hace unos meses, estaba discutiendo el control del equipo GPIB con un colega. Sobre la base de solo en mi entorno intestinal y la investigación más breve, le dije que las soluciones de controlador GPIB carcas y propietarias podrían reemplazarse fácilmente por herramientas de código abierto y Linux. En las muchas semanas que siguieron, casi abandoné mi postura varias veces fuera de la frustración. Con alguna perseverancia, rompiendo los problemas en trozos pequeños, y mucha búsqueda en línea para aprender de las experiencias de otras personas, mi plan finalmente tuvo éxito. No he abandonado por completo mi postura original, he retrocedido unos pasos y agregué algunos calificadores.
¿Qué es GPIB?
Ejemplo de diagrama de bloques HP-IB de la década de 1970, desde HP9845.NET
En la década de 1960, si el equipo de prueba estaba interconectado en absoluto, no había métodos acordados para hacerlo. A fines de los años 60, la situación se hizo algo mejor por los sistemas de controlador de cartas. Estos mantuvieron una serie de tarjetas de interfaz, una por instrumento, presentando una interfaz común en el plano posterior. Aunque este enfoque fue viable, los ingenieros de HP se dieron cuenta de que podrían mejorar significativamente el concepto para incluir estas “juntas de circuito de puente” dentro de los instrumentos y reemplazar el plano de la caja de la jaula de la tarjeta con cables pasivos. Así comenzó el desarrollo de lo que se convirtió en el bus de interfaz de Hewlett-Packard (HP-IB). La edición de octubre de 1972 de la diario de HP introdujo HP-IB con dos artículos principales: un sistema de interfaz práctico para instrumentos electrónicos y una interfaz digital común para instrumentos programables: la evolución de un sistema.
Para superar muchos de los problemas experimentados en instrumentos de interconexión y dispositivos digitales, se ha definido un nuevo sistema de interfaz. Este sistema da nueva facilidad y flexibilidad en las interconexiones del sistema. Los instrumentos de interconexión para uso en el banco de laboratorio, así como en grandes sistemas, ahora se vuelve práctico desde el punto de vista económico.
Posteriormente, HP contribuyó posteriormente a HP-IB al IEC, donde se convirtió en un estándar internacional. Dentro de unos años, se convierte en lo que sabemos hoy como el GPIB (Autobús de la Interfaz General de Propósito) o IEEE-488, se formalizó por primera vez en 1975.
La tarea a mano
¿Por qué necesitaba usar una interfaz de comunicaciones de 50 años? Dado que GPIB fue la interfaz de facto durante tantos años, se puede encontrar un montón de equipos de prueba usados en el mercado de segunda mano por precios muy razonables, mucho más baratos que sus contrapartes modernas. Además, más piezas de equipo de prueba que terminan en bancos de laboratorio significa menos de ellos terminar en el sistema de reciclaje o en vertederos. Pero no necesito estas justificaciones, el disfrute y el sentimiento nostálgico de este viejo equipo es la razón suficiente para mí.
Diagrama de un digipot típico, el TPL0501 (de la biblioteca de artículos de DigiKey)
Pero, ¿por qué quiere hablar con su equipo de prueba en una interfaz de computadora en primer lugar? En mi caso, tuve un proyecto donde necesitaba calibrar la resistencia de un Digipot en cada una de sus posiciones de limpiaparabrisas programables. Esto me permitiría crear un algoritmo de calibración basado en datos medidos, donde podría ingresar el valor OHMIC deseado y obtener el valor de registro del limpiador correspondiente. Claro, podría hacer estas medidas a mano, pero con 256 posiciones de limpiaparabrisas, que obtendrían tediosas reales. Si desea obtener más información sobre Digipots, consulte este artículo de la biblioteca de Digikey en los fundamentos de los potenciómetros digitales y cómo usarlos.
Banco Keithley 195A usado DMM de C.1982
Anoté un multímetro digital de Keithley 195A usado desde principios de la década de 1980. Este es un banco DMM de 5-1 / 2 dígitos, y mi unidad tiene la opción Modelo 1950 AC / AMPS instalada.
