IEEE-488

conectores de apilación IEEE 488

IEEE 488 es una especificación de bus de interfaz multimaestro paralela de comunicaciones digitales de corto alcance de 8 bits desarrollada por Hewlett-Packard como HP-IB (Hewlett -Bus de interfaz de Packard). Posteriormente se convirtió en el tema de varios estándares y se conoce genéricamente como GPIB (Bus de interfaz de propósito general).

Aunque el bus se creó a fines de la década de 1960 para conectar equipos de prueba automatizados, también tuvo cierto éxito durante las décadas de 1970 y 1980 como bus periférico para las primeras microcomputadoras, en particular el Commodore PET. Los estándares más nuevos han reemplazado en gran medida al IEEE 488 para el uso de computadoras, pero algunos equipos de prueba todavía lo usan.

Orígenes

A fines de la década de 1960, Hewlett-Packard (HP) fabricó varios instrumentos de prueba y medición automatizados, como multímetros digitales y analizadores lógicos. Desarrollaron el HP Interface Bus (HP-IB) para facilitar la interconexión entre instrumentos y controladores (computadoras y otros instrumentos).

El bus fue relativamente fácil de implementar usando la tecnología en ese momento, usando un bus paralelo simple y varias líneas de control individuales. Por ejemplo, el programador de fuente de alimentación HP 59501 y el actuador de relé HP 59306A eran periféricos HP-IB relativamente simples implementados en TTL, sin necesidad de un microprocesador.

HP licenció las patentes de HP-IB por una tarifa nominal a otros fabricantes. Se hizo conocido como el bus de interfaz de propósito general (GPIB) y se convirtió en un estándar de facto para el control de instrumentos industriales y automatizados. A medida que GPIB se hizo popular, varias organizaciones de estándares lo formalizaron.

Estándares

En 1975, el IEEE estandarizó el bus como Interfaz digital estándar para instrumentación programable, IEEE 488; fue revisado en 1978 (produciendo IEEE 488-1978). El estándar se revisó en 1987 y se volvió a designar como IEEE 488.1 (IEEE 488.1-1987). Estos estándares formalizaron los parámetros mecánicos, eléctricos y de protocolo básico de GPIB, pero no dijeron nada sobre el formato de los comandos o datos.

En 1987, IEEE introdujo códigos estándar, formatos, protocolos y comandos comunes, IEEE 488.2. Se revisó en 1992. IEEE 488.2 proporcionaba sintaxis básica y convenciones de formato, así como comandos independientes del dispositivo, estructuras de datos, protocolos de error y similares. IEEE 488.2 basado en IEEE 488.1 sin reemplazarlo; el equipo puede cumplir con IEEE 488.1 sin seguir IEEE 488.2.

Si bien IEEE 488.1 definía el hardware e IEEE 488.2 definía el protocolo, todavía no había un estándar para los comandos específicos del instrumento. Los comandos para controlar la misma clase de instrumento, por ejemplo, multímetros, variaban entre fabricantes e incluso modelos.

La Fuerza Aérea de los Estados Unidos y, posteriormente, Hewlett-Packard, reconocieron que esto era un problema. En 1989, HP desarrolló su Lenguaje de medición de prueba (TML) o Lenguaje de sistemas de prueba y medición (TMSL), que fue el precursor de los Comandos estándar para instrumentación programable (SCPI), introducido como estándar de la industria en 1990. SCPI agregó comandos genéricos estándar y una serie de clases de instrumentos con los correspondientes comandos específicos de clase. SCPI exigía la sintaxis IEEE 488.2, pero permitía otros transportes físicos (no IEEE 488.1).

El IEC desarrolló sus propios estándares en paralelo con el IEEE, con IEC 60625-1 e IEC 60625-2 (IEC 625), luego reemplazado por IEC 60488.

National Instruments presentó una extensión compatible con versiones anteriores de IEEE 488.1, originalmente conocida como HS-488. Aumentó la tasa de datos máxima a 8 Mbyte/s, aunque la tasa disminuye a medida que se conectan más dispositivos al bus. Esto se incorporó al estándar en 2003 (IEEE 488.1-2003), a pesar de las objeciones de HP.

