微机原理与接口技术-总线

13.5总线技术1．总线定义总线是将计算机系统中各部件连接起来的信息传输道，通过总线可以传输数据信息、地址信怠、各种控制命令和状态信息。2．优点标准模板简化系统结构、提高系统可靠性3.5.1总线概述23．总线标准规范机械结构规范：确定模板尺寸、总线插头、边沿连接器等的规格及位置功能规范：确定各引脚信号的名称、定义、功能与逻辑关系电气规范：规定信号工作时的高低电平、动态转换时间、负载能力以及最大额定值34．总线分类内部总线：位于微处理器芯片内部，各功能单系统总线：系统内部各部件(插板)之间的连接，也称微型计算机总线或板级总线通常系统总线并不依赖于某种型号的CPU外部总线(又称通信总线、设备总线)：用于系统之间进行互连常用的外部总线有RS-232C、IEEE1394、USB总线等45．组成数据总线传输数据信息，双向三态，表示总线数据传输能力地址总线传送地址信息，单向三态，决定了系统所具有的寻址能力控制总线传送控制和状态信号，决定总线功能的强弱和适应性电源线和地线决定总线使用的电源种类及地线分布和用法56．主要参数总线带宽指一定时间内总线上可传送的数据量，即最大稳态数据传输率总线位宽指总线能同时传送的数据位数，如：32位、64位等,位宽越宽则带宽越宽工作时钟频率单位为MHz，工作频率越高则总线工作速度越快，也即总线带宽越宽6几种微型计算机总线的性能参数类型适用机型宽度（bit）工作速率（MHz）传输速率（Mb/s）PC/XT8086844ISA286~48616bit816EISA286~58632bit8.3333.3STDZ-80，IBM系列PC8bit22PCI奔腾系列PC，PowerPC，Alpha工作站32bit64bit33132或264（64位）1394PentiumPC和工作站100～400100～400USBPentium系列PC1212AGPPentium系列PC6466以上264或更高71.PC/XT总线最早的PC机系统总线IBM公司于198年推出基于准16位机也称PC总线3.5.2PC总线8–I/O地址空间0100H～03FFH–24位地址线，可直接寻址的内存容量为16MB–8/16位数据线–62+36条引脚–最大传输率8Mb/s–中断功能–DMA通道功能–开放式总线结构，能使多个CPU共享系统资源2.ISA(AT)总线9AT总线新增加的引脚10113.5.3PCI总线1.PCI支持10总线时钟频率33.3MHz/66MHz最大数据传输速率133MB/s与CPU总线宽度32位(5V)/64位(3.3V)特别适合与Intel公司生产的CPU协同工作122.PCI总线信号定义必需引脚：主控设备49条，目标设备47条。主控设备是指取得了总线控制权的设备，而被主设备选中进行数据交换的设备称为从设备或目标设备。可选引脚：51条(主要用于64位扩展、中断请求、高速缓存支持等)。1314PCI总线系统结构153.5.4PC-104总线(1)小尺寸：长90mm，宽96mm，微型化的结构使其更容易嵌入(2)堆叠式的针孔/插针连接器，有极好的抗震性和抗冲击性，提高了可靠性(3)减少总线信号驱动器：总线驱动电流4mA，每个模块的功耗1-2W，提高了驱动能力16173.5.5RS-232C(1)负逻辑“1”：-3V～-15V，“0”：+3V～+15V18RS-232C的电特性带3~7kΩ负载时输出电平逻辑1-5V到-15V逻辑0+5V到+15V不带负载时驱动器的输出电平-25V到+25V驱动器通断时的输出阻抗＞300Ω输出短路电流＜0．5A驱动器转换速率＜30V/μs接收器输入阻抗7kΩ~30kΩ接收器输入电压的允许范围-25V到+25V输入开路时接收器的输出逻辑1输入经300Ω接地时接收器的输出逻辑1+3V输入时接收器的输出逻辑0-3V输入时接收器的输出逻辑119接口信号引脚定义引脚定义1保护地(PGND)14辅信道发送数据2发送数据(TxD)15发送信号元定时3接收数据(RxD)16辅信道接收数据4请求发送(RTS)17接收信号元定时5允许发送(CTS)18未定义6数据准备就绪19辅信道请求发送7信号地(SGND)20数据终端准备就绪8载波检测(CD)21信号质量检测(SD)9未定义22振铃指示(RI)10未定义23数据信号速率选择11未定义24外部发送时钟12辅信道载波检测25未定义13辅信道允许发送20典型的信号线连接方式近距离通信（传输距离小于15m）21远距离通信22（4）RS-422一对双绞线（A，B），信号地C+2～+6V(+200mV)正逻辑电平-2～-6V(-200mV)负逻辑电平接收器接收的电平范围:200mV~6V23RS-422电气规定一个发送器，最多10个接收节点接收器输入阻抗为4k最大传输距离1219米，最大传输速率10Mb/s24RS-485抗干扰能力强、传输速率高、传送距离远。多点、双向通信“使能”端控制发送驱动器与传输线的切断与连接共模输出电压-7V~+12V，最小输入阻抗12kΩ双绞线不用MODEM，100kb/s时,传送距离1200m最大传输速率10Mb/s(15m)32个发送器／接收器25RS-48526RS-485有关电气规定规定RS232RS422R485工作方式单端差分差分节点数1收、1发1发10收32发32收最大传输电缆长度50英尺120m120m最大传输速率20kb/s10Mb/s10Mb/s最大驱动输出电压±25V-0.25~+6V-7~+12V驱动器输出信号电平(负载最小值)±5~±15V±2.0V±1.5V驱动器负载阻抗(Ω)3k~7k10054接收器输入电压范围±15V-10~+10V-7~+12V接收器输入电阻(Ω)3K~7K4K(最小)≥12K273.5.6USB总线USB是英文UniversalSerialBus的缩写，中文含义是“通用串行总线”简化PC与外设之间互联的一种标准化连接器支持各种PC与外设之间的连接。1995年出现1998年后进入实用阶段USB1.1、USB1.2、USB2.0。281.USB使用方便“即插即用”速度快最高传输率目前可达12Mb/s连接灵活一个USB口理论上可以连接127个USB设备独立供电USB接口提供了内置5V电源支持多媒体292.USB体系结构USB互连，USB设备和USB主机(1)USB互连USB互连是指USB设备与主机之间进行连接和通信的操作。30层叠星形结构连接电缆传输速度高速12Mbps低速1.5MbPs31(2)USB的设备设备被连接、编号后，拥有一个唯一的USB地址，通过该USB地址被操作USB主要有两种设备类型集线器(Hub)：提供更多的USB的连接点功能部件(Device)：为主机提供具体的功能逻辑结构32(3)USB的主机检测USB设备的连接和拆USB设备之间的控制/数据流USB设备提供电源333.USB的传输方式