過去二十年來，有兩種儀器控制匯流排：RS-232序列匯流排，主要用來控制科學和分析儀測，而「IEEE 488通用介面匯流排」（GPIB），則主要用來控制傳統測試及測量的裝備。

RS-232連接埠已很快地被應用在全球的桌上型電腦和筆記型電腦上，而透過GPIB來控制儀器則需使用特殊的控制器硬體。當考慮選擇儀器控制硬體時，許多科學家和工程師經常只依據價格做出決定，不正確地將GPIB介面，以及所有的控制器都假設為日常商品。

在本文中，會檢驗GPIB控制器硬體的三種關鍵差異，而硬體及軟體功能可以在測試及測量系統的所有領域獲得重大的改善，從更具產能到有效的應用程式開發、快速及更可靠的應用程式執行、到更簡便地除錯和維修都將詳細解釋。

三大關鍵差異@內文:在為儀器控制系統購買GPIB控制器時，需考量該GPIB控制器是否能在三個關鍵領域提供利益，並協助在系統的生命週期中節省時間和金錢，從開發到生產和維修皆然。這三大領域分別是：

效能

更大的硬體總傳輸量和更高的最佳化的驅動程式軟體，可以在更短的時間內執行更多測試，增加整體的效率，並協助建立更多產品和產生更多收益。

可靠性

硬體和軟體的可靠性能給予工程師信心，讓工程師知道該系統可以無錯誤地長期執行而不會中斷。這種可靠性造成了更少的停機時間，並可同時節省時間及金錢。

產能

設定、疑難排解和除錯工具，既成事實的業界標準應用程式設計介面（API）有超過20年沒改變了，而許多功能中最廣的作業系統支援也能提供更具產能的開發環境，確保工程師可以最少的時間和努力建立應用程式，不僅可節省寶貴的時間，更可以快速引進產品。

本文接下來會將焦點放在GPIB控制器硬體的這三大關鍵領域，並分析正確的GPIB上每一種硬體和軟體所具備的特別功能。此外，本文並提供了對於其他GPIB硬體產品的比較，並檢驗正確的GPIB解決方案優點，包括時間和金錢。

下文雖然將這三種領域分開討論，但基本上是無法將它們完全區分的。例如，為了讓一驅動程式提供高可靠性及健全性，它可能會產生額外的內部經常支出，而對效能發生負面的影響。擁有最佳的GPIB軟體和硬體結合，就等於擁有提供效能、可靠性及產能最佳化平衡的功能。

效能

當判斷GPIB硬體的整體效能時，最明顯的規格就是主機板總傳輸量的分級。例如，主機板擁有最大每秒700KB或每秒1.5MB的總傳輸量。然而，除了分級之外，也有許多重要的觀察因素，本文接下來會更詳細地探索。這些因素可以結合至兩種領域：分別為硬體速度和驅動程式速度。

硬體速度

主機板的最大總傳輸量分級是非常重要的，因為它代表了主機板可以在GPIB上傳輸資料的最大總傳輸量。傳輸的速度越快，就能在越短的時間內傳送更多的資料。這在降低產品的測試時間幾微秒，就能造成成本節省的生產測試環境中是非常重要的。而觀察一GPIB主機板能如何快速在不同的傳輸大小下傳輸資料，也是非常重要的。例如，主機板若使用小型資料區塊和大型資料區塊時，是否一樣執行良好？主機板的總傳輸量回應對某範圍的資料傳輸區塊大小有多一致？(圖一)顯示PCI-GPIB在各種不同資料區塊大小的效能。

《圖一　一張PCI-GPIB介面卡的效能》

正如圖一中所見，PCI-GPIB傳輸速率的最大值超過每秒1.5MB，並在傳輸區塊大小為500位元組時達到每秒超過1MB，這是相當正常的傳輸大小。此外，甚至在低於500位元組的傳輸區塊大小時，主機板依然可以執行良好。

藉由自行設計的GPIB ASIC可達成這種效能的增加。TNT GPIB ASIC除了執行IEEE 488.2控制器/發話器/傾聽器功能所需要的自訂NAT4882電路之外，TNT ASIC也運用了Turbo488效能提升核心，以及所需要的GPIB收發器。此外，TNT ASIC包括了板上FIFO，並能夠傳送DMA，以藉由讓PC在GPIB傳輸工作進行時，將焦點放在其他工作上，以節省CPU時間。

相反的，許多低成本的GPIB供應商使用複製的GPIB ASIC。但是，還是有可靠的ASIC，它們不運用任何TNT ASIC中所提供的效能提升功能，而且它們並不包括板上收發器。此外，許多低成本的主機板不具備DMA功能，且不包括板上FIFO。這會造成不良的硬體速度。

