GPIB

ناقل واجهة الأغراض العامة ( GPIB ) أو ناقل واجهة هيوليت-باكارد ( HP-IB ) هو ناقل واجهة اتصالات رقمية قصير المدى، متوازي ، متعدد الأجهزة الرئيسية، ذو 8 بتات ، طُوِّر في الأصل بواسطة شركة هيوليت-باكارد ، ووُضِّح في معيار IEEE 488.1-2003 . وأصبح لاحقًا موضوعًا للعديد من المعايير. مع أن الناقل صُمِّم في الأصل لربط معدات الاختبار الآلية ، فقد حقق نجاحًا أيضًا كناقل طرفي للحواسيب الصغيرة المبكرة ، ولا سيما كومودور PET . وقد حلت معايير أحدث محل معيار IEEE 488 إلى حد كبير في استخدامات الحواسيب، ولكنه لا يزال يُستخدم في معدات الاختبار.

في ستينيات القرن العشرين، قامت شركة هيوليت-باكارد (HP) بتصنيع العديد من أجهزة الاختبار والقياس الآلية، مثل أجهزة القياس الرقمية المتعددة ومحللات المنطق . وطورت الشركة ناقل واجهة HP (HP-IB) لتسهيل الربط بين الأجهزة ووحدات التحكم (الحواسيب والأجهزة الأخرى). ^{[ 2 ]} انفصل هذا الجزء من HP لاحقًا (حوالي عام 1999) ليصبح شركة Agilent Technologies ، وفي عام 2014، انفصل قسم الاختبار والقياس في Agilent ليصبح شركة Keysight Technologies . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

كان تنفيذ ناقل البيانات سهلاً نسبياً باستخدام التقنية المتاحة آنذاك، وذلك باستخدام ناقل بيانات متوازي بسيط وعدة خطوط تحكم فردية. على سبيل المثال، كان كل من مبرمج مزود الطاقة HP 59501 ومشغل المرحل HP 59306A من الأجهزة الطرفية البسيطة نسبياً لـ HP-IB، والمنفذة بلغة TTL ، دون الحاجة إلى معالج دقيق.

منحت شركة HP ترخيص براءات اختراع HP-IB لشركات تصنيع أخرى مقابل رسوم رمزية. وأصبح يُعرف باسم ناقل واجهة الأغراض العامة (GPIB)، وأصبح معيارًا فعليًا للتحكم الآلي في الأجهزة الصناعية. ومع ازدياد شعبية GPIB، تم اعتماده رسميًا من قبل منظمات معايير مختلفة .

في عام 1975، اعتمد معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) معيار ناقل البيانات GPIB تحت مسمى "الواجهة الرقمية القياسية للأجهزة القابلة للبرمجة" (IEEE 488)، وتم تنقيحه في عام 1978 (ليصبح IEEE 488-1978). ^{[ 5 ]} ثم نُقّح المعيار مرة أخرى في عام 1987، وأُعيدت تسميته إلى IEEE 488.1 (IEEE 488.1-1987). وقد حددت هذه المعايير المعايير الميكانيكية والكهربائية ومعايير البروتوكول الأساسية لـ GPIB، لكنها لم تتطرق إلى تنسيق الأوامر أو البيانات.

في عام 1987، أصدر معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) معيار IEEE 488.2، الذي يتضمن الرموز والتنسيقات والبروتوكولات والأوامر الشائعة . وتم تنقيحه في عام 1992. ^{[ 6 ]} وقد وفر معيار IEEE 488.2 قواعد بناء الجملة الأساسية وتنسيقاتها، بالإضافة إلى أوامر مستقلة عن الجهاز، وهياكل بيانات، وبروتوكولات للأخطاء، وما شابه. وقد بُني معيار IEEE 488.2 على معيار IEEE 488.1 دون أن يحل محله؛ إذ يمكن للأجهزة أن تتوافق مع معيار IEEE 488.1 دون أن تتبع معيار IEEE 488.2.

رغم أن معيار IEEE 488.1 حدد المكونات المادية ومعيار IEEE 488.2 حدد البروتوكول، إلا أنه لم يكن هناك معيار موحد للأوامر الخاصة بكل جهاز. فقد تباينت الأوامر المستخدمة للتحكم في نفس فئة الأجهزة، مثل أجهزة القياس المتعددة، بين الشركات المصنعة وحتى بين الطرازات المختلفة.