Plan de acción
Mientras buscaba alrededor, encontré un documento de tesis (alemán) por [Thomas Klima] en el uso de un escudo de interfaz de GPIB fácil de construir en un PI de frambuesa o un PI Zero para comunicarse con instrumentos de laboratorio. Su proyecto es de código abierto y está bien documentado en las páginas de GitHub (versión de Raspberry Pi aquí y PI cero versión aquí) su sitio web de Elektronomikon.
Es un circuito simple, que apoya la afirmación de mi entera sensación de que GPIB no es tan complicado y probablemente podría bit-golpee con un 8051. Me reuní con el proyecto, y tenía una frambuesa pi cero-w, todo listo para ir.
Módulo de interfaz GPIB instalado en la parte trasera de DMM
Módulo de interfaz cero gpib + raspberry pi cero
SOFTWARE WISE, el escudo utiliza el módulo de kernel de Linux existente Linux-GPIB. Parecía fácil de instalar y se estaba ejecutando en la PI en poco tiempo. Después de un par de horas, instalando Pyvisa y algunas bibliotecas específicas del instrumento, debería grabar automáticamente datos con los scripts de Python en menos de un día. Por desgracia, la realidad no siempre coincide con nuestras expectativas.
Arquitectura GPIB
Bob “Sr. Fancy Pants” Stern operando un bastidor de equipos HP-IB en 1980
Una pequeña perspectiva de fondo será útil para comprender el concepto de GPIB. Si visitamos un laboratorio de electrónica en los años 60, usando una computadora para controlar secuencias de prueba repetitivasAhorre dinero y diviértase usando IEEE-488 (###) hace unos meses, estaba discutiendo el control del equipo GPIB con un colega. Sobre la base de solo en mi entorno intestinal y la investigación más breve, le dije que las soluciones de controlador GPIB carcas y propietarias podrían reemplazarse fácilmente por herramientas de código abierto y Linux. En las muchas semanas que siguieron, casi abandoné mi postura varias veces fuera de la frustración. Con alguna perseverancia, rompiendo los problemas en trozos pequeños, y mucha búsqueda en línea para aprender de las experiencias de otras personas, mi plan finalmente tuvo éxito. No he abandonado por completo mi postura original, he retrocedido unos pasos y agregué algunos calificadores.
¿Qué es GPIB?
Ejemplo de diagrama de bloques HP-IB de la década de 1970, desde HP9845.NET
En la década de 1960, si el equipo de prueba estaba interconectado en absoluto, no había métodos acordados para hacerlo. A fines de los años 60, la situación se hizo algo mejor por los sistemas de controlador de cartas. Estos mantuvieron una serie de tarjetas de interfaz, una por instrumento, presentando una interfaz común en el plano posterior. Aunque este enfoque fue viable, los ingenieros de HP se dieron cuenta de que podrían mejorar significativamente el concepto para incluir estas “juntas de circuito de puente” dentro de los instrumentos y reemplazar el plano de la caja de la jaula de la tarjeta con cables pasivos. Así comenzó el desarrollo de lo que se convirtió en el bus de interfaz de Hewlett-Packard (HP-IB). La edición de octubre de 1972 de la diario de HP introdujo HP-IB con dos artículos principales: un sistema de interfaz práctico para instrumentos electrónicos y una interfaz digital común para instrumentos programables: la evolución de un sistema.
Para superar muchos de los problemas experimentados en instrumentos de interconexión y dispositivos digitales, se ha definido un nuevo sistema de interfaz. Este sistema da nueva facilidad y flexibilidad en las interconexiones del sistema. Los instrumentos de interconexión para uso en el banco de laboratorio, así como en grandes sistemas, ahora se vuelve práctico desde el punto de vista económico.
Posteriormente, HP contribuyó posteriormente a HP-IB al IEC, donde se convirtió en un estándar internacional. Dentro de unos años, se convierte en lo que sabemos hoy como el GPIB (Autobús de la Interfaz General de Propósito) o IEEE-488, se formalizó por primera vez en 1975.
La tarea a mano
¿Por qué necesitaba usar una interfaz de comunicaciones de 50 años? Dado que GPIB fue la interfaz de facto durante tantos años, se puede encontrar un montón de equipos de prueba usados en el mercado de segunda mano por precios muy razonables, mucho más baratos que sus contrapartes modernas. Además, más piezas de equipo de prueba que terminan en bancos de laboratorio significa menos de ellos terminar en el sistema de reciclaje o en vertederos. Pero no necesito estas justificaciones, el disfrute y el sentimiento nostálgico de este viejo equipo es la razón suficiente para mí.
