GBT 15946-2008 可编程仪器标准数字接口的高性能协议 概述.pdf
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1、J c s1 7 2 2 0N2 0蝠闺中华人民共和国国家标准G B T15 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 4可编程仪器标准数字接口的高性能协议概述H i g h e rp e r f o r m a n c ep r o t o c o lf o rt h es t a n d a r dd i g i t a li n l e r f a c ef o rp r o g r a m m a b l ei n s t r u m e n t a t i o n-G e n e r a l(I E C6 0 4 8 8 一l:2 0 0 4,H i
2、g h e rp e r f o r m a n c ep r o t o c o lf o rt h es t a n d a r dd i g i t a li n t e r f a c ef o rp r o g r a m m a b l ei n s t r u m e n t a t i o n-P a r tl:G e n e r a l,I D T)2 0 0 8-0 6 3 0 发布2 0 0 9 0 1-0 1 实施宰瞀粥紫瓣警糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会“”。目次前言1总则-1 1 范围1 2目的l,3 接口系统概述2 规范性引用文件3 术语、定义和缩略语3 1
3、系统通用术语3 2 通过接口系统连接的单元-3。3 信号与通道4 功能规范-4 1 功能划分4 2 规定接口功能时所用的符号4 3 源握手(S H)接口功能-4 4 接收方握手(A H)和扩展的接收方握手(A H E)接口功能4 5 讲话者接口功能(T)(包括串行轮询能力)4 6 侦听者接口功能(L)4 7 服务请求(S R)接口功能一4 8 远程本地(R L)接口功能4 9 并行轮询接口功能(P P)一4 1 0 设备清除接口功能(D C)一4 1 I 设备触发(D T)接口功能4 1 2 控制器接口功能(c)4 1 3 远程报文编码和传递一4 1 4 组态(C F)接口功能-5 电气规范5
4、 1 应用5 2 逻辑状态与电气状态的关系-5 3 驱动器要求-5 4 接收器规范-5 5 复合设备负载要求-5 6 接地要求-一5 7 电缆特性-5 8 状态转变的定时值-6 机械规范-6 1应用一6 2 连接器类型一6 3 连接器触点的分配一G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 1 E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 4,oooooooom他博撕趴弘砧u化躬跎的的诬舵柏钮。G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 46 4 设备连接器安装6 5 电缆组件7 系统应用及设计者指南7 1 系统兼容性7 2 数据速率考虑7 3 设备
5、能力7 4“A N D”和“O R”逻辑操作7 5 地址分配-7 6 接口功能典型组合7 7 不能实现的接口报文处理8 系统需求及用户指南8 1 系统兼容性8 2 系统安装需求8 3 地址分配8 4 电缆布线限制-8 5 操作序列指南附录A(资料性附录)附录B(资料性附录)附录C(资料性附录)附录D(资料性附录)附录E(资料性附录)附录F(资料性附录)附录G(资料性附录)附录H(资料性附录)附录I(资料性附录)附录J(资料性附录)附录K(资料性附录)典型仪表系统-握手过程的时间序列接口功能容许的子集一接口报文参考表多线程接口报文:I S O 代码表示法逻辑电路的实现并行轮询序列数据表对接口参数
6、的描述-非互锁传输的保留(h o l d o f f)考虑地址转换标记和接口状态指示器为减小本标准中规定的设备的辐射和传导干扰而推荐的方法诣盯盯盯昭船n化他他佗化玛他他踮弘盯叭刖置G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 4本标准等同采用1 E C6 0 4 8 8 一l:2 0 0 4(英文版)。本标准与该国际标准的主要差异如下:为了方便国内用户使用,进行了部分编辑性修改;按照G B T1 1 2 0 0 0 的要求对标准的格式进行了编排、修改。本标准代替G B Tl5 9 4 6 1 9 9 5。与G B Tl5 9 4 6 19 9 5