أدركت القوات الجوية الأمريكية ^{[ 7 ]} ، ولاحقًا شركة هيوليت-باكارد، هذه المشكلة. في عام 1989، طورت هيوليت-باكارد لغة اختبار القياس (TML) ^{[ 8 ]} أو لغة أنظمة الاختبار والقياس (TMSL) ^{[ 9 ]} ، والتي كانت النواة الأولى لأوامر الأجهزة القابلة للبرمجة القياسية (SCPI)، التي طُرحت كمعيار صناعي في عام 1990. ^{[ 10 ]} أضافت SCPI أوامر عامة قياسية، وسلسلة من فئات الأجهزة مع أوامر خاصة بكل فئة. فرضت SCPI استخدام صيغة IEEE 488.2، لكنها سمحت باستخدام وسائل نقل مادية أخرى (غير IEEE 488.1).

قامت اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) بتطوير معاييرها الخاصة بالتوازي مع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، مع IEC 60625-1 و IEC 60625-2 (IEC 625)، والتي تم استبدالها لاحقًا بـ IEC 60488-2 .

قدّمت شركة ناشيونال إنسترومنتس امتدادًا متوافقًا مع الإصدارات السابقة لمعيار IEEE 488.1، والذي كان يُعرف سابقًا باسم HS-488. وقد رفع هذا الامتداد الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات إلى 8 ميجابايت /ثانية، مع العلم أن هذا المعدل يتناقص مع ازدياد عدد الأجهزة المتصلة بالناقل. وقد أُدرج هذا الامتداد في المعيار عام 2003 (IEEE 488.1-2003)، ^{[ 11 ]} على الرغم من اعتراضات شركة HP. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

في عام 2004، دمجت كل من IEEE و IEC معاييرهما في معيار "الشعار المزدوج" IEEE/IEC IEC 60488-1، وهو معيار بروتوكول الأداء العالي للواجهة الرقمية القياسية للأجهزة القابلة للبرمجة - الجزء 1: عام ، ^{[ 14 ]} ليحل محل IEEE 488.1/IEC 60625-1، و IEC 60488-2، الجزء 2: الرموز والتنسيقات والبروتوكولات والأوامر الشائعة ، ^{[ 15 ]} ليحل محل IEEE 488.2/IEC 60625-2. ^{[ 16 ]}

حصلت نواة لينكس على دعم لـ GPIB مع الإصدار 6.19، بعد أن قام جريج كروه-هارتمان بدمج الكود. ^{[ 17 ]}

IEEE 488 عبارة عن ناقل متوازي كهربائيًا مكون من 8 بتات يستخدم ستة عشر خط إشارة - ثمانية تستخدم لنقل البيانات ثنائي الاتجاه، وثلاثة للمصافحة ، وخمسة لإدارة الناقل - بالإضافة إلى ثمانية خطوط إرجاع أرضية.

يدعم الناقل 31 عنوانًا أساسيًا للأجهزة، كل منها مكون من خمسة بتات، مرقمة من 0 إلى 30، مما يخصص عنوانًا فريدًا لكل جهاز على الناقل. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

يسمح المعيار بمشاركة ما يصل إلى 15 جهازًا على ناقل بيانات واحد بطول كابل إجمالي يصل إلى 20 مترًا (66 قدمًا) . يمكن أن يكون تصميم الشبكة خطيًا أو نجميًا (متشعبًا). ^{[ 20 ]} تسمح موسعات الشبكة النشطة بناقلات بيانات أطول، حيث يمكن نظريًا ربط ما يصل إلى 31 جهازًا على ناقل بيانات واحد. 

تُفصل وظائف التحكم ونقل البيانات منطقيًا؛ إذ يمكن لوحدة التحكم أن تُخاطب جهازًا واحدًا باعتباره "مُرسِلًا" وجهازًا واحدًا أو أكثر باعتباره "مُستقبِلًا" دون الحاجة إلى المشاركة في نقل البيانات. من الممكن أن تتشارك وحدات تحكم متعددة نفس ناقل البيانات، ولكن لا يمكن إلا لوحدة تحكم واحدة أن تكون "وحدة التحكم المسؤولة" في وقت واحد. ^{[ 21 ]}

في البروتوكول الأصلي، تستخدم عمليات النقل مصافحة ثلاثية الأسلاك متشابكة ، تتضمن التحقق من جاهزية البيانات وصلاحيتها وقبولها . ^{[ 22 ]} يبلغ الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات حوالي ميغابايت واحد في الثانية. أما امتداد HS-488 اللاحق، فقد خفف متطلبات المصافحة، مما سمح بمعدل يصل إلى 8 ميغابايت/ثانية. ويحدد أبطأ جهاز مشارك سرعة ناقل البيانات. ^{[ 23 ]}

يحدد معيار IEEE 488 موصلًا شريطيًا دقيقًا من تصميم شركة Amphenol ذو 24 سنًا . تتميز هذه الموصلات بغلاف معدني على شكل حرف D، ولكنها أكبر حجمًا من موصلات D-subminiature . ويُطلق عليها أحيانًا اسم "موصلات Centronics" نسبةً إلى الموصل الشريطي الدقيق ذي 36 سنًا الذي استخدمته شركة Centronics في طابعاتها.

