【KiCad】Made with KiCad USB-GPIB 转换器

sunsili

【KiCad】Made with KiCad USB-GPIB 转换器

“ 多功能、廉价、便携式 USB 至 GPIB 转换器（基于 USBTMC 类）。 ”

概览

如果您家里有很多测试设备，您可能会遇到这些问题：很多设备只有 GPIB 接口，而市面上的 GPIB 适配器和 GPIB 电缆价格昂贵，其中一些在 Windows 10 下运行时甚至会出现很多问题（设备驱动程序无法工作）。例如，它们无法使用 VISA 操作，因为它们基于 UART，需要特殊的命令序列......。适配器通常也很长，会使测试设备的总长度增加至少 10 厘米（约 4 英寸）。除了这两家大型制造商外，其他 GPIB 适配器，例如带有以太网或 USB 接口的 GPIB 适配器，普通 VISA 提供商或 PyVisa 都无法识别，因此测量控制的实现需要根据 GPIB 适配器的具体情况而定。

项目目标

• 基于标准 USBTMC 协议工作。这样，GPIB 测试设备看起来就像一个基于 USB 的普通测量设备，并能与 NI VISA、Labview、Matlab 或 PyVisa 等完美配合。
• 长度要小，否则我的设备有可能从架子上掉下来 此外，USB 电缆应连接成 90 度角，使其非常短。
• 价格要便宜，但功能要齐全（只需 14 美元就能做一个！）。
• 它应支持我的所有测试设备，包括不同的 GPIB 实现世代和不同的 GPIB 种类
• 固件可通过 USB 升级
• 它应该坚固耐用，我不想因为 USB GPIB 转换器的软件问题而导致长时间的测量中断。
• 应支持串行轮询、远程启用/禁用等附加功能
• 如果 USBGpib 转换器上没有连接 GPIB 设备，或者 GPIB 设备的电源已关闭，那么在 PC 上就看不到 USB 设备。
  

硬件（Hardware）

主控器的选择
虽然我现在通常更倾向于使用 ARM Cortex M0/3/4/7 控制器，但它存在一个问题。现有的设备仅支持最大 3.3V 电源电压。3.3V 电源电压，因此需要向 GPIB 总线提供电平转换器。GPIB 基于 5V 电压（不完全正确，但这是第一次迭代）。这就限制了微控制器的选择，例如 AVR 或 PIC 控制器。由于非常好用，我最终选择了 ATMEGA32U4 控制器。除了支持 5V 输入/输出电压外，它还不需要稳压器作为应用的一部分--它有一个内部 3.3V 稳压器。这最大限度地减少了整个应用电路图和 BOM。原理图的 GPIB 端可以直接连接到 ATMega32U4 的 IO 引脚。微控制器侧的 IO 引脚只能设置为两种不同的状态：三态（输入）或低电平输出，以便通过 GPIB 进行通信。

原理图 & PCB

外壳

我为这个适配器设计了一个复杂的 3D 打印外壳。设计是用 Fusion 360 完成的。项目文件和 STL 文件包含在 "外壳 "子目录中。

印刷电路板与外壳完全吻合。它可以选择用 2 个安装螺钉固定（GPIB 连接器有 2 个螺纹，使用 2 个 4-40 UNC x 3/8），上盖可以卡在外壳底座上。

我是用 Ender 5 3D 打印机打印的，黑色 PLA，层高 0.15 毫米，壁厚 1 毫米，无支撑。注意，要将外壳的顶部旋转 180 度，使平面位于打印机床面上。打印效果很好，为了确保良好的打印性能，我们对设计进行了多次反复修改。到目前为止，我已经打印了 15 个外壳，无一失败。

已测试的设备

• R&S FSEM30
• R&S SMIQ03
• R&S CMU200
• R&S SMW200A
• R&S FSW
• R&S FSV
• Keithley 199 multimeter
• HP 3325A synthesizer/frequency generator
• HP 3457A multimeter
• Agilent E4406A VSA transmitter tester
• Tektronix TDS7104 Digital Phosphor Oscilloscope
• HP 8596A spectrum analyzer
• Agilent E3648A dual power supply
  
  

License

MIT

仓库 & 下载

可以在Github中获取开源仓库：

https://github.com/xyphro/UsbGpib