7、比较本标准的名称和技术内容作出了调整和编辑性修改:a)新版技术上增加了接口功能这样允许设计者选择非互锁握手传送;b)根据我国的实际使用情况,按照G B T1 12 0 0 0 的规定,根据英文文本对章条号进行了重新排版;c)增加了附录的内容。d)对19 9 5 版中个别编辑性错误进行了修正。本标准的附录A、附录B、附录c、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H、附录I、附录J、附录K 为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第四分技术委员会归口。本标准起草单位:机械工业仪器仪表综合技术经济研究所。本标准起草人:欧阳劲松、郑旭、王玉敏。本标准所
8、代替标准的历次版本发布情况为:G B T1 5 9 4 61 9 9 5。G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 4可编程仪器标准数字接口的高性能协议概述1总则1 1 范围本标准适用于把可编程和不可编程电子测量装置同其他必须的装置和附件互连以组成仪器仪表系统的接口系统。本标准适用于如下仪器系统(或其某些部分)的接口:a)在相互连接的装置之问交换的数据是数字式的(与模拟式相区别);b)可以用同一条连续的总线连接起的设备数目不超过1 5 个;c)互连电缆的传输路径总长度不超过2 0m;d)设备中的数据传输速率不超过80 0 00 0 0B s。本
9、标准的基本功能规范可被用于要求更长的传输距离、连接更多的设备、要求更好的抗干扰能力或者是以上几种情况的组合的数字接口应用。对于这些扩展应用来说,可能需要不同的电气化及机械化规范(例如:对称的电路配置、高阈值逻辑、特殊的连接器或电缆配置等)。本标准也可用于其他仪器系统的元件,如用于仪器系统中的处理器、激励源、显示器、存储器及终端设备等。本标准一般适用于干扰轻微而且外形尺寸有限(系统各组件之间的距离有限)的实验室及生产测试环境。本标准只涉及仪器系统的接口特性,而没有考虑无线电接口规程的设计规格、性能要求和安全要求等。注:关于最后两项,请参阅G B4 7 9 3 1 2 0 0 7 和I E C 6
10、 0 3 5 9:2 0 0 1。本标准中,无需进一步加以区分之处:“系统”一词是指比特并行、字节串行的接口系统,一般包括为实现各设备之间不混淆的数据传递所需的一切电路、电缆、接头、报文库以及控制协议;“设备”或“装置”一词是指接人接口系统上的并通过接口系统来交换信息并符合接口系统定义的任何可编程测量设备或其他产品。本标准的一个主要中心是提出一种通过外部手段把一个独立的装置与其他装置互连起来的接口系统,本标准也可用于一个独立的装置内部各部分之间的连接。1 2目的本标准的目的在于:a)定义一种在有限距离内使用的通用系统;b)规定装置应满足的,不随设备而异的机械化、电气化及功能上的接口要求,以便使
11、这些设备能通过本系统互连并实现确定通信;c)规定与本系统有关的一些名词术语和定义;d)使单独制造出来的装置能连接到一个单一功能系统中;e)允许拥有多种能力的(从最简单的到最复杂的)各种装置同时连接到系统中;f)允许各装置之间能直接通信而不必要求所有报文都经过一个控制单元或中间单元;g)定义一个能对连接到本系统上装置的性能特性加以最少的限制的系统;G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8 1:2 0 0 4h)定义一个能容许在数据速率高低悬殊的情况下进行异步通信的系统;i)定义一个本身价格可以相当低廉而且能把廉价设备互连的系统;j)定义一个易于使用的系统。1 3
12、 接口系统概述1 3 1 接口系统目的接口系统的总目的是在于提供一种有效的通信线路以在互连的设备群之间准确地传递报文。接口系统所传递的报文(信息量)属于下列两大类之一:a)用以管理接口系统本身的报文,以下称之为接口报文(i n t e r f a c em e s s a g e s);b)通过接口系统互相连接起来的各设备所使用的报文,接1 3 系统只传递这些报文但却并不直接使用或处理这些报文,以下称这类报文为设备相关报文(d e v i c e d e p e n d e n tm e s s a g e s)。注:设备相关报文的详细规定不在本标准范围内。1 3 2 基本通信能力一种有效的通