TNT ASIC也提供了能夠改進效能的額外功能。例如提供對IEEE 488.1 T1延遲時間的精確接合，以確保儀測不會損失任何資料，並能儘可能有效地傳輸。此外，TNT ASIC對握手訊號提供了不可思議的快速回應時間。最後，TNT ASIC支援由IEEE標準488.12003所定義的高度握手通訊協定HS488。HS488通訊協定定義了最高速率至每秒8MB的資料總傳輸量。使用者如果將GPIB控制器與具備HS488功能的儀器相連，就可以利用HS488的好處。使用TNT ASIC的儀器如果在韌體啟用，也可以利用HS488的好處。

PCI-GPIB的硬體效能對其他供應商以PCI為基礎的GPIB控制器的比較，擁有更明顯的優勢。除了製造商分級的效能外，也設定了一項包括了一個在測試中的單位、裝載可程式設計的電子負載和由示波器讀取回應的測試。這些儀器是由非常簡單的軟體應用程式所控制的。應用程式十分有彈性，可以小區塊、大區塊或兩者混合，寄送及收發資料至儀器。比較GPIB硬體對低成本GPIB主機板的效能，顯示依據所使用的主機板，可達成530％的效能改善。例如，以超過10小時的轉換，及每裝置20秒的測試時間而言，530％的效能改善可以轉換成110820台的額外受測裝置。在每週5個工作天中，這項優勢可以轉換成5704120台的額外受測裝置。

驅動程式速度

雖然硬體速度可能是決定一個GPIB主機板整體效能的最重要因素，驅動程式速度也是一主機板整體執行的另一項關鍵角度。驅動程式如何架構，可決定它在處理各種不同的GPIB呼叫類型時的有效程度。這包括了GPIB資料傳輸及GPIB匯流排管理呼叫和錯誤處理。

驅動程式處理的一項重要工作就是序列輪詢。GPIB規格需要控制器能夠執行序列輪詢，它會輪詢GPIB匯流排上的每一裝置，並判斷哪個裝置請求服務。應用程式必須獻出某些執行時間來進行序列輪詢，以決定匯流排上的哪些裝置需要服務。488.2驅動程式會以更有效率的方式實作這項工作，此外，還會提供自動輪詢機制，讓驅動程式在背景進行序列輪詢，以充分利用應用程式和處理器閒置時間的優點。自動輪詢不僅可以更有效地運用PC的資源，執行自動輪詢的驅動程式，能夠比其他方式更快偵測及回應服務請求。

除了輪詢之外，驅動程式能夠進行同步化及非同步化傳輸也是很重要的。藉由具有非同步化傳輸資料的能力，儀器控制應用程式可以將PC處理器的時間運用在其他工作上。例如，一應用程式可以擁有兩個同步迴圈，一個負責GPIB的傳輸，另一個可以進行其他的分析或使用者介面工作。

最後，因為GPIB驅動程式API是既成的業界標準，低成本的GPIB供應商通常會在他們的驅動程式外使用包裝函式，以回應對GPIB驅動程式的呼叫。因為這些驅動程式開發人員並不知道這些驅動程式的內部架構和複雜性，因此他們無法最佳化這些驅動程式的效能，造成這些使用包裝函式的驅動程式效能低落。此外，驅動程式開發人員鮮少能為驅動程式中的每一項功能提供包裝函式，總讓某些應用程式有一些不受支援的功能。

可靠性

選擇GPIB硬體的第二重要因素是可靠性。這不僅只限於硬體可靠性，同時也必須擴及軟體可靠性及廠商可靠性。

硬體可靠性

使用高度可靠的硬體是非常重要的，因為它通常能直接轉換為成本的節約。如果硬體是可靠且可以毫無問題地運作，那麼就可以避免停機時間的成本，以及變更硬體和重新驗證系統的成本浪費。根據多年經驗，硬體的可靠度可依據下列事實來確認：

自訂ASIC

使用自訂的TNT ASIC，它運用了近30年的GPIB工程設計專業知識。

有效的設計

藉由運用自訂ASIC，能夠降低每一設計的總元件數，因此減少了錯誤的機會。例如，特定產品的平均故障間隔時間（MTBF）通常是依據個別元件的MTBF所計算的。一產品的元件數目越少，它的MTBF會越好。

操作環境規格

大部份的GPIB硬體皆分級為能在從055℃（個別產品可能有變化）的溫度範圍內，以同樣的精確性及可靠性操作的。許多其他廠商的GPIB主機板則是分級為從040℃，且他們的性能在接近該範圍的邊緣時會有所差異。

