多總線儀器程控接口轉(zhuǎn)換器研制.pdf

1、本課題來源于研究所的科研項目“多總線儀器程控接口轉(zhuǎn)換器研制”。由于筆者單位目前的半導(dǎo)體電路測試生產(chǎn)線新舊儀器并存，各類儀器所配備的GPIB、LAN、USB等總線接口類型繁多，使得測試平臺統(tǒng)一困難，且對自動測試系統(tǒng)的易用性及穩(wěn)定性也有影響。因此開發(fā)多總線儀器程控接口轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)USB/LAN-GPIB總線接口的轉(zhuǎn)換，對于筆者單位的科研生產(chǎn)測試具有較高的實用價值。
　　目前國內(nèi)外較為成熟的USB/LAN-GPIB接口轉(zhuǎn)換的解決方案，如

2、USB-GPIB接口轉(zhuǎn)換器和LAN-GPIB接口轉(zhuǎn)換器類的產(chǎn)品還相對較少，且價錢昂貴。如是德科技有限公司（原安捷倫科技有限公司）的USB-GPIB轉(zhuǎn)換接口82357和LAN-GPIB接口轉(zhuǎn)換器E5810A，以及美國國家儀器公司(NI)的GPIB-ENET/1000和GPIB-USB-HS接口轉(zhuǎn)換器，這些接口轉(zhuǎn)換器價格均在500美元到1200美元（約合人民幣3000元至8000元）范圍內(nèi)。此外，上述各類國外公司產(chǎn)品均僅僅只有單一的兩種接口

3、的轉(zhuǎn)換功能，不能實現(xiàn)多種接口到GPIB接口轉(zhuǎn)換的功能，在自動測試平臺組建，外場試驗等實際應(yīng)用中不便于使用和攜帶。而目前國內(nèi)廠家所研發(fā)的同類產(chǎn)品也基本以逆向仿制以上美國公司產(chǎn)品為主，穩(wěn)定性較差且無知識產(chǎn)權(quán)。因此自主研發(fā)USB/LAN-GPIB總線接口轉(zhuǎn)換器既可節(jié)約科研經(jīng)費，也可規(guī)避知識產(chǎn)權(quán)問題。
　　該科研項目的研究目的是實現(xiàn)USB/LAN-GPIB總線接口轉(zhuǎn)換器的研制設(shè)計，實現(xiàn)測控機(jī)通過USB/LAN總線接口與具有GPIB總線接口

4、儀器之間的順暢通信，且相對國外產(chǎn)品具有價格低廉，功能集成度高的優(yōu)勢，同時滿足測試生產(chǎn)線及外場試驗的各類需求。
　　本文詳細(xì)論述了USB/LAN-GPIB接口轉(zhuǎn)換器的基本設(shè)計原理及總體設(shè)計方案，硬件和軟件設(shè)計三個方面的內(nèi)容。使用單片機(jī)STM32F407設(shè)計的USB/LAN-GPIB接口轉(zhuǎn)換器，是將具有GPIB接口的可程控儀器通過USB接口、或LAN接口與測控機(jī)相連，該轉(zhuǎn)換器使用的是標(biāo)準(zhǔn)的USB接口、LAN接口、GPIB接口，通過該轉(zhuǎn)

5、換器，具有GPIB標(biāo)準(zhǔn)總線接口的可程控儀器可以方便地通過USB/LAN接口接受測控機(jī)控制，接入自動測試系統(tǒng)。
　　硬件方面：結(jié)合本次研究的目的、器件性能與價格、以及對現(xiàn)有的軟硬件資源熟悉程度等因素，確定了基于單片機(jī)STM32F407的轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計方案。STM32F407集成了USB接口控制器和USB-FS（Full Speed）PHY(Physical layer)，實現(xiàn)USB-HS（High Speed）接口需外接高速PHY電

6、路，本設(shè)計采用USB-HS接口。STM32F407集成了10/100Mbit/s以太網(wǎng)控制器，但需外接快速以太網(wǎng)PHY才能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。本設(shè)計選用DP83848作為網(wǎng)絡(luò)物理層芯片。GPIB接口電路模塊主要由GPIB接口控制芯片NAT9914，總線收發(fā)器SN75162、及GPIB標(biāo)準(zhǔn)連接器等構(gòu)成。
　　軟件方面：轉(zhuǎn)換器軟件編寫和編譯環(huán)境為Keil uVision5。在ST公司的Cube庫基礎(chǔ)上編寫了USBTMC協(xié)議，TCP/IP采用