基于FPGA的GPIB總線(xiàn)接口IP核設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題目：　　　　基于FPGA的GPIB總線(xiàn)接口IP核設(shè)計(jì)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　專(zhuān)業(yè)：電子信息工程1前言部分（闡明課題的研究背景和意義）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多現(xiàn)代化的系統(tǒng)，例如龐大的通信網(wǎng)、復(fù)雜的過(guò)程控制、反應(yīng)快速的武器系統(tǒng)等等，它們的研制、調(diào)試、維修等工作，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的依賴(lài)性很強(qiáng)。測(cè)試系統(tǒng)需要GPIB(通用接口總線(xiàn))控制器，而控制器本質(zhì)上是協(xié)議轉(zhuǎn)換器。用戶(hù)給計(jì)算機(jī)輸入特定命令，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序向掛接在PCI/ISA總線(xiàn)上的控制器發(fā)起一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)交易?？刂破鲃t把交易中所得到的數(shù)據(jù)

2、轉(zhuǎn)換成一個(gè)符合GPIB協(xié)議的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，這樣用戶(hù)就可以通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的操作來(lái)控制掛接在GPIB母線(xiàn)上的各個(gè)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行控制。GPIB雖然己經(jīng)有了很長(zhǎng)的歷史，但是這種測(cè)量總線(xiàn)方便易用，組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)方便，而且費(fèi)用低廉。雖然近來(lái)出現(xiàn)了VXI等更加快速先進(jìn)的測(cè)試總線(xiàn)，但他們大多昂貴而又麻煩，大多是插卡式的。所以，GPIB總線(xiàn)在使用臺(tái)式機(jī)組建測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)候有不可替代的作用。此外，在很多對(duì)測(cè)試速度要求不高，測(cè)試儀器的體積不作要求的情況下，GPIB總線(xiàn)也有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。而GPIB控制芯片(NAT9914)是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵芯片，因

3、此對(duì)GPIB控制芯片有一定的需求量。集成電路的飛速發(fā)展使得它在各行各業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越大的重要性。特別是ASIC技術(shù)的發(fā)展，用FPGA/CPLD對(duì)各類(lèi)芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，再在底層對(duì)FPGA進(jìn)行布線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用芯片的功能己經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。此課題的研究，正是針對(duì)ASIC的發(fā)展而開(kāi)展的。設(shè)計(jì)基于FPGA芯片的GPIB接口的IPCore不僅量身定做，不浪費(fèi)資源，而且通用性極強(qiáng)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，儀器研發(fā)人員拿來(lái)稍作修改就可以應(yīng)用。有了IEEE-488協(xié)議的IP核，再加上以后繼續(xù)深入的研發(fā)，就能實(shí)現(xiàn)測(cè)控領(lǐng)域的NAT9914芯片的自主化，所以

4、用FPGA實(shí)現(xiàn)GPIB接口芯片有一定的意義和價(jià)值。本課題正是基于這樣的契機(jī)以及業(yè)界的需求而決定選用FPGA實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立自主的GPIB控制器。2主題部分（闡明課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，以及對(duì)這些問(wèn)題的評(píng)述）綜觀現(xiàn)今市場(chǎng)上的測(cè)試儀器，不難發(fā)現(xiàn)GPIB總線(xiàn)有重要的作用，國(guó)外目前只有德州儀器(TI)、NATIONALINSTRUMENT(NI)和NEC三家公司生產(chǎn)基于IEEE-488協(xié)議的GPIB控制器芯片，主要以NI公司生產(chǎn)的ENET-GPIB和GPIB控制器為代表，但價(jià)格昂貴，單用戶(hù)系統(tǒng)控制器也要兩千美金，多用戶(hù)系統(tǒng)的控制器更

5、是高達(dá)兩萬(wàn)美金。在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)己經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng);電子科技大學(xué)CAT實(shí)驗(yàn)室也推出了ENET-GPIB和GPIB控制器;復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、四川大學(xué)等一批高校，也開(kāi)發(fā)了一批新的實(shí)驗(yàn)儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研。鑒于此，國(guó)內(nèi)在組建GPIB測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，核心技術(shù)方面完全受制于以上廠商，這對(duì)整個(gè)國(guó)內(nèi)測(cè)試領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展以及軍事等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用都會(huì)有不同程度的負(fù)囪影響[xUJ0隨看最近兒年EDA等新技術(shù)的小斷引入，以及CPLD/FPGA等新型器件的廣泛應(yīng)用，無(wú)論是在理論創(chuàng)新層面還是在工程需求方面都完全有必要而且也具備可能實(shí)現(xiàn)GP

6、IB控制器的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)研發(fā)。所以，開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)的同類(lèi)產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)意義是十分明顯的。3總結(jié)部分（將全文主題進(jìn)行扼要總結(jié)，提出自己的見(jiàn)解并對(duì)進(jìn)一步的發(fā)展方向做出預(yù)測(cè)）IEEE488協(xié)議于70年代成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，80年代成為我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于在產(chǎn)生時(shí)代受軟件因素的影響，在我國(guó)沒(méi)有得到很好的應(yīng)用，導(dǎo)致許多實(shí)驗(yàn)或測(cè)試儀器處于低功能使用狀態(tài)，極大地造成GPIB儀器資源的浪費(fèi)。其根本原因，沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單、通用的軟件平臺(tái)。本課題設(shè)計(jì)的GPIB接口系統(tǒng)，利用已有的可視化軟件開(kāi)發(fā)集成環(huán)境作為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，使測(cè)試系統(tǒng)的軟件編制工作極其簡(jiǎn)單。Vis

7、ualBasic本身是一套簡(jiǎn)單易用的編程工具，它提供了友好的圖形界面、即時(shí)的編程提示，使原有的BASIC程序員快速成為Windows下的程序開(kāi)發(fā)者成為可能。我們將整個(gè)接口系統(tǒng)在VisualBasic下，利用ActiveX技術(shù)，以Gpib控制器控件進(jìn)行映射。ActiveX控件從根本上說(shuō)，是一些可復(fù)用的可執(zhí)行代碼，用OOP方法可以建立基于對(duì)象的軟件部件，利用ActiveX技術(shù)可以把已創(chuàng)建的基于對(duì)象的部件組合起來(lái)。也就是OOP關(guān)心的是創(chuàng)建對(duì)象，而ActiveX關(guān)心的是使對(duì)象在一起工作。Gpib控制器控件將連接在總線(xiàn)上的物理設(shè)備，以邏輯

8、設(shè)備(虛擬儀器)進(jìn)行映射，并對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行有效的管理。它使組建測(cè)試系統(tǒng)的工程師，進(jìn)行測(cè)試軟件編制時(shí)，不必再考慮接口系統(tǒng)內(nèi)部具體如何工作，而只需了解一下線(xiàn)路連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以花費(fèi)更多的精力設(shè)計(jì)軟件來(lái)組織整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行和對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。本接口系統(tǒng)借助Vis