第09章I-O接口-new

|©2006LenovoLenovoConfidential计算机硬件基础－－－I/O接口篇|©2006LenovoLenovoConfidential主要内容•9.1概述•9.2串口•9.3并口•9.4红外接口•9.5USB、IEEE-1394与串行连接•9.6USB•9.7IEEE-1394|©2006LenovoLenovoConfidential9.1概述•本章主要介绍串口、并口、红外接口、USB、IEEE-1394•从传统的角度讲，串口和并口是所有PC系统中最基本的通信端口•USB（通用串行总线）正成为PC系统中最重要的I/O接口•IEEE-1394接口（IEEE代表InstituteofElectricalandElectronicEngineers，电子电气工业协会）|©2006LenovoLenovoConfidential9.2.1串口概述•就是串行端口，又被称之为通信端口或COM端口•数据传输是串行的•一般通过主板上的超级I/O芯片控制•如果系统提供的串口数目不能满足需要，用户可以购买单口或多口串口卡•PC系统中的串口是RS-232C接口•目前普遍使用9针连接器•官方规范所建议的最大线缆长度为15米，通过技术手段可以延长|©2006LenovoLenovoConfidential9.2.2通用异步收发器（UART）•串口的核心是通用异步收发器（UART）芯片•16550UART是用于IBMPS/2线路中的第一种串口芯片•16550UART具有FIFO（先入先出）缓冲器•目前的系统都具有类似于16550的UART功能|©2006LenovoLenovoConfidential9.2.3高速串口卡•16550系列UART的最大速率是115Kbps•部分串口设备需要使用更强功能的高速串口卡代替现有的串口•大多数高速串口卡支持的初始速率设置为230Kbps或460Kbps以上•ISDN终端适配器就是典型的需要高速串口卡的设备|©2006LenovoLenovoConfidential9.2.4串口的配置•标准串行端口的I/O地址和中断•确保串口使用了惟一和不冲突的中断•PCI串口卡具有共享IRQ的特性•Windows中可以支持多达128个串口，可以方便地使用多串口卡COMxI/O端口IRQCOM13F8-3FFhIRQ4COM22F8-2FFhIRQ3COM33E8-3EFhIRQ4COM42E8-2EFhIRQ3|©2006LenovoLenovoConfidential9.3.1并口概述•并口往往被称为打印机端口•最初并口都是单向的，现在的并口已经能发送和接收数据•并口常用的I/O端口和中断分别是378和IRQ7•并口一次可以传送多个数据位，所以称为并行端口•并口的性能优于串口|©2006LenovoLenovoConfidential9.3.2IEEE1284标准•IEEE1284标准定义了并口的物理特性•IEEE1284标准定义了三种并口连接器•4种不同的并口类型–SPP(标准并口）–PS/2双向并口–EPP（增强型并口）–ECP（扩充性能端口）•目前的PC系统并口一般支持SPP、ECP和EPP•SPP的兼容性最好A型连接器B型连接器C型连接器C型与A型连接器的比较|©2006LenovoLenovoConfidential9.4红外接口•红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波•红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之内•适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线数据传输•红外通讯有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点•红外数据通讯标准有IrDA1.0、IrDA1.1等•通常使用COM接口和USB接口连接红外模块如果PC系统中安装有红外接口•在Windows系列操作系统中，可以通过控制面板中的相关项进行控制和操作|©2006LenovoLenovoConfidential9.5USB、IEEE-1394与串行结构•高性能外部总线设计趋势是使用串行结构•串行连接解决了并行所遇到的信号的不同步和振动•提高串行连接的时钟速度比并行连接的要容易得多•串行线缆比较简单、廉价|©2006LenovoLenovoConfidential9.6.1USB概述•USB的应用节省重要的系统资源•支持对外部设备的自动识别与设置•老式计算机外加接口卡也支持USB设备•USB控制器可能是单个独立的芯片，但更常见的是被集成到主板芯片组中•USB实现者论坛（USB-IF）开发、支持和推进USB体系结构的发展•USB接口通过使用不同类型的转接连接器可以很方便的和其他接口的设备互连USB的标志USB接口卡（PCI）USB接口卡（PCMCIA）|©2006LenovoLenovoConfidential9.6.2USB1.1和USB2.0•USB1.1的最大速率12Mbps（1.5MB/s），设备间的线缆长度可达5米•所有的USB1.1设备都可以在USB2.0总线上工作•USB2.0的三种规格：•USB-IF符合USB1.1的标签（左）和符合USB2.0的新标签（右）名称传输速率High-speed480MbpsFull-speed12MbpsLow-speed1.5Mbps|©2006LenovoLenovoConfidential9.6.3USB连接器•USB规定了四种不同的连接器：–标准A–标准B–微型A（Mini-A）–微型B（Mini-B）•标准A和标准B连接器都采用4针接口，其中2针传送数据，2针传导电源，可以提供5伏特的电压•微型A和微型B连接器用于小型USB设备标准BMini-BMini-A标准A|©2006LenovoLenovoConfidential9.6.4USB接口扩展•USB设备被分为集线器和功能设备，或两者的结合。•在PC设备系统中的初始端口被称为根（root）集线器•典型的USB接口引脚定义及线缆的信息引脚信号名称导线颜色注释1VCC红线缆电源2-数据白数据传送3+数据绿数据传送4地黑线缆接地典型的4口USB集线器•每一个USB主机（host）控制器下最多可以有5级集线器，包括集线器在内，最多可以连接127个设备•建议用户使用自带电源的集线器和USB设备|©2006LenovoLenovoConfidential9.7.1IEEE-1394概述•IEEE-1394（简称1394）是由IEEE标准委员会于1995年下半年发布•补充文件（1394a草案）澄清疑点、更正错误及添加部分功能•1394a标准使用了与最初的1394标准相同的连接器，并支持同样的传输速率•1394还有两个其他的常用名：–i.Link，最早由Sony公司提出–FireWire（火线），Apple公司关于IEEE-1394专用的商标|©2006LenovoLenovoConfidential9.7.1IEEE-1394概述•IEEE-1394a数据传输速率高达400Mbps•一个单独的IEEE-1394a接口上最多可以连接63台设备•IEEE-1394a设备采用两种连接器：–6针连接器，由传送数据的4针和传导电源的2针组成–4针连接器，仅仅包含了传送数据的部分•1394b是1394a技术的升级版本–传输距离从4.5米提升到了100米–根据传输介质的不同（铜缆或者光纤），提供800Mbps、1.6Gbps或3.2Gbps的传输速率–1394b采用的连接器为9针连接器，与1394a不兼容|©2006LenovoLenovoConfidential9.7.2USB与IEEE-1394的比较•成本高低–USB占优势–•易用性–IEEE-1394占优势•传输速度–IEEE-1394占优势•PC依赖程度–IEEE-1394占优势