系统总线与接口技术总线的概念

第八章系统总线与接口技术8.1总线的概念和分类8.2ISA总线8.3USB与PCI总线介绍8.1总线的概念和分类8.1.1总线的概念总线:是一组信号线的集合.它是器件之间通信和控制的渠道.如CPU与内存,内存与硬盘等等,他们之间的通信靠的就是总线.8.1.2总线的分类（1）按照数据传输的形式（2）按照规模，功能和所处的位置（3）按照通用性和兼容性（1）按照数据传输的形式总线并行总线串行总线异步并行总线同步并行总线异步串行总线同步串行总线对比所以内部一般用并行总线,如PCI，ISA。外部一般用串行总线,如网线，RS232。并行总线传输快距离短复杂成本高串行总线传输慢距离远简单成本低（2）按照规模，功能和所处的位置片内总线芯片总线（元件级总线）内总线（插板级总线）外总线（通信总线）（3）按照通用性和兼容性标准总线与非标准总线8.1.3并行总线数据总线,DB并行总线的构成地址总线,AB控制总线,CB并行总线时序：同步，异步，半同步并行总线的仲裁：菊花链，并行，串并行二维并行总线标准：表8-1P337PC/XTPC/AT（ISA）EISAPCIPCI-E8.1.4串行总线传输方式１．单工：只能单向传数据．２．半双工：能相互传数据，但在一个时刻只能向一个方向传．３．全双工：在同一时刻，可以相互传数据．他们的区别：重在软件，而不是硬件．目前使用比较多的是Ｒ232，Ｒ423HE和USB标准．串行总线技术特点•1.传输方式：单工，半双工，全双工•2.传输速率：传输率/波特率标准波特率：110，300，1200，2400，4800，9600，19200等。•通信控制方式：同步/异步（P340图8-10，8-11）•差错控制：奇偶校验，CRC校验数据格式,正是由软件实现的,所以通讯的双方应该有同样的通信协议，这样才能正常完成。否则，就会发生混乱。1.RS232标准（P342-343）串行总线标准起始位：1，数据位：5-8，校验位：1，停止位：1/1.5/22.RS232C标准物理/电气特性：DB25/DB9插座逻辑电平：负逻辑（EIA电平）0：+3～+15V，1：-3～-15V信号定义：P3443.RS422标准4.RS485标准5.I2C标准速率：3.4Mbit/s传输协议：1.START:在SCL保持高时，使SDA产生一个由高到低的跳变2.地址数据流（地址：7，R/W：1，ACK：1，数据：8）ACK：被选中器件在第9个时钟将SDA拉低。3.STOP：第10个时钟SCL为高时SDA由低变高5.USB标准6.1394标准速率：低速：1.5Mbps全速：12Mbps高速：480Mbps速率：400Mbps/800Mbps/1.6Gbps/3.2Gbps8.2ISA总线ISA(IndustryStandaryArchitecture)总线是8位/16位数据传输总线的工业标准.8位ISA：62芯双面插座（PC/XT）16位ISA：增加一36芯双面插座（PC/AT）D1C1C18D18B1A1A31B31信号线总数：62+36=98条．源线、地线：2.数据线：D0～D7（PC/XT）D8～D15（ISA）3．地址线：低位地址线：A0～A19寻址1MB高位地址线：LA17～LA23寻址16MB特点：1KBI/O空间，8/16位数据传输，24位存储器地址，15级中断，7级DMA通道多主总线支持多种总线周期ISA总线信号A.振荡器输出信号OSC：提供时基，其它时钟信号均由基分频产生。（14.31818MHz)B．时钟信号CLK：内部系统时钟，输出。C．复位信号RESETDRV：输出，使系统内各单元在加电时复位。D．I/O通道就绪信号I/OCHRDY：输入，存储器或外设准备好。E．I/O通道校验信号I/OCHCK：：输入，表示外设奇偶校验正确与否。F．地址锁存允许信号BALE：表示地址有效。G．中断请求信号：IRQ2～IRQ7，IRQ10～IRQ14，输入。