/06. Instrumentación programable. Juan A. Montiel-Nelson. Last Revision:

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Sergio Aguirre Aguilera
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1 05/06 Instrumentación programable Juan A. Montiel-Nelson Last Revision: Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

2 Índice Introducción a la instrumentación programable Introducción al bus IEEE-488 Directrices para el diseño hardware IEEE-488 Resumen de las revisiones de 1978 Ejemplos de mensajes en el bus IEEE /02/2006 Transductores Resistivos 2

3 Introducción a la instrumentación programable Necesidad de medir Verificación funcional y automatización Ajuste de tolerancias 16/02/2006 Transductores Resistivos 3

4 Introducción a la instrumentación programable Equipamiento específico Arquitectura PC Arquitectura estándar 16/02/2006 Transductores Resistivos 4

5 1972 Definición de la norma 1974 Adopción de la norma 1978 y 1987 Revisión de la norma Objetivo de la norma Proveer especificaciones mecánicas y eléctricas así como de protocolos Bus IEEE líneas activas 5 control 3 protocolo 8 datos 8 líneas de tierra 16/02/2006 Transductores Resistivos 5

6 Direcciones 0-30 IEEE Unicidad de sintáxis y formatos Interrupciones Restricciones 15 equipos Longitud de los cables 20 metros 2 metros por dispositivos 1 Mbps 16/02/2006 Transductores Resistivos 6

7 Características del bus IEEE-488 Transferencia digital 15 equipos conectados Longitudes de cable 20 metros máxima o 2 metro por dispositivo Througput 1Mbps Especificaciones de un sistema de interconexión Funcionales Eléctricas Mecánicas Operacionales 16/02/2006 Transductores Resistivos 7

8 Las especificaciones de un sistema de interconexión Especificaciones funcionales Especificaciones eléctricas Especificaciones mecánicas Especificaciones operaciones 16/02/2006 Transductores Resistivos 8

9 Comparación entre normas de interconexión IEEE-488 y ANSI MC1.1 son idénticas Conector tipo RIBBON de 24 contactos IEC es distinta en la definición mecánica Conector PIN de 25 contactos, usual en RS232 16/02/2006 Transductores Resistivos 9

10 Aspectos técnicos del IEEE-488 Equipos interconectados Modo de interconexión Estrella o lineal Longitud de interconexión máxima de 20 m, con tramos entre instrumentos de 2 m Líneas de señal 16 líneas activas 8 líneas de tierra Transferencia asíncrona Throughput 1 Mbps kbps sobre distancias reducidas 16/02/2006 Transductores Resistivos 10

11 Aspectos técnicos del IEEE-488 Capacidad de direccionamiento Direcciones primarias 31 hablas, 31 escuchas Direcciones secundarias 961 hablas, 91 escuchas Máximo 1 habla y 14 escuchas Paso de control Circuitos de interconexión 16/02/2006 Transductores Resistivos 11

12 Aspectos funcionales Estructura del bus Funciones de la interfaz Señales del bus 16/02/2006 Transductores Resistivos 12

13 16/02/2006 Transductores Resistivos 13

14 Aspectos funcionales Funciones de la interfaz Véase: Tabla de funciones de la interfaz del bus IEEE-488 Hablador o hablador extendido Escucha o escucha extendido Fuente de protocolo Aceptador de protocolo Remoto/Local Petición de servicio Sondeo paralelo Reinicialización del equipo Disparo de equipo Controlador 16/02/2006 Transductores Resistivos 14

15 Aspectos funcionales Señales del bus Líneas de datos Líneas de protocolo Líneas de control general de la interfaz ATN IFC SRQ REN EOI Modo comando Modo dato 16/02/2006 Transductores Resistivos 15

16 Byte serie Bit paralelo Transferencia de datos 16/02/2006 Transductores Resistivos 16

17 Transferencia de datos 16/02/2006 Transductores Resistivos 17

18 Aspectos funcionales Modo comando Direcciones Comandos multilíneas Comandos universales 3 comandos monolíneas: IFC, REN, ATN 7 comandos multilínea Comandos direccionados Sólo afectan a aquellos equipos direccionados Comandos secundarios Comandos adicionales 16/02/2006 Transductores Resistivos 18

19 Aspectos funcionales Modo comando Comandos universales multilínea Untalk (UNT) Unlisten (UNL) Device Clear (DCL) Local Lock Out (LLO) Serial Polling Enable (SPE) Serial Polling Disable )SPD) Unconfigure Parallel Polling (PPU) Comandos universales monolínea Interface Clean (IFC) Remote Enable (REN) Service Request (SRQ) 16/02/2006 Transductores Resistivos 19

20 Aspectos funcionales Modo comando Comandos direccionados Group Execute Trigger (GET) Selected Device Clear (SDC) Go To Local (GTL) Parallel Poll Configure (PPC) Comandos secundarios Direcciones extendidas de hablador y escucha Parallel Poll Enable (PPE) Parallel Poll Disable (PPD) 16/02/2006 Transductores Resistivos 20