13、信联络需要三种基本功能元件来组织并管理在设备之间互相交换的信息流:a)一个作为侦听者(1 i s t e n e r)的设备;b)一个作为讲话者(t a l k e r)的设备;c)一个作为控制者(c o n t r o l l e r)的设备。在本标准所述的接口系统的上下文中:a)一个具有侦听能力的设备能够由一个接口报文来寻址,以接收来自连接到接口系统的另一个设备的设备相关报文。b)一个具有讲话能力的设备能够由一个接口报文来寻址,以向连接到接口系统的另个设备发出设备相关报文。c)一个具有控制能力的设备能够对其他设备寻址,令它们侦听或讲话。此外,此设备还能发出接口报文来命令执行其他设备内的一些
14、规定动作。一个只有这种能力的设备既不发送也不接收设备相关报文。注:控制器这个词在本标准的使用严格适用于接I:1 系统的管理(控制),不包含在数据处理环境中这个词所特有的更多能力。进一步对控制器的分类见第4 章,以区分与接口系统相关的控制器能力的不同类型。在通过接口系统互连的各设备中,侦听者、讲话者及控制者三种能力可以单独发生或以任何组合发生,如图1 所示。除基本的侦听者、讲话者及控制者功能之外,系统还提供接口报文以实现下列操作:a)当一个(具有讲话者功能的)设备要求某种动作时可由控制器通过发送服务请求报文来发起一个串行轮询序列。于是,控制器将依次获得所有设备的状态字节以确定要求的服务。b)在控
15、制器要求时,并行轮询功能使一个设备同其他几个设备同时发送一个状态信息(请求服务)比特。为了响应轮询而给一特殊设备分配一条数据传输线路可以通过接口报文来实现。c)在从控制器得到命令时,设备清除和设备触发功能使设备能被初始化或被触发。清除或触发可以在一个系统中几个选定的设备或所有设备同时发生。d)远程本地控制功能使一个设备能够接收来自总线的编程数据、本地数据(例如面板控制)或者两者。G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 4图1接口能力及总线结构1 3 3 报文路径及总线结构接口系统包括一组1 6 根信号线,用于在互连的各设备间传递所有信息、接口
16、报文和设备相关报文。报文可以在一根或一组信号线上编码这取决于特殊的报文内容及其与接口系统的关系。总线结构由三组信号线组成:a)数据总线,由八根信号线组成;b)数据字节传递控制总线,由三根信号线组成;c)通用接口管理总线由五根信号线组成。图l 示出基本通信路径。G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 4一组八根接口信号线传输所有七比特接口报文及设备相关报文D 1 0 1(D A T AI N P U TO U T P U1);D 1 0 8(D A T AI N P U TO U T P U8)在D I O 信号线上,报文字节以位一并行字节一串
17、行格式,异步地,通常以双向模式进行传输。注:必要时一个报文可以在一根D I O 信号线上传输。一组三根接口信号线用于把D I O 线上的每个数据字节从一个讲话者或一个控制器传递到一个或多个侦听者:a)数据有效(D A V)用来表示在D I O 信号线上信息的情形(可用性和有效性)。b)未准备好接收数据(N R F D)用来表示设备接收数据的准备情况或(由数据发送源)向所有接收器指示数据传输能支持非互锁握手循环。c)未接收数据(N D A c)用来表示设备接收数据的情况。D A V、N R F D、N D A C 三根信号线工作于所谓三线(互锁)握手过程或非互锁握手过程以传递通过接口的每个数据字
18、节。五条接口信号线用来管理通过接口的有序信息流:a)注意(A T N)用来(由一个控制器)规定应如何解释D I O 信号线上的数据并规定哪些设备应对数据作出响应。b)接口清除(I F C)用来(由一个控制器)把接口系统(它的若干部分包含在所有互连的设备之中)置于一已知的静止状态。c)服务请求(S R Q)用来(由一个设备)表示需要注意并请求中断当前事件序列。d)远程使能(R E N)(由一个控制器)连同其他报文用于使能或禁止具有相应远程控制能力的一个或多个本地控制。e)结束或识别(E O I)用来(由一个讲话者)表示由多个字节组成的一个传输序列结束,或者(由一个控制器)与A T N 一齐执行一
19、次轮询序列。1 3 4 接口系统元件本接口系统的主要元件有:功能元件;电气元件;机械元件。每一种元件将在后面的条中分别给予描述。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。G B4 7 9 3 12 0 0 7 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第l 部分:通用要求(I E C6 1 0 101 二2 0 0 1 1 D T)I E C6 0 3 5 9:2 0 0
