过去二十年来，有两种仪器控制汇流排：RS-232序列汇流排，主要用来控制科学和分析仪测，而「IEEE 488通用介面汇流排」（GPIB），则主要用来控制传统测试及测量的装备。

RS-232连接埠已很快地被应用在全球的桌上型电脑和笔记型电脑上，而透过GPIB来控制仪器则需使用特殊的控制器硬体。当考虑选择仪器控制硬体时，许多科学家和工程师经常只依据价格做出决定，不正确地将GPIB介面，以及所有的控制器都假设为日常商品。

在本文中，会检验GPIB控制器硬体的三种关键差异，而硬体及软体功能可以在测试及测量系统的所有领域获得重大的改善，从更具产能到有效的应用程式开发、快速及更可靠的应用程式执行、到更简便地除错和维修都将详细解释。

三大关键差异@内文:在为仪器控制系统购买GPIB控制器时，需考量该GPIB控制器是否能在三个关键领域提供利益，并协助在系统的生命周期中节省时间和金钱，从开发到生产和维修皆然。这三大领域分别是：

效能

更大的硬体总传输量和更高的最佳化的驱动程式软体，可以在更短的时间内执行更多测试，增加整体的效率，并协助建立更多产品和产生更多收益。

可靠性

硬体和软体的可靠性能给予工程师信心，让工程师知道该系统可以无错误地长期执行而不会中断。这种可靠性造成了更少的停机时间，并可同时节省时间及金钱。

产能

设定、疑难排解和除错工具，既成事实的业界标准应用程式设计介面（API）有超过20年没改变了，而许多功能中最广的作业系统支援也能提供更具产能的开发环境，确保工程师可以最少的时间和努力建立应用程式，不仅可节省宝贵的时间，更可以快速引进产品。

本文接下来会将焦点放在GPIB控制器硬体的这三大关键领域，并分析正确​​的GPIB上每一种硬体和软体所具备的特别功能。此外，本文并提供了对于其他GPIB硬体产品的比较，并检验正确的GPIB解决方案优点，包括时间和金钱。

下文虽然将这三种领域分开讨论，但基本上是无法将它们完全区分的。例如，为了让一驱动程式提供高可靠性及健全性，它可能会产生额外的内部经常支出，而对效能发生负面的影响。拥有最佳的GPIB软体和硬体结合，就等于拥有提供效能、可靠性及产能最佳化平衡的功能。

效能

当判断GPIB硬体的整体效能时，最明显的规格就是主机板总传输量的分级。例如，主机板拥有最大每秒700KB或每秒1.5MB的总传输量。然而，除了分级之外，也有许多重要的观察因素，本文接下来会更详细地探索。这些因素可以结合至两种领域：分别为硬体速度和驱动程式速度。

硬体速度

主机板的最大总传输量分级是非常重要的，因为它代表了主机板可以在GPIB上传输资料的最大总传输量。传输的速度越快，就能在越短的时间内传送更多的资料。这在降低产品的测试时间几微秒，就能造成成本节省的生产测试环境中是非常重要的。而观察一GPIB主机板能如何快速在不同的传输大小下传输资料，也是非常重要的。例如，主机板若使用小型资料区块和大型资料区块时，是否一样执行良好？主机板的总传输量回应对某范围的资料传输区块大小有多一致？ (图一)显示PCI-GPIB在各种不同资料区块大小的效能。

《图一 一张PCI-GPIB适配卡的效能》

正如图一中所见，PCI-GPIB传输速率的最大值超过每秒1.5MB，并在传输区块大小为500位元组时达到每秒超​​过1MB，这是相当正常的传输大小。此外，甚至在低于500位元组的传输区块大小时，主机板依然可以执行良好。

藉由自行设计的GPIB ASIC可达成这种效能的增加。 TNT GPIB ASIC除了执行IEEE 488.2控制器/发话器/倾听器功能所需要的自订NAT4882电路之外，TNT ASIC也运用了Turbo488效能提升核心，以及所需要的GPIB收发器。此外，TNT ASIC包括了板上FIFO，并能够传送DMA，以藉由让PC在GPIB传输工作进行时，将焦点放在其他工作上，以节省CPU时间。

相反的，许多低成本的GPIB供应商使用复制的GPIB ASIC。但是，还是有可靠的ASIC，它们不运用任何TNT ASIC中所提供的效能提升功能，而且它们并不包括板上收发器。此外，许多低成本的主机板不具备DMA功能，且不包括板上FIFO。这会造成不良的硬体速度。

