多總線儀器程控接口轉換器研制.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換器研制”。由于筆者單位目前的半導體電路測試生產線新舊儀器并存，各類儀器所配備的GPIB、LAN、USB等總線接口類型繁多，使得測試平臺統一困難，且對自動測試系統的易用性及穩(wěn)定性也有影響。因此開發(fā)多總線儀器程控接口轉換器，實現USB/LAN-GPIB總線接口的轉換，對于筆者單位的科研生產測試具有較高的實用價值。
　　目前國內外較為成熟的USB/LAN-GPIB接口轉換的解決方案，如

2、USB-GPIB接口轉換器和LAN-GPIB接口轉換器類的產品還相對較少，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轉換接口82357和LAN-GPIB接口轉換器E5810A，以及美國國家儀器公司(NI)的GPIB-ENET/1000和GPIB-USB-HS接口轉換器，這些接口轉換器價格均在500美元到1200美元（約合人民幣3000元至8000元）范圍內。此外，上述各類國外公司產品均僅僅只有單一的兩種接口

3、的轉換功能，不能實現多種接口到GPIB接口轉換的功能，在自動測試平臺組建，外場試驗等實際應用中不便于使用和攜帶。而目前國內廠家所研發(fā)的同類產品也基本以逆向仿制以上美國公司產品為主，穩(wěn)定性較差且無知識產權。因此自主研發(fā)USB/LAN-GPIB總線接口轉換器既可節(jié)約科研經費，也可規(guī)避知識產權問題。
　　該科研項目的研究目的是實現USB/LAN-GPIB總線接口轉換器的研制設計，實現測控機通過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，同時滿足測試生產線及外場試驗的各類需求。
　　本文詳細論述了USB/LAN-GPIB接口轉換器的基本設計原理及總體設計方案，硬件和軟件設計三個方面的內容。使用單片機STM32F407設計的USB/LAN-GPIB接口轉換器，是將具有GPIB接口的可程控儀器通過USB接口、或LAN接口與測控機相連，該轉換器使用的是標準的USB接口、LAN接口、GPIB接口，通過該轉

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

6、路，本設計采用USB-HS接口。STM32F407集成了10/100Mbit/s以太網控制器，但需外接快速以太網PHY才能實現網絡功能。本設計選用DP83848作為網絡物理層芯片。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標準連接器等構成。
　　軟件方面：轉換器軟件編寫和編譯環(huán)境為Keil uVision5。在ST公司的Cube庫基礎上編寫了USBTMC協議，TCP/IP采用