من السمات غير المألوفة لموصلات IEEE 488 استخدامها عادةً تصميمًا "مزدوج الرأس"، حيث يكون أحد طرفيه ذكرًا والآخر أنثى. يتيح هذا التصميم تكديس الموصلات لتسهيل التوصيل المتسلسل . إلا أن الاعتبارات الميكانيكية تحدّ من عدد الموصلات المكدسة إلى أربعة أو أقل، مع إمكانية تجاوز هذا القيد من خلال حل بديل يتضمن دعم الموصلات ماديًا.

تُثبّت هذه البراغي في مكانها بواسطة براغي، إما من نوع #6-32 UNC ^{[ 24 ]} (وهو نوع قديم نوعًا ما) أو براغي مترية M3.5×0.6 . اقترحت الإصدارات الأولى من المعيار طلاء البراغي المترية باللون الأسود لتجنب الخلط بينها وبين براغي UTS غير المتوافقة. ومع ذلك، بحلول مراجعة عام 1987، لم يعد هذا الأمر ضروريًا نظرًا لانتشار استخدام البراغي المترية. ^{[ 25 ]}

ينص معيار IEC 60625 على استخدام موصلات D-subminiature ذات 25 سنًا (وهي نفسها المستخدمة في المنفذ المتوازي لأجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM PC ). لم يحظَ هذا الموصل بقبول واسع في السوق مقارنةً بالموصل ذي 24 سنًا الأكثر شيوعًا.

لم يخطط مصممو HP تحديدًا لأن يكون معيار IEEE 488 واجهة طرفية لأجهزة الكمبيوتر العامة؛ فقد كان التركيز منصبًا على أجهزة القياس. ولكن عندما احتاجت أجهزة الكمبيوتر الصغيرة الأولى من HP إلى واجهة للأجهزة الطرفية ( محركات الأقراص ، ومحركات الأشرطة ، والطابعات ، والراسمات ، وما إلى ذلك)، كان معيار HP-IB متاحًا بسهولة وقابلًا للتكييف مع هذا الغرض.

تضمنت منتجات حواسيب HP التي استخدمت واجهة HP-IB سلسلة HP 80 ، وسلسلة HP 9800 ، ^{[ 27 ]} وسلسلة HP 2100 ، [28] وسلسلة HP ^{3000. [ 29} ] كما ^{استخدمت ملحقات حواسيب} HP التي لم تستخدم واجهة الاتصال RS-232 واجهة HP-IB، بما في ذلك أنظمة الأقراص مثل HP 7935. بعض آلات حاسبة الجيب المتطورة من HP في ثمانينيات القرن الماضي، مثل سلسلتي HP-41 و HP-71B ، كانت مزودة أيضًا بإمكانيات IEEE 488، عبر وحدة واجهة HP-IL /HP-IB اختيارية.

وقد اعتمدت شركات تصنيع أخرى تقنية GPIB لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بها أيضًا، كما هو الحال مع سلسلة Tektronix 405x .

ربطت سلسلة أجهزة الكمبيوتر الشخصية Commodore PET (التي طُرحت عام 1977) ملحقاتها باستخدام ناقل IEEE 488، ولكن بموصل حافة بطاقة غير قياسي. استخدمت أجهزة Commodore اللاحقة ذات 8 بت ناقلًا تسلسليًا يعتمد بروتوكوله على IEEE 488. ^{[ 30 ]} سوّقت Commodore خرطوشة IEEE 488 لجهاز VIC-20 ^{[ 31 ]} وجهاز Commodore 64. ^{[ 32 ]} صنع العديد من موردي ملحقات Commodore 64 من جهات خارجية خرطوشةً لجهاز C64 توفر واجهة مشتقة من IEEE 488 على موصل حافة بطاقة مشابه لموصل سلسلة PET. ^{[ 33 ]}

في النهاية، حلت معايير أسرع وأكثر اكتمالاً مثل SCSI محل معيار IEEE 488 للوصول إلى الأجهزة الطرفية.