H．I/O读信号/IOR：输出。I．I/O写信号/IOW：输出。J．/MEMR存储器读信号：输出。K．/MEMW存储器写信号：输出。L．DMA地址允许信号AEN：输出。M．DMA请求信号DRQ0～DRQ3，DRQ5～DRQ7，输入，外设发出的DMA请求信号。N．DMA响应信号/DACK0～/DACK3，/DACK5～/DRACK7。O．计数结束信号T/C：输出，DMA发出。P．数据总线高字节使能信号/SBHE：输出。Q．16位存储器片选信号/MEM16：输入。R．16位I/O片选信号/IO16：输入。S．存储器读信号/SMEMR：在16MB空间内有效，输出。T．存储器写信号/SMEMW：在16MB空间内有效，输出。U．零等待态信号/OWS：输入，通知CPU无需向总线周期中插入等待。V．刷新信号/REFRESH：输出。W.主控信号/MASTER：输入。8位存储器读/写周期应该与8086的存储器读/写周期对比ISA总线操作时序/IORW330R330R33FW33F/IOWAENA8A9A7A6A5A4G1NG2NABCDA0A1A2A3G1NG2NABCDA0A1A2A374154（4—16译码器）CLKOEND0～D7控制信号或数据到外设W33X74374来自外设2GN1GND0～D7状态或数据信号R33X8.3ＵＳＢ接口USB(UniversalSerialBus)是外围设备与计算机进行连接的接口总线．USB具有即查即用，热拔查，接口体积小，节省资源，传输可靠，提供电源，良好的兼容性，共享式通信和低成本等优点，是计算机外设连接的重大变革．USB2.0更是达到了480Ｍb/s的传输速度.USB是半双工串行总线.高速外设的USB线缆与电阻的连接可见USB是半双工串口8.3.3USB系统组成一个USB系统包含三类硬件设备：USB主机(USBHOST)、USB设备(USBDEVICE)、USB集线器(USBHUB)由于连线不能过长(5m)，所以只能级连５级2．USB系统软件组成主控制器驱动程序(HostControllerDriver)主控制器驱动程序完成对USB交换的调度，并通过根HUB或其他的HUB完成对交换的初始化，在主控制器与USB设备之间建立通信信道。设备驱动程序(USBDeviceDriver)设备驱动程序是用来驱动USB设备的程序，通常由操作系统或USB设备制造商提供。USB芯片驱动程序(USBDriver)USB芯片驱动程序在设备设置时读取描述寄存器以获取USB设备的特征，并根据这些特征，在请求发生时组织数据传输8.3.4USB通信流8.3.3USB系统组成8.3.8典型USB接口芯片及应用8.4PCI总线PCI(PeripheralComponentInterconnect)是种即插即用的总线标准,支持全面的自动配置最大允许64位并行数据传输采用地址/数据总线复用方式最高总线时钟可达66MHZ支持多总线结构和线性突发传输最高峰值传输速度可达528MB/s.PCI总线是半同步并行总线,通过北桥与CPU连接.它是独立于CPU而设计的,这给设计者带来极大的方便,他们不需要考虑与CPU兼容的问题.PCI总线在PC机上,是插我们所熟悉的版卡,如网卡,声卡等.练习:1，2，3，8，9，11，14，15，18，32，33，36，37，38课堂练习1.ISA总线的AEN信号线为低电平时，表示由（）控制地址总线和读写命令总线。2.串行通信协议分为串行异步通信协议和（）。3.在串行异步通信时，发送端和接收端的波特率设置应（）4.RS232采用EIA逻辑电平表示0和1，其间有6V以上的压差，而不采用TTL电平来表示1和0，其意义是（）A.和TTL兼容B.简化电路设计C.和电话线连接D.提高抗干扰能力5采用异步串行方式发送具有8个数据位的字符，使用1个校验位和2个停止位，若每秒发送100个字符，其波特率为（）波特。A：1200B：1100C：1000D：800