TNT ASIC也提供了能够改进效能的额外功能。例如提供对IEEE 488.1 T1延迟时间的精确接合，以确保仪测不会损失任何资料，并能尽可能有效地传输。此外，TNT ASIC对握手讯号提供了不可思议的快速回应时间。最后，TNT ASIC支援由IEEE标准488.12003所定义的高度握手通讯协定HS488。 HS488通讯协定定义了最高速率至每秒8MB的资料总传输量。使用者如果将GPIB控制器与具备HS488功能的仪器相连，就可以利用HS488的好处。使用TNT ASIC的仪器如果在韧体启用，也可以利用HS488的好处。

PCI-GPIB的硬体效能对其他供应商以PCI为基础的GPIB控制器的比较，拥有更明显的优势。除了制造商分级的效能外，也设定了一项包括了一个在测试中的单位、装载可程式设计的电子负载和由示波器读取回应的测试。这些仪器是由非常简单的软体应用程式所控制的。应用程式十分有弹性，可以小区块、大区块或两者混合，寄送及收发资料至仪器。比较GPIB硬体对低成本GPIB主机板的效能，显示依据所使用的主机板，可达成530％的效能改善。例如，以超过10小时的转换，及每装置20秒的测试时间而言，530％的效能改善可以转换成110820台的额外受测装置。在每周5个工作天中，这项优势可以转换成5704120台的额外受测装置。

驱动程式速度

虽然硬体速度可能是决定一个GPIB主机板整体效能的最重要因素，驱动程式速度也是一主机板整体执行的另一项关键角度。驱动程式如何架构，可决定它在处理各种不同的GPIB呼叫类型时的有效程度。这包括了GPIB资料传输及GPIB汇流排管理呼叫和错误处理。

驱动程式处理的一项重要工作就是序列轮询。 GPIB规格需要控制器能够执行序列轮询，它会轮询GPIB汇流排上的每一装置，并判断哪个装置请求服务。应用程式必须献出某些执行时间来进行序列轮询，以决定汇流排上的哪些装置需要服务。 488.2驱动程式会以更有效率的方式实作这项工作，此外，还会提供自动轮询机制，让驱动程式在背景进行序列轮询，以充分利用应用程式和处理器闲置时间的优点。自动轮询不仅可以更有效地运用PC的资源，执行自动轮询的驱动程式，能够比其他方式更快侦测及回​​应服务请求。

除了轮询之外，驱动程式能够进行同步化及非同步化传输也是很重要的。藉由具有非同步化传输资料的能力，仪器控制应用程式可以将PC处理器的时间运用在其他工作上。例如，一应用程式可以拥有两个同步回圈，一个负责GPIB的传输，另一个可以进行其他的分析或使用者介面工作。

最后，因为GPIB驱动程式API是既成的业界标准，低成本的GPIB供应商通常会在他们的驱动程式外使用包装函式，以回应对GPIB驱动程式的呼叫。因为这些驱动程式开发人员并不知道这些驱动程式的内部架构和复杂性，因此他们无法最佳化这些驱动程式的效能，造成这些使用包装函式的驱动程式效能低落。此外，驱动程式开发人员鲜少能为驱动程式中的每一项功能提供包装函式，总让某些应用程式有一些不受支援的功能。

可靠性

选择GPIB硬体的第二重要因素是可靠性。这不仅只限于硬体可靠性，同时也必须扩及软体可靠性及厂商可靠性。

硬体可靠性

使用高度可靠的硬体是非常重要的，因为它通常能直接转换为成本的节约。如果硬体是可靠且可以毫无问题地运作，那么就可以避免停机时间的成本，以及变更硬体和重新验证系统的成本浪费。根据多年经验，硬体的可靠度可依据下列事实来确认：

自订ASIC

使用自订的TNT ASIC，它运用了近30年的GPIB工程设计专业知识。

有效的设计

藉由运用自订ASIC，能够降低每一设计的总元件数，因此减少了错误的机会。例如，特定产品的平均故障间隔时间（MTBF）通常是依据个别元件的MTBF所计算的。一产品的元件数目越少，它的MTBF会越好。

操作环境规格

大部份的GPIB硬体皆分级为能在从055℃（个别产品可能有变化）的温度范围内，以同样的精确性及可靠性操作的。许多其他厂商的GPIB主机板则是分级为从040℃，且他们的性能在接近该范围的边缘时会有所差异。

