GPIB

Was ist ein GPIB?

GPIB (General Purpose Interface Bus) ist ein Kommunikationsstandard, der den Austausch von Signalen (sogenannte Schnittstelle) zwischen Informationsgeräten ermöglicht.

GPIB-Kabel werden häufig für die Verbindung zwischen PCs und Instrumenten zur Instrumentensteuerung verwendet und sind ein interner Standard von Hewlett-Packard (HP), der in den 1960er Jahren entwickelt und 1975 vom US-amerikanischen Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) genehmigt wurde und heute ein internationaler Standard ist, IEEE 488 und IEEE 488.2. 488.2 ist eine internationale Norm.

Viele Messgeräte sind standardmäßig mit einer GPIB-Schnittstelle ausgestattet und werden universell für die Kommunikation mit allen Arten von Geräten verwendet, z. B. Messsysteme mit PCs und anderen Informationsgeräten. Über die GPIB-Schnittstelle auf der PC-Seite können bis zu 15 Geräte mit unterschiedlichen Kommunikationsgeschwindigkeiten angeschlossen werden, darunter auch PCs. In diesem Fall hängt die Gesamtkommunikationsgeschwindigkeit jedoch von dem langsamsten Gerät ab.

Anwendungen des GPIBs

GPIB wird häufig verwendet, insbesondere bei konventionellen Modellen, um Messgeräte anzuschließen, die von einem PC (Personal Computer) zur automatischen Steuerung und Auswertung softwaregesteuert werden können.

GPIB hat eine ausgezeichnete Störfestigkeit und bietet eine sehr zuverlässige Kommunikation. Es wird häufig in Messgeräten eingesetzt (die eine strenge Kontrolle erfordern), um die elektrischen Eigenschaften als Referenz bei der Charakterisierung von Produkten zu bewerten. So werden z. B. Funktionsgeneratoren und Elektrometer in Kombination zur Messung von Potenzialen und Strömen in der elektrochemischen Messtechnik und der Oberflächentechnik eingesetzt.

Preisgünstige Messgeräte sind häufig mit serieller RS-232C-Kommunikation ausgestattet, während High-End-Geräte aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und der hohen Kommunikationsgeschwindigkeit häufig GPIB verwenden.

Funktionsweise von GPIB

Die Funktionsweise von GPIB besteht darin, dass mehrere Geräte sternförmig oder in Reihe geschaltet werden können und dass durch einfaches Anschließen von Kabeln eine Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Messgeräten mit hervorragender Störfestigkeit gesteuert werden kann. Andere Kommunikationsstandards, wie z.B. RS-232C, erfordern eine separate Schnittstelle oder einen Switching Hub.

Dies wird durch die spezielle Steckerform des GPIBs ermöglicht. Sie hat eine kombinierte Stecker- und Buchsenstruktur und besteht aus 16 Signalleitungen, die sich aus acht Datenbussen, fünf Verwaltungsbussen und drei Handshake-Bussen zusammensetzen. Über GPIBs angeschlossene Geräte, die Daten senden, werden als Talker und solche, die Daten empfangen, als Listener bezeichnet. Der Talker ist das Gerät, das die Daten überträgt, und der Listener ist das Gerät, das die Daten empfängt.

Ein einzelnes Gerät kann sowohl die Rolle des Talkers als auch des Listeners spielen, jedoch nicht gleichzeitig. In diesem Fall findet die Kommunikation im Wechsel zwischen Senden und Empfangen statt. Ein Gerät, das die Rolle des Sprechers und des Hörers übernimmt, wird als Controller bezeichnet, und im Allgemeinen übernimmt ein PC diese Rolle. Daten und Befehle werden mit dem Controller im ASCII-Format ausgetauscht.

Die GPIB-Karte hat in diesem Zusammenhang die Aufgabe, Datenkollisionen zwischen den Geräten auf den GPIB-Bus-Kommunikationsleitungen zu verhindern. In dieser Rolle wird der GPIB-Board-Controller in der Praxis eingesetzt, indem er die Anzahl der Geräte, die Daten senden können, auf ein einziges beschränkt, das immer eine feste Routineoperation ausführt.

Weitere Informationen zu GPIB

1. Vergleich mit LAN und USB

In letzter Zeit gibt es immer mehr neue Modelle, die Messgeräte über Kommunikationsstandards wie LAN und USB ansteuern können. Insbesondere LAN hat nicht die Beschränkungen von GPIBs, wie z.B. eine maximale Anzahl von 15 Einheiten oder eine Entfernungsgrenze von 4 m zwischen Messgeräten, so dass es z.B. möglich ist, Messauswertungen per Fernverbindung zwischen verschiedenen Standorten oder per LAN-Verbindung von zu Hause zum Labor durchzuführen, wenn man online arbeitet.

USB hingegen kann in Verbindung mit einem Hub für den Anschluss von bis zu 127 Geräten verwendet werden, ist aber die einfachste Verbindung und bietet den Komfort, dass die Kommunikation einfach durch den Anschluss eines USB-Kabels gesteuert werden kann, auch ohne Kenntnis von IP-Adressen oder anderen kommunikationsbezogenen Fragen. Allerdings werden sowohl LAN als auch USB hauptsächlich von relativ neuen Modellen in der Messgeräteindustrie unterstützt, und einige herkömmliche Messgeräte unterstützen sie nicht, so dass es notwendig ist, je nach den zu bewertenden Gegenständen und dem Modell unterschiedliche Modelle zu verwenden.

USB 2.0- und LAN-Hochgeschwindigkeitsbusse sind in Bezug auf die Kommunikationsgeschwindigkeit überlegen, aber im Allgemeinen ist die für die Messung und Datenverarbeitung in Messgeräten erforderliche Verarbeitungsgeschwindigkeit häufiger der geschwindigkeitsbegrenzende Faktor. Insbesondere bei der Verarbeitung von modulierten Wellenformen auf Spektrumanalysatoren usw., wo die Datenmenge sehr groß ist, sind erhebliche Unterschiede in der Busgeschwindigkeit festzustellen.

2. IEEE488 und IEEE488.2

IEEE488.2 ist ein Superset-Standard, der IEEE488 umfasst, in dem keine Befehle, Datenformate oder Abfragen spezifiziert wurden, sondern nur grundlegende Kommunikationsprotokolle und Spezifikationen für elektrische und mechanische Kommunikationsschnittstellen.

IEEE 488.2, als Obermenge von IEEE 488, spezifiziert ebenfalls Befehle und Datenformate und hat einen stärkeren Schwerpunkt auf Kommunikationsstandards zwischen Messgeräten und Informationsgeräten.