業界規格

GPIB硬體遵守最新的業界規格，包括IEEE 488.12003和PCI-GPIB適用的PCI規格v 2.1。

製造效率

GPIB廠商需擁有可靠的製造流程，能夠獲得高品質產品是非常重要的。豐富的GPIB產品製造經驗，可最佳化程序以增加生產量，確保最高品質的產品。如此便可確保GPIB產品擁有非常低的回收率。

硬體保固

擁有2年保固的GPIB硬體，可以確保在罕見情況下，產品若發生故障，使用者將不需支付修理成本。此外，某些GPIB在線上註冊時，更可提供額外的一年免費延長保固。所得到的3年保固可以涵蓋超過95％的產品預期使用期限。

軟體可靠性

擁有可靠的軟體可以確保最低的停機時間，以及可將GPIB應用程式開發及廣泛部署在各種不同的系統上。488.2驅動程式軟體是全功能的，且經過了多年的開發演進。例如，488.2支援多線緒應用程式的開發，亦支援為在多處理器或超執行緒系統上執行所撰寫的應用程式。驅動程式已在這些類型的系統上徹底測試過，以確保可靠、不中斷的使用。

廠商可靠性

最後，GPIB廠商可以在應用程式的整體可靠性上，扮演重要的角色。豐富的GPIB產品製造經驗除可在這些產品上擁有更佳的專業知識之外，並在支援較舊介面上有長期的追蹤記錄，可提供多年來相同的相容性API。此外，經過ISO 9001:2000認證，也顯示內部流程可符合業界標準，進一步確保產品的品質及可靠性。

產能

除了效能和可靠性之外，一項非常重要的檢視因素是產能。產能可在開發時間，以及在系統和應用程式維護時同時最大化。這可以藉由使用全功能、高度實用，以及架構穩定的驅動程式來達成。

開發產能

GPIB驅動程式488.2可提供更多的功能，增加開發產能及改善驅動程式實用性。這些功能很多都是488.2所獨有的，並且無法在市場上提供的低成本GPIB產品中找到。

通用驅動程式

通用的GPIB驅動程式，可以支援供PCI、PCI Express、PXI、PCMCIA、USB、乙太網路和ISA（PnP）用的GPIB控制器。這可以讓使用者輕易將他們的應用程式由一種板型移植到另一種板型，而不需要重新撰寫軟體。

驅動程式當地語系化

488.2已當地語系化為日文、韓文、簡體中文及繁體中文（韓文、簡體中文及繁體中文當地語系化僅於488.2 for Windows 2000/XP版本2.3和更新版本中提供）。當地語系化可簡化主機板安裝、驅動程式操作及程式設計工作，因為安裝指示和軟體都是使用者的母語。

多重介面支援

488.2是市場上少數的驅動程式之一，能夠在相同的系統上安裝及使用多重界面。例如，使用者可以在GPIB0安裝PCI-GPIB，並在GPIB1安裝GPIB-USB-B。這可以彼此獨立地控制多重儀器，適用於需要更可預測的儀器回應的應用。因為驅動程式支援這項功能，開發這種應用程式就可以十分的直覺。這種支援也可以讓GPIB控制器由另一種類型的GPIB控制器所取代，而不需要任何軟體的變更。

工具

488.2提供數種工具，可以大幅改善開發產能。

與其他產品相整合

488.2與其他產品，包括LabVIEW、LabWindows/CVI、Measurement Studio for Microsoft Visual Studio和「測量及自動化總管」（MAX）有非常好的整合性。雖然某些其他的GPIB廠商為488.2驅動程式提供了驅動程式包裝函式，這些驅動程式通常不完全，僅能支援LabVIEW，而且不提供任何MAX中所提供的設定及除錯工具。

技術支援

最後，透過密集的線上支援選項，可提供世界級支援，確保使用者可以獲得及時而精確的問題解答，這對於確保專案順利且及時執行是非常重要的。

架構穩定性

488.2驅動程式也提供了架構穩定性，這對於增加產能也是有所助益的。因為驅動程式架構非常穩定，因此在想要升級為新介面或作業系統時，不需要使用者浪費時間來重新撰寫及對應用程式除錯。下列是某些可對架構穩定性有所助益的特定功能。