En 2004, IEEE e IEC combinaron sus respectivos estándares en un "Dual Logo" Estándar IEEE/IEC IEC 60488-1, Estándar para el protocolo de mayor rendimiento para la interfaz digital estándar para instrumentación programable - Parte 1: General, reemplaza a IEEE 488.1/IEC 60625-1 y IEC 60488-2, Parte 2: Códigos, formatos, protocolos y comandos comunes, reemplaza a IEEE 488.2/IEC 60625-2.

Características

IEEE 488 es un bus eléctricamente paralelo de 8 bits que emplea dieciséis líneas de señal (ocho se utilizan para la transferencia de datos bidireccional, tres para el protocolo de enlace y cinco para la gestión del bus), además de ocho líneas de retorno a tierra.

El bus admite 31 direcciones de dispositivos principales de cinco bits numeradas del 0 al 30, asignando una dirección única a cada dispositivo en el bus.

El estándar permite que hasta 15 dispositivos compartan un solo bus físico de hasta 20 metros (66 pies) de longitud total del cable. La topología física puede ser lineal o en estrella (bifurcada). Los extensores activos permiten buses más largos, con hasta 31 dispositivos teóricamente posibles en un bus lógico.

Las funciones de control y transferencia de datos están lógicamente separadas; un controlador puede dirigirse a un dispositivo como "hablador" y uno o más dispositivos como "oyentes" sin tener que participar en la transferencia de datos. Es posible que varios controladores compartan el mismo bus, pero solo uno puede ser el "Controller In Charge" a la vez

En el protocolo original, las transferencias utilizan un protocolo de enlace listo-válido-aceptado entrelazado de tres hilos. La velocidad de datos máxima es de aproximadamente un megabyte por segundo. La última extensión HS-488 relaja los requisitos de protocolo de enlace y permite hasta 8 Mbyte/s. El dispositivo participante más lento determina la velocidad del autobús.

Conectores

IEEE 488 especifica un conector de microcinta diseñado por Amphenol de 24 pines. Los microconectores de cinta tienen una carcasa de metal en forma de D, pero son más grandes que los conectores D-subminiatura. A veces se denominan "conectores Centronics" después del conector de cinta micro de 36 pines que Centronics usó para sus impresoras.

Una característica inusual de los conectores IEEE 488 es que suelen utilizar un conector de "doble cabeza" diseño, con macho por un lado y hembra por el otro. Esto permite apilar conectores para facilitar la conexión en cadena. Las consideraciones mecánicas limitan la cantidad de conectores apilados a cuatro o menos, aunque una solución alternativa que involucre el soporte físico de los conectores puede solucionar esto.

Se mantienen en su lugar mediante tornillos, ya sea 6-32 UNK (ahora en gran parte obsoletos) o roscas métricas M3.5×0.6. Las primeras versiones del estándar sugerían que los tornillos métricos se ennegrecieran para evitar confusiones con las roscas UTS incompatibles. Sin embargo, en la revisión de 1987 esto ya no se consideró necesario debido al predominio de las roscas métricas.

El estándar IEC 60625 prescribe el uso de conectores D-sub en miniatura de 25 pines (los mismos que se usan para el puerto paralelo en los PC IBM compatibles). Este conector no obtuvo una aceptación significativa en el mercado frente al conector de 24 pines establecido.

Capacidades

Puerto IEEE-488 con capacidades listadas en un analizador de espectro.

Más información ver Tektronix.

Usar como interfaz de computadora

National Instruments GPIB controlador para PC ISA bus

HP 7935 disco drive HP-IB Panel

Los diseñadores de HP no planearon específicamente que IEEE 488 fuera una interfaz periférica para computadoras de propósito general; la atención se centró en la instrumentación. Pero cuando las primeras microcomputadoras de HP necesitaban una interfaz para periféricos (unidades de disco, unidades de cinta, impresoras, trazadores, etc.), HP-IB estaba disponible y se adaptaba fácilmente al propósito.

