GPIB Interface Bus

Over de Auteur: Lammert Bies is een vader, echtgenoot en polyglot. Hij ontwikkelt embedded systemen sinds de jaren tachtig. Gebruikte machinaal leren voordat het een naam had. Specialiseert in het verbinden van computers, robots en mensen. Was een Google Mapmaker Advocaat en spreker op verscheidene internationale conferenties voordat in 2017 de stekker uit Mapmaker werd getrokken. Bughunter met Google. Verspreidt op dit moment kunstmatige intelligentie naar de wildste plekken in productieomgevingen. Hij stopt nooit met leren.

Uit hetzelfde tijdperk als de RS232 interface stamt de GPIB interface bus. Deze communicatiebus was oorspronkelijk ontwikkeld door Hewlett Packard aan het einde van de jaren zestig. Hoewel de meeste mensen Hewlett Packard tegenwoordig kennen van hun printers en computers was het bedrijf vele jaren geleden met name bezig met meet- en laboratorium apparatuur.

Het idee was om deze apparatuur niet alleen stand-alone te gebruiken, maar om ze ook onderling te verbinden en om ze aan te sturen via afstandbediening. In een tijdperk waar computers nog vooral grote mainframes waren was dit een vooruitstrevend idee. Seriële en parallelle communicatie interfaces waren op dat moment al beschikbaar, maar die waren niet echt bruikbaar in multi-drop netwerken zoals de ontwikkelaars in gedachten hadden. Hewlett Packard ontwikkelde daarom een eigen multi-drop interface bus die ze HP-IB noemden naar Hewlett Packard Interface Bus.

De specificaties waren behoorlijk indrukwekkend voor die tijd. Het ontwerp van de interface bus was gebasseerd op een 8-bit bi-directionele parallelle bus, met een dara rate van één megabyte per seconde. De connector lijkt op de 35 pin Centronics connector, maar kleiner met slechts 24 punnen. Kabels werden vaak gebruikt met dubbelzijdige connectoren die toestonden dat meerdere kabels werden verbonden met één apparaat. Op die manier kon apparatuur in een network worden verbonden met een ketting, ster of andere structuur. Praktisch gesproken konden maximaal 4 kabels direct met een apparaat worden verbonden, maar dit was vooral om mechanische redenen en niet vanwege elektrische beperkingen.

De maximale kabellengte per segment was 20 meter, met 15 apparaten op één kabel. Apparaten worden geaddresseerd met een uniek adres in de range van 0..30 op de bus. Met extenders was het mogelijk om de volle 31 apparaten te gebruiken op een logisch netwerk segment.

HP-IB werd onder licentie vrijgegeven aan andere hardwarefabrikanten onder de naam GPIB General Purpose Interface Bus en werd in 1975 zelfs een IEEE standaard met de naam IEEE 488.

Je zou kunnen denken dat een vijftig jaar oude interface bus niet meer wordt gebuikt op moderne apparatuur, maar het tegenovergestelde is het geval. Een GW-Instek GPM-8213 power meter die ik enkele maanden geleden gekocht heb bijvoorbeeld is nog steeds voorzien van een GPIB poort, net als veel andere laboratoriumapparatuur van andere fabrikanten.

Het is gek wanneer je er over nadenkt dat zo’n oude interface bus meer dan 50 jaar kan overleven. Paralelle printer kabels zijn vervangen door USB en RS232 wordt op huis-tuin-en-keuken computers nauwelijks nog gebruikt, maar op laboratoriumapparatuur is GPIB nog vaak de primaire communicatiepoort. Om dit te begrijpen moeten we wat dieper duiken in het gebruik van dit type apparatuur.

Ten eerstge heeft laboratoriumapparatuur een veel langere levensduur dan gemiddelde computerapparatuur. Mijn 6,5 digit HP 34401A digitale multimeter werd ergens in de vorige eeuw gefabriceerd maar werkt nog steeds naar behoren. Hewlett Packard ontwikkelde het model in 1992 en de meter heeft de overgang naar eerst Agilent en later Keysight Technologies overleefd. De verkoop van nieuwe 34401A DMMs werd pas gestopt op 1 December 2016. Dat is een commerciele levensduur van 25 jaar!

Ten tweede was de gekozen connector om de apparatuur te verbinden robuust en multifunctioneel. Wanneer je meetapparatuur gebruikt in een laboratoriumomgeving wil je die apparatuur op verschillende manieren verbinden afhankelijk van de experimenten en metingen die uitgevoerd worden. De connector stond vele verbindings-cycli toe en door het stapelen van connectoren was het gemakkelijk om snel apparatuur toe te voegen of te verwijderen van de bus.

Als laatste definieerde de IEEE 488 standaard niet alleen de fysieke eigenschappen van de interfave bus, maar ook de commandostructuur die moet worden gebruikt om te communiceren van centrale controllers naar apparatuur op de bus.

Ik moet wel toegeven dat dat laatste niet altijd het geval was. In het begin van het bestaan van HP-IB en GPIB definieerden fabrikane hun eigen commando’s om te communiceren met apparatuur. Sommigen gebruikten protocollen gebasseerd op ASCII, terwijl anderen binaire communicatie gebruikten. Dit maakte het soms moeilijk om apparatuur van verschillende fabrikanten te gebruiken op één interface bus.