业界规格

GPIB硬体遵守最新的业界规格，包括IEEE 488.12003和PCI-GPIB适用的PCI规格v 2.1。

制造效率

GPIB厂商需拥有可靠的制造流程，能够获得高品质产品是非常重要的。丰富的GPIB产品制造经验，可最佳化程序以增加生产量，确保最高品质的产品。如此便可确保GPIB产品拥有非常低的回收率。

硬体保固

拥有2年保固的GPIB硬体，可以确保在罕见情况下，产品若发生故障，使用者将不需支付修理成本。此外，某些GPIB在线上注册时，更可提供额外的一年免费延长保固。所得到的3年保固可以涵盖超过95％的产品预期使用期限。

软体可靠性

拥有可靠的软体可以确保最低的停机时间，以及可将GPIB应用程式开发及广泛部署在各种不同的系统上。 488.2驱动程式软体是全功能的，且经过了多年的开发演进。例如，488.2支援多线绪应用程式的开发，亦支援为在多处理器或超执行绪系统上执行所撰写的应用程式。驱动程式已在这些类型的系统上彻底测试过，以确保可靠、不中断的使用。

厂商可靠性

最后，GPIB厂商可以在应用程式的整体可靠性上，扮演重要的角色。丰富的GPIB产品制造经验除可在这些产品上拥有更佳的专业知识之外，并在支援较旧介面上有长期的追踪记录，可提供多年来相同的相容性API。此外，经过ISO 9001:2000认证，也显示内部流程可符合业界标准，进一步确保产品的品质及可靠性。

产能

除了效能和可靠性之外，一项非常重要的检视因素是产能。产能可在开发时间，以及在系统和应用程式维护时同时最大化。这可以藉由使用全功能、高度实用，以及架构稳定的驱动程式来达成。

开发产能

GPIB驱动程式488.2可提供更多的功能，增加开发产能及改善驱动程式实用性。这些功能很多都是488.2所独有的，并且无法在市场上提供的低成本GPIB产品中找到。

通用驱动程式

通用的GPIB驱动程式，可以支援供PCI、PCI Express、PXI、PCMCIA、USB、乙太网路和ISA（PnP）用的GPIB控制器。这可以让使用者轻​​易将他们的应用程式由一种板型移植到另一种板型，而不需要重新撰写软体。

驱动程式当地语系化

488.2已当地语系化为日文、韩文、简体中文及繁体中文（韩文、简体中文及繁体中文当地语系化仅于488.2 for Windows 2000/XP版本2.3和更新版本中提供）。当地语系化可简化主机板安装、驱动程式操作及程式设计工作，因为安装指示和软体都是使用者的母语。

多重介面支援

488.2是市场上少数的驱动程式之一，能够在相同的系统上安装及使用多重界面。例如，使用者可以在GPIB0安装PCI-GPIB，并在GPIB1安装GPIB-USB-B。这可以彼此独立地控制多重仪器，适用于需要更可预测的仪器回应的应用。因为驱动程式支援这项功能，开发这种应用程式就可以十分的直觉。这种支援也可以让GPIB控制器由另一种类型的GPIB控制器所取代，而不需要任何软体的变更。

工具

488.2提供数种工具，可以大幅改善开发产能。

与其他产品相整合

488.2与其他产品，包括LabVIEW、LabWindows/CVI、Measurement Studio for Microsoft Visual Studio和「测量及自动化总管」（MAX）有非常好的整合性。虽然某些其他的GPIB厂商为488.2驱动程式提供了驱动程式包装函式，这些驱动程式通常不完全，仅能支援LabVIEW，而且不提供任何MAX中所提供的设定及除错工具。

技术支援

最后，透过密集的线上支援选项，可提供世界级支援，确保使用者可以获得及时而精确的问题解答，这对于确保专案顺利且及时执行是非常重要的。

架构稳定性

488.2驱动程式也提供了架构稳定性，这对于增加产能也是有所助益的。因为驱动程式架构非常稳定，因此在想要升级为新介面或作业系统时，不需要使用者浪费时间来重新撰写及对应用程式除错。下列是某些可对架构稳定性有所助益的特定功能。

API相容性

488.2 API不仅是GPIB通讯的既成事实业界标准，API也已超过20年未曾改变。这种稳定性可以让原始为DOS上的ISA主机板，或Mac上的NuBus主机板所撰写的应用程式，原封不动地在Windows XP的PCI主机板上执行。

主机板汇流排支援

为多种不同的汇流排提供GPIB控制器。除了目前受欢迎的汇流排，像是PCI、PCI Express、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB和乙太网路之外，也需为ISA、IEEE 1394、SBus（Sun Solaris）、PMC、PC/104和VME等提供了控制器。虽然这些介面有某些需要另外的488.2驱动程式版本，但是因为API是相同的，因此仍然可以仅需费少许的精力，就可从一种主流的介面将应用程式移植到这些专门的介面之一。