21 Aspectos funcionales Modo de datos Sondeo Sondeo serie Secuencia para interrogar si un equipo necesita servicio y/o determinar la palabra de estado del equipo interfaz Sondeo paralelo Cada equipo devuelve un bit de estado por una de las líneas DIO[1:8] 16/02/2006 Transductores Resistivos 21

22 Aspectos funcionales Sondeo serie Sondeo secuencial de cada equipo en el bus Envío de un comando de habilitación de sondeo serie SPE Direcciona como hablador, secuencialmente, a cada equipo Cada equipo devuelve la palabra de estado Finalizado el proceso se envía un comando de deshabilitación de sondeo serie SPD y otro de equipo hablador UNT 16/02/2006 Transductores Resistivos 22

23 Aspectos funcionales Sondeo paralelo Cada equipo devuelve un bit de estado a través de las líneas DIO[1:8] Colectivamente, un grupo de equipos pueden responder mediante una AND lógica de sus grupos de bit de estado por una sóla línea Respuesta a un sondeo serie en menos de 200 us El controlador lee el resultado 2 us después 16/02/2006 Transductores Resistivos 23

24 Aspectos funcionales Asignación de dirección a un instrumento Sólo 5 bits Direccionamiento Direccionamiento básico Un equipo tiene al menos una dirección en el espacio Direccionamiento extendido Equipos que reconocen un carácter adicional de dirección Comandos secundarios Direccionamiento múltiple Instrumentos con capacidades múltiples que se utilizan individualmente 16/02/2006 Transductores Resistivos 24

25 Aspectos eléctricos Niveles lógico y tensiones Tipos de driver de salida Requerimientos de los driver de salida Especificaciones de los drivers de entrada Requerimientos de carga del equipo 16/02/2006 Transductores Resistivos 25

26 Aspectos eléctricos Niveles lógico y tensiones Según el estándar TTL Nivel lógico 0 (falso) 2.0 V (Alto) Nivel lógico 1 (verdadero) 0.8 V (Bajo) 16/02/2006 Transductores Resistivos 26

27 Aspectos eléctricos Tipos de driver de salida Colector abierto SRQ, NRFD, NDAC DIO[1:8] Equipos con capacidad de sondeo paralelo Colector abierto o tri-estado ATN, IFC, REN, EOI, DAV DIO[1:8] Equipos sin capacidad de sondeo paralelo Utilización de drivers tri-estado para throughput por encima de 250kbps 16/02/2006 Transductores Resistivos 27

28 Aspectos eléctricos Requerimientos de los amplificadores de salida Vol < 0.4 V a 48 ma (tri-estado o colector abierto) Voh 2.4V a 5.2 ma (colector abierto) 16/02/2006 Transductores Resistivos 28

29 Aspectos eléctricos Especificaciones de los amplificadores de entrada Estándar Vol 0.8 V Voh 2.0 V Tipo Schmitt (Inmune frente al ruido) Vol = Vtneg 0.6 V Voh = Vtpos 2.0 V Histéresis Vtpos Vtneg 0.4 V 16/02/2006 Transductores Resistivos 29

30 Aspectos eléctricos Requerimientos de carga del equipo Véase siguiente figura 16/02/2006 Transductores Resistivos 30

31 16/02/2006 Transductores Resistivos 31

32 Aspectos eléctricos Especificaciones de diseño Corriente de entrada -1.6 ma máximo a Vo = 0.4V Pérdida de corriente de entrada 40uA máximo a Vo = 2.4V 1.0mA máximo a Vo = 5.25V Capacidad C = Ccables + Ccomp 150 1KHz entre 0 a 5 V 16/02/2006 Transductores Resistivos 32

33 Aspectos mecánicos Configuración del cableado Conector Montaje 16/02/2006 Transductores Resistivos 33

34 Configuración del cableado 16/02/2006 Transductores Resistivos 34

35 Conector 16/02/2006 Transductores Resistivos 35

36 16/02/2006 Transductores Resistivos 36

37 Directrices para el diseño hardware IEEE-488 Aplicaciones por encima de 500 kbps Todos los equipos de alta velocidad usan tri-estado Todos los equipos están encendidos Reducción al mínimo la longitud de los cables Por debajo de 15 m 1 m por equipo Capacidad de cada equipo por línea 50pF (< 2V) 350 ns de tiempo mínimo de mensaje multilínea para equipos habladores T1 en la norma IEEE /02/2006 Transductores Resistivos 37

38 Mensajes en el bus IEEE-488: Ejemplos Estructura de los mensajes Clasificación de los mensajes 16/02/2006 Transductores Resistivos 38

39 Mensajes por líneas de I/O (datos y comando) Direccionamiento Control de instrumentos Fin de mensaje Reset del interfaz Reset del aparato Programación del disparo de un aparato Petición de servicios: SRQ Pooling Pooling serie Pooling paralelo Paso del control a otro controlador Cambio local a remoto Bloqueo/desbloqueo 16/02/2006 Transductores Resistivos 39

40 Diseño de instrumentos IEEE-488 Directrices para el diseño de hardware IEEE-488 Aplicaciones por encima de 500 kbps Equipos conectados y desconectados 16/02/2006 Transductores Resistivos 40

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