API相容性

488.2 API不僅是GPIB通訊的既成事實業界標準，API也已超過20年未曾改變。這種穩定性可以讓原始為DOS上的ISA主機板，或Mac上的NuBus主機板所撰寫的應用程式，原封不動地在Windows XP的PCI主機板上執行。

主機板匯流排支援

為多種不同的匯流排提供GPIB控制器。除了目前受歡迎的匯流排，像是PCI、PCI Express、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB和乙太網路之外，也需為ISA、IEEE 1394、SBus（Sun Solaris）、PMC、PC/104和VME等提供了控制器。雖然這些介面有某些需要另外的488.2驅動程式版本，但是因為API是相同的，因此仍然可以僅需費少許的精力，就可從一種主流的介面將應用程式移植到這些專門的介面之一。

作業系統透明度

提供通用作業系統上的大部份介面，像是Windows 2000/XP/NT/Me/9x、Linux、Solaris和Mac OSX（以及Mac OS 9x和較早的版本）的完整驅動程式支援。此外也需提供對於某些較不常見的作業系統，像是HP-UX和Tru64 Digital UNIX的某些介面支援。最後，對於沒有完整驅動程式支援的介面和作業系統，則提供驅動程式開發套件（DDK），因此可以在所選擇的作業系統上實作驅動程式。同樣的，因為驅動程式API一直是相同的，因此使用者可以在作業系統和介面之間移植應用程式。

產品的可用性

需為最廣泛的各種不同匯流排提供GPIB控制器，這些產品將會在匯流排不再受歡迎後，持續提供許多年，例如ISA、NuBus和SBus等介面。這可以確保使用者不需要因為舊介面不再受到支援，而花費時間對應用程式進行不必要的升級。

結語

本文提供使用者使用GPIB硬體及軟體所能獲得的優點概觀。GPIB硬體和軟體產品可達成效能改進、高可靠性以及增加產能。效能可以透過硬體的最新技術，以及最佳化軟體所帶來的最大總傳輸量得到改善。GPIB產品透過穩定的硬體及軟體傳達高度可靠性。使用者將可藉由使用簡單而有效的開發及除錯工具，以及穩定的軟體架構來增加產能。

GPIB產品可以更快速及更有效率地設計、開發及測試產品。甚至由這些好處所得到的漸進優點，經過一段時間後，都可以在時間和金錢造就非常大的節約。

延 伸 閱 讀

混合積體電路性能參數測試系統主要為檢測積體電路晶片是否符合出廠參數而設計。本測試系統可完成八種不同積體電路多項性能參數測試，包括：工作電流、工作電壓、載波抑制比、跨導、工作頻率、噪聲系數、傳輸系數、帶寬、增益、隔離度等。相關介紹請見「 基於虛擬儀器技術的混合積體電路測試系統的設計與實現」一文。 想要透過其他的方式來取代面板的操控，最廣受歡迎的就是GPIB介面，也就是IEEE488介面。然而GPIB介面的速度慢，且當使用多項設備時，需要額外的電路來達到同步觸發的需求。你可在「取代面板操控的GPIB介面」一文中得到進一步的介紹。 這項解決方案所支援的介面包括：GPIB、VXI以及串連埠傳輸標準，並且能與其他資料擷取的硬體連結。這項解決方案的核心與基礎便在於最新版的MATLAB 6.0；MATLAB的環境整合了數以百計的高等分析功能，如訊號分析、線性代數、基礎統計，甚至可產生實際的工程與科學圖表。在「鈦思科技發表最新MATLAB-based量測解決方案」一文為你做了相關的評析。

市場動態

美商國家儀器（NI）宣佈推出針對Mac OS X的新型DAQ和GPIB驅動器， 據稱新元件有助於工程師和科學家以更多選擇來達成資料採集（DAQ）和Mac OS X上的儀表 控制，針對Mac OS X的NI-DAQmx Base驅動器支援各種NI DAQ硬體。相關介紹請見「NI推出針對Mac OS X的新型DAQ和GPIB驅動器」一文。 凌華科技（ADLINK）日前推出PCI-BUS GPIB介面控制卡－－PCI-3488，其軟硬體設計經過長時間測試驗證，支援VB、VC、DELPI、LABVIEW、TESTEXEC等量測應用開發環境，能針對使用者現有量測應用程式提供「即插即用」相容性，為自動化量測應用提供符合IEEE488.1與IEEE488.2規範的儀器通訊介面。你可在「 凌華新型PCI-bus GPIB介面控制卡支援多種量測應用開發環境」一文中得到進一步的介紹。 美商國家儀器（NI）新近推出連接GPIB的高速USB-GPIB控制器，是針對PCI Express、乙太網 路、PCI、USB、PCMCIA與其它介面所推出的最新控制器產品。工程師和科學家可使用USB 2.0最新標準的高速來控制GPIB儀器，傳輸速率並可高達8MB/s（64Mbps）。在「NI推出可高速控制GPIB儀器的USB控制器」一文為你做了相關的評析。