Diagrama de un digipot típico, el TPL0501 (de la biblioteca de artículos de DigiKey)
Pero, ¿por qué quiere hablar con su equipo de prueba en una interfaz de computadora en primer lugar? En mi caso, tuve un proyecto donde necesitaba calibrar la resistencia de un Digipot en cada una de sus posiciones de limpiaparabrisas programables. Esto me permitiría crear un algoritmo de calibración basado en datos medidos, donde podría ingresar el valor OHMIC deseado y obtener el valor de registro del limpiador correspondiente. Claro, podría hacer estas medidas a mano, pero con 256 posiciones de limpiaparabrisas, que obtendrían tediosas reales. Si desea obtener más información sobre Digipots, consulte este artículo de la biblioteca de Digikey en los fundamentos de los potenciómetros digitales y cómo usarlos.
Banco Keithley 195A usado DMM de C.1982
Anoté un multímetro digital de Keithley 195A usado desde principios de la década de 1980. Este es un banco DMM de 5-1 / 2 dígitos, y mi unidad tiene la opción Modelo 1950 AC / AMPS instalada.
Plan de acción
Mientras buscaba alrededor, encontré un documento de tesis (alemán) por [Thomas Klima] en el uso de un escudo de interfaz de GPIB fácil de construir en un PI de frambuesa o un PI Zero para comunicarse con instrumentos de laboratorio. Su proyecto es de código abierto y está bien documentado en las páginas de GitHub (versión de Raspberry Pi aquí y PI cero versión aquí) su sitio web de Elektronomikon.
Es un circuito simple, que apoya la afirmación de mi entera sensación de que GPIB no es tan complicado y probablemente podría bit-golpee con un 8051. Me reuní con el proyecto, y tenía una frambuesa pi cero-w, todo listo para ir.
Módulo de interfaz GPIB instalado en la parte trasera de DMM
Módulo de interfaz cero gpib + raspberry pi cero
SOFTWARE WISE, el escudo utiliza el módulo de kernel de Linux existente Linux-GPIB. Parecía fácil de instalar y se estaba ejecutando en la PI en poco tiempo. Después de un par de horas, instalando Pyvisa y algunas bibliotecas específicas del instrumento, debería grabar automáticamente datos con los scripts de Python en menos de un día. Por desgracia, la realidad no siempre coincide con nuestras expectativas.
Arquitectura GPIB
Bob “Sr. Fancy Pants” Stern operando un bastidor de equipos HP-IB en 1980
Una pequeña perspectiva de fondo será útil para comprender el concepto de GPIB. Si visitamos un laboratorio de electrónica en los años 60, usando una computadora para controlar secuencias de prueba repetitivasy reinstaló el firmware desde cero. También me tomé el tiempo para organizar mejor mis datos de nombre de host y arrendamiento estático. Encontré esta esencia de [Krzysztof Burghardt] que convierte su / etc / hosts y / etc / eths en el archivo OpenWrt / etc / config / DHCP, y ajustado para satisfacer mis necesidades. Compré un segundo enrutador de respaldo que puedo intercambiar rápidamente si esto sucede nuevamente. Y el último, pero no menos importante, rompí y compré una impresora de etiquetas para marcar claramente estos adaptadores USB-LAN con sus direcciones MAC.
Listo para ir
¡Vamos a medir!
Finalmente, estoy listo para hacer un trabajo real en mi proyecto. Ignore los clientes potenciales en el fondo son solo por diversión: van a un analizador analógico de descubrimiento 2 para observar las señales de GPIB. El reloj de pulsera es un guiño a mi pereza: puse un teléfono inteligente viejo en un trípode para ver el medidor en el laboratorio y lo controlé desde la PC de escritorio de la oficina mientras prueba los scripts de Python. De vez en cuando, el video se bloquearía, y usé la segunda mano como un signo de si las cosas se estaban funcionando sin problemas o no. En la parte dos de esta saga, envolveré la historia de la medición, daré más información sobre GPIB y sus revisiones, y mostraré gráficos de mi configuración de prueba automatizada.