作业系统透明度

提供通用作业系统上的大部份介面，像是Windows 2000/XP/NT/Me/9x、Linux、Solaris和Mac OSX（以及Mac OS 9x和较早的版本）的完整驱动程式支援。此外也需提供对于某些较不常见的作业系统，像是HP-UX和Tru64 Digital UNIX的某些介面支援。最后，对于没有完整驱动程式支援的介面和作业系统，则提供驱动程式开发套件（DDK），因此可以在所选择的作业系统上实作驱动程式。同样的，因为驱动程式API一直是相同的，因此使用者可以在作业系统和介面之间移植应用程式。

产品的可用性

需为最广泛的各种不同汇流排提供GPIB控制器，这些产品将会在汇流排不再受欢迎后，持续提供许多年，例如ISA、NuBus和SBus等介面。这可以确保使用者不需要因为旧介面不再受到支援，而花费时间对应用程式进行不必要的升级。

结语

本文提供使用者使用GPIB硬体及软体所能获得的优点概观。 GPIB硬体和软体产品可达成效能改进、高可靠性以及增加产能。效能可以透过硬体的最新技术，以及最佳化软体所带来的最大总传输量得到改善。 GPIB产品透过稳定的硬体及软体传达高度可靠性。使用者将可藉由使用简单而有效的开发及除错工具，以及稳定的软体架构来增加产能。

GPIB产品可以更快速及更有效率地设计、开发及测试产品。甚至由这些好处所得到的渐进优点，经过一段时间后，都可以在时间和金钱造就非常大的节约。

延 伸 阅 读

混合积体电路性能参数测试系统主要为检测积体电路晶片是否符合出厂参数而设计。本测试系统可完成八种不同积体电路多项性能参数测试，包括：工作电流、工作电压、载波抑制比、跨导、工作频率、噪声系数、传输系数、带宽、增益、隔离度等。相关介绍请见「 基于虚拟仪器技术的混合积体电路测试系统的设计与实现」一文。 想要透过其他的方式来取代面板的操控，最广受欢迎的就是GPIB介面，也就是IEEE488介面。然而GPIB介面的速度慢，且当使用多项设备时，需要额外的电路来达到同步触发的需求。你可在「取代面板操控的GPIB介面」一文中得到进一步的介绍。 这项解决方案所支援的介面包括：GPIB、VXI以及串连埠传输标准，并且能与其他资料撷取的硬体连结。这项解决方案的核心与基础便在于最新版的MATLAB 6.0；MATLAB的环境整合了数以百计的高等分析功能，如讯号分析、线性代数、基础统计，甚至可产生实际的工程与科学图表。在「钛思科技发表最新MATLAB-based量测解决方案」一文为你做了相关的评析。

市场动态

美商国家仪器（NI）宣布推出针对Mac OS X的新型DAQ和GPIB驱动器， 据称新元件有助于工程师和科学家以更多选择来达成资料采集（DAQ）和Mac OS X上的仪表控制，针对Mac OS X的NI-DAQmx Base驱动器支援各种NI DAQ硬体。相关介绍请见「NI推出针对Mac OS X的新型DAQ和GPIB驱动器」一文。 凌华科技（ADLINK）日前推出PCI-BUS GPIB介面控制卡－－PCI-3488，其软硬体设计经过长时间测试验证，支援VB、VC、DELPI、LABVIEW、TESTEXEC等量测应用开发环境，能针对使用者现有量测应用程式提供「即插即用」相容性，为自动化量测应用提供符合IEEE488.1与IEEE488.2规范的仪器通讯介面。你可在「 凌华新型PCI-bus GPIB介面控制卡支援多种量测应用开发环境」一文中得到进一步的介绍。 美商国家仪器（NI）新近推出连接GPIB的高速USB-GPIB控制器，是针对PCI Express、乙太网 路、PCI、USB、PCMCIA与其它介面所推出的最新控制器产品。工程师和科学家可使用USB 2.0最新标准的高速来控制GPIB仪器，传输速率并可高达8MB/s（64Mbps）。在「NI推出可高速控制GPIB仪器的USB控制器」一文为你做了相关的评析。