• 
  الجزء الخلفي من جهاز كومودور 8032-SK يظهر  منفذ IEEE 488
• 
  الجزء الخلفي من محرك الأقراص المرنة Commodore SFD 1001 المزود بمنفذ IEEE 488 
• 
  واجهة C64
• 
  واجهة Acorn IEEE  488
• 
  محول بروتوكول USB GPIB
• 
  الجزء الخلفي من جهاز راسم الإشارة الرقمي Tektronix TDS 210 المزود بمنفذ IEEE 488 
• 
  الجزء الخلفي من هيكل جهاز جمع البيانات / مقياس متعدد Keysight 34970A المزود بمنفذ IEEE 488 
• 
  الجزء الخلفي من جهاز القياس المتعدد Keithley DMM7510 المزود بمنفذ IEEE 488 
• 
  طابعة HP 7580B مزودة بمنفذ IEEE 488
• 
  طابعة HP ThinkJet 2225A مزودة بمنفذ IEEE 488

من الناحية الكهربائية، استخدم معيار IEEE 488 واجهةً مادية يُمكن تنفيذها باستخدام دوائر منطقية منفصلة أو متحكم دقيق. مكّنت هذه الواجهة الأجهزة المصنعة من قبل شركات مختلفة من التواصل مع مضيف واحد. ولأن كل جهاز يُولّد إشارات المصافحة غير المتزامنة المطلوبة لبروتوكول الناقل، فقد أمكن دمج الأجهزة البطيئة والسريعة على ناقل واحد. ونظرًا لبطء نقل البيانات نسبيًا، تم تجاهل مشكلات خط النقل مثل مطابقة المعاوقة وإنهاء الخط. لم يكن هناك شرط للعزل الجلفاني بين الناقل والأجهزة، مما أدى إلى احتمال حدوث حلقات أرضية تُسبب ضوضاء إضافية وفقدانًا للبيانات.

كانت موصلات وكابلات IEEE 488 متينة من الناحية المادية، ومثبتة بمسامير. ورغم أن حجمها الكبير ومتانتها كانا ميزة في البيئات الصناعية أو المختبرية، إلا أن حجمها وتكلفتها كانا عائقًا في تطبيقات مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

على الرغم من أن الواجهات الكهربائية والمادية كانت محددة بدقة، إلا أنه لم تكن هناك مجموعة أوامر قياسية أولية. وقد تستخدم الأجهزة من مختلف المصنّعين أوامر مختلفة لنفس الوظيفة. ^{[ 34 ]} لم تُوحّد بعض جوانب معايير بروتوكول الأوامر حتى صدور معيار الأوامر القياسية للأجهزة القابلة للبرمجة (SCPI) عام 1990. ويمكن أن تُعقّد خيارات التنفيذ (مثل معالجة نهاية الإرسال) قابلية التشغيل البيني في الأجهزة التي سبقت معيار IEEE 488.2.

تستفيد المعايير الأحدث، مثل USB و FireWire و Ethernet، من انخفاض تكاليف إلكترونيات الربط البيني لتطبيق معايير أكثر تعقيدًا توفر نطاقًا تردديًا أعلى. كانت الموصلات متعددة الموصلات (بيانات متوازية) والكابلات المحمية أغلى ثمنًا بطبيعتها من الموصلات والكابلات التي يمكن استخدامها مع معايير نقل البيانات التسلسلية مثل RS-232 و RS-485 وUSB وFireWire وEthernet. وقد طبّقت قلة قليلة من أجهزة الكمبيوتر الشخصية أو ملحقاتها (مثل الطابعات والماسحات الضوئية) المتوفرة في الأسواق معيار IEEE 488.

• ناقل كومودور – ناقل تسلسلي لسلسلة أجهزة الكمبيوتر المنزلية من كومودور 
• سلسلة HP 80 - حاسوب مكتبي علمي صغير من هيوليت-باكارد، 1980 
• بروتوكول الاتصالات HP-IL 
• امتدادات الشبكة المحلية لأجهزة القياس - معيار إيثرنت 
• ملحقات PCI للأجهزة - منصة أجهزة المختبرات 
• روكي ماونتن بيسك – لهجة من لغة برمجة بيسك 
• الأوامر القياسية للأجهزة القابلة للبرمجة – بروتوكول الاتصالات لمعدات الاختبار 
• بنية برمجيات الأجهزة الافتراضية – صفحات واجهة برمجة تطبيقات الاختبار والقياس التي تعرض أوصافًا مختصرة لأهداف إعادة التوجيه 

المواصفات - الجزء الأول

• معيار IEEE/IEC 60488-1-2004 ، ملف PDF مكون من 158 صفحة، سعره 423 دولارًا أمريكيًا في عام 2026

المواصفات - الجزء الثاني

• IEEE 488.2-1992 ، ملف PDF مكون من 254 صفحة، تكلفته 56 دولارًا أمريكيًا في عام 2026 (تم استبداله بـ IEEE/IEC 60488-2-2004).
• معيار IEEE/IEC 60488-2-2004 ، ملف PDF مكون من 264 صفحة، تكلفته 404 دولارات أمريكية في عام 2026

آخر

• دليل متعدد الصفحات لـ GPIB / IEEE 488