Los productos informáticos de HP que utilizaban HP-IB incluían la serie HP 80, la serie HP 9800, la serie HP 2100 y la serie HP 3000. Los periféricos de computadora HP que no utilizaban la interfaz de comunicación RS-232 a menudo usaban HP-IB, incluidos los sistemas de disco como la HP 7935. Algunas de las calculadoras de bolsillo avanzadas de HP de la década de 1980, como la HP-41 y la HP-71B serie, también tenía capacidades IEEE 488, a través de un módulo de interfaz opcional HP-IL/HP-IB.

Otros fabricantes también adoptaron GPIB para sus computadoras, como con la línea Tektronix 405x.

La gama de ordenadores personales Commodore PET (presentada en 1977) conectaba sus periféricos mediante el bus IEEE 488, pero con un conector de borde de tarjeta no estándar. Las siguientes máquinas de 8 bits de Commodore utilizaron un bus serie cuyo protocolo se basaba en IEEE 488. Commodore comercializó un cartucho IEEE 488 para VIC-20 y Commodore 64. Varios proveedores externos de periféricos Commodore 64 fabricaron un cartucho para el C64 que proporcionó una interfaz derivada de IEEE 488 en un conector de borde de tarjeta similar al de la serie PET.

Con el tiempo, estándares más rápidos y completos, como SCSI, reemplazaron a IEEE 488 para el acceso periférico.

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  Rear del conector Commodore CBM-II que muestra el borde de la tarjeta IEEE 488 puerto

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  Rear del disco de disquete Commodore SFD 1001 con el puerto IEEE 488

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  Rear de un osciloscopio digital Tektronix TDS 210 con puerto IEEE 488

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  Vista trasera de un Keysight 34970A data acquisition chassis / multimeter

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  Interfaz C64

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  Acorn IEEE 488 Interfaz

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  USB GPIB Conversor

Comparación con otros estándares de interfaz

Electricamente, IEEE 488 usaba una interfaz de hardware que podía implementarse con alguna lógica discreta o con un microcontrolador. La interfaz de hardware permitió que los dispositivos fabricados por diferentes fabricantes se comunicaran con un solo host. Dado que cada dispositivo generaba las señales de protocolo de enlace asincrónicas requeridas por el protocolo de bus, los dispositivos lentos y rápidos podían combinarse en un bus. La transferencia de datos es relativamente lenta, por lo que se ignoran los problemas de la línea de transmisión, como la coincidencia de impedancia y la terminación de la línea. No había ningún requisito de aislamiento galvánico entre el bus y los dispositivos, lo que creaba la posibilidad de que los bucles de tierra causaran ruido adicional y pérdida de datos.

Físicamente, los conectores y el cableado IEEE 488 eran resistentes y se sujetaban con tornillos. Si bien los conectores físicamente grandes y resistentes eran una ventaja en las instalaciones industriales o de laboratorio, el tamaño y el costo de los conectores eran una desventaja en aplicaciones como las computadoras personales.

Aunque las interfaces eléctricas y físicas estaban bien definidas, no había un conjunto de comandos estándar inicial. Los dispositivos de diferentes fabricantes pueden usar diferentes comandos para la misma función. Algunos aspectos de los estándares del protocolo de comando no se estandarizaron hasta los comandos estándar para instrumentos programables (SCPI) en 1990. Las opciones de implementación (por ejemplo, el manejo del final de la transmisión) pueden complicar la interoperabilidad en dispositivos anteriores a IEEE 488.2.

Los estándares más recientes, como USB, FireWire y Ethernet, aprovechan la disminución de los costos de la electrónica de interfaz para implementar estándares más complejos que brindan un mayor ancho de banda. Los conectores multiconductores (datos en paralelo) y el cable blindado eran intrínsecamente más costosos que los conectores y el cableado que se podían usar con estándares de transferencia de datos en serie como RS-232, RS-485, USB, FireWire o Ethernet. Muy pocas computadoras personales o periféricos del mercado masivo (como impresoras o escáneres) implementaron IEEE 488.