20、1电子测量设备性能特性表示I E C6 0 0 6 8:l9 9 2 基本环境试验方法第2 部分:试验A N S IX 3 4:1 9 9 6 美国信息交换用七位码字符集标准代码M I S T D2 0 2 F:1 9 9 6 电子和电气元件测试方法4G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 43 术语、定义和缩略语对于操作规程建议,使用下面的术语和定义。对于本章没有定义的术语应参考I E E E 标准术语的权威字典第7 版。3 1 系统通用术语3 1 1兼容性c o m p a t i b i l i t y当设备按照本标准的规定而设计时,无
21、需加以改动即可相互连接和使用的程度(例如:机械、电气、功能)。3 1 2握手循环h a n d s h a k ec y c l e借助于状态和控制信号通过接口来传递每一个数据位的过程。所谓连锁就是指事件的一种固定序列,在此序列中的一个事件应出现在下一个事件出现之前。弓1 3接口i n t e r f a c e考虑的系统与另一系统(或系统的某些部分)之间的公共边界,信息通过该公共边界传递。3 1 4接口系统i n t e r f a c es y s t e m为了能实现一组设备之间的通信,需要一组设备无关的机械、电气和功能元件。如电缆、接头、驱动器及接收器电路、信号线的说明、定时及控制惯例
22、、以及功能逻辑电路等,都是典型的系统元件。3 1 5本地控制l o c a lc o n t r o l设备接受编程的另一种方式即通过其本地(面板或背板)控制来接受编程以使设备能执行各种任务(亦称为手动控制J。3 1 6可编程p r o g r a m m a b l e设备的一种特性,即能接收数据来改变其内部电路状态以执行一个或多个特定任务。3 1 7远程控制r e m o t ec o n t r o l设备接受编程的一种方式,即通过其电气接口连接来接受编程以使设备能执行不同的任务。3 1 8系统s y s t e m一组通过执行规定的功能而实现给定的目标而组合在一起的互连的元件。3 2
23、通过接口系统连接的单元3 2 1可编程测量装置p r o g r a m m a b l em e a s u r i n ga p p a r a t u s一种根据从系统得到的命令执行所规定的操作并能向系统传输测量结果的测量装置。3 2 2终端单元t e r m i n a lu n i t接于考虑的接口系统端点的一个装置,借助于它可实现一个考虑的接口系统与另一个外部接口系统之间的连接(必要时,还包括代码转译)。5G B T1 5 9 4 6-2 0 0 8 I E C6 0 4 8 8-1:2 0 0 43 3 信号与通道3 3 1双向总线b i d i r e c t i o n a
24、lb u s任何一个设备用来做双向传输报文之用的总线,即输入和输出。3 3 2位并行b i tp a r a l l e l同时出现在一组信号线上的一组数据位,用来传递信息。并行位中的各数据可以同时活动有如一个群体(字节),或者分别独立活动有如几个独立的数据位。3 3 3总线b u s接口系统使用的连接若干个设备,并通过总线传递报文的一条或一组信号线。3 3 4字节b y t e作为一个单元而工作的一组相邻的二进制数字通常短于计算机的一个字长(往往暗指b i t 的一群)。3 3 5字节串行b y t es e r i a l由位并行编成的数据字节的序列用来在一公共总线上传输信息。3 3 6高
25、态h i g hs t a t e相对而言较高的正的电乎,用以表明两个二进制逻辑状态之一所关联的特定报文内容。3 3 7低态l o ws t a t e相对而言较低的正的电平,用以表明两个二进制逻辑状态之一所关联的特定报文内容。3 3 8信号s i g n a l信息的物理表现。注:在本标准中这是指通常在一般意义下称之为“信号”的一种狭义的定义,并在下文中都是指数字式电信号而言。3 3 9信号电平s i g n a ll e v e l与任意参考幅值相比的信号的幅值。3 3 1 0信号线s i g n a ll i n e接口系统中的一组信号导线用来在互连的设备之间传递报文。3 3 1 1信号
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