(精品論文)基于pci總線can卡的設(shè)計_畢業(yè)論文

基于PCI總線CAN卡的設(shè)計【摘要】本文介紹了CAN總線發(fā)展的基本情況，通信方式的特點和優(yōu)越性。在深入了解PCI總線的相關(guān)特性及功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合考慮了硬件的價格和實現(xiàn)的難易程度，對本硬件設(shè)計做出了合理的選擇。介紹了CAN 總線通信控制器芯片SJAl000 和PCI 總線控制器PCI9052，并在此基礎(chǔ)上給出了基于PCI 接口的CAN 總線控制系統(tǒng)通信卡硬、軟件的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法?？刂破骶钟蚓W(wǎng)(CAN)為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制。CAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多路接線都可以使用CAN。【關(guān)鍵詞】控制器局域網(wǎng)、通信卡、PCI總線【Abstract】This paper describes the development of the CAN basic situation means of communication features and advantages. and in-depth understanding of the total county PCI related to the features and functions on the basis of The hardware design of chip design for a reasonable choice，and considering the hardware price and degree of difficulty. given design. This paper also introduces the CAN bus communication controller SJA1000 and the PCI buscontroller PCI9052. Then it gives the method to design and implement the hardware and software of CAN communication card based on PCI bus. The Controller Area Network (CAN) is a serial communications protocol whichefficiently supports distributed realtime control with a very high level of security. Its domainof application ranges from high speed networks to low cost multiplex wiring.【Keyword】Controller Area Network、Communication card、PCI bus.II目 錄【摘要】I【Abstract】II第1章 CAN總線11.1 CAN總線的發(fā)展過程11.1.1 CAN總線發(fā)展史11.1.2 CAN 先行者的發(fā)展21.1.3 CAN 前景展望21.2 CAN總線的基本特點31.3 CAN通信協(xié)議41.3.2 物理媒體連接子層（PMA）71.3.3 媒體訪問控制子層71.3.4 邏輯鏈路控制（LLC）子層111.4 CAN數(shù)據(jù)交換原理111.5 CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)12第2章 PCI總線142.1 PCI總線概述142.2 PCI總線的發(fā)展142.2信號的類型和信號線的定義162.2.1信號類型162.2.2 PCI信號線定義162.3 PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點182.4 PCI總線的主要優(yōu)點192.5 PCI總線體系結(jié)構(gòu)202.5 PCI總線的操作202.5.1 總線命令202.5.2 命令使用規(guī)則222.5.3 PCI總線協(xié)議222.5.4 PCI總線的開發(fā)技術(shù)242.6 PCI總線的應(yīng)用25第3章 基于PCI總線CAN卡的硬件芯片介紹263.1 CAN器件介紹263.1.1 CAN協(xié)議通信格式263.1.1 SJA1000 CAN控制器273.1.2 CAN控制器SJA1000及其應(yīng)用283.2 PCI總線接口芯片PCI9052及其應(yīng)用303.2.3引腳介紹323.2.3 PCA82C250CAN總線收發(fā)器34第4章 基于PCI總線CAN卡的設(shè)計374.1CAN卡的硬件設(shè)計374.1.1 PCI接口硬件設(shè)計374.2. CAN卡的設(shè)計說明384.2.1串行EEPROM的配置394.2.2電路原理圖404.3 軟件設(shè)計414.3.1 SJA1000初始化414.3.2驅(qū)動程序設(shè)計434.4總結(jié)43【致謝】44【參考文獻(xiàn)】45附錄1：執(zhí)行程序46附錄2：電路原理圖47附錄3：英文原文：48中文翻譯：56第1章 CAN總線1.1 CAN總線的發(fā)展過程CAN全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初，CAN被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中均嵌入CAN控制裝置。1.1.1 CAN總線發(fā)展史 1986 年2 月，Robert Bosch公司在SAE 汽車工程協(xié)會大會上介紹了一種新型的串行總線CAN?？刂破骶钟蚓W(wǎng)，那是CAN 誕生的時刻。今天在歐洲幾乎每一輛新客車均裝配有CAN 局域網(wǎng)，同樣CAN也用于其他類型的交通工具，從火車到輪船或者用于工業(yè)控制CAN ，已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)最重要的總線之一，甚至領(lǐng)導(dǎo)著串行總線。在1999年接近6 千萬個CAN 控制器投入應(yīng)用，2000 年市場銷售超過1 億個CAN器件。在1980 年的早些時候，Bosch公司的工程師就開始論證當(dāng)時的串行總線用于客車系統(tǒng)的可行性。因為沒有一種現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)方案能夠完全滿足汽車工程師們的要求，于是在1983 年初Uwe Kiencke開始研究一種新的串行總線。新總線的主要方向是增加新功能，減少電氣連接線，使其能夠用于產(chǎn)品而非用于驅(qū)動技術(shù)。來自Mercedes-Benz的工程師較早制定了總線的狀態(tài)說明，而Intel 也準(zhǔn)備作為半導(dǎo)體生產(chǎn)的主要廠商。當(dāng)時聘請的顧問之一是來自于德國的Applied Science大學(xué)教授Wolfhard Lawrenz博士，給出了新網(wǎng)絡(luò)方案的名字Controller Area Network，簡稱CAN 。1986 年2 月CAN 誕生了在底特律的汽車工程協(xié)會大會上，由 Bosch 公司研究的新總線系統(tǒng)被稱為汽車串行控制器局域網(wǎng)。此方案基于非破壞性的仲裁機(jī)制，能夠確保高優(yōu)先級報文的無延遲傳輸，并且不需要在總線上設(shè)置主控制器。當(dāng)關(guān)于這種革新的通訊方案的大部分文字內(nèi)容制定之后，于1987 年中期，Intel 提前計劃2個月交付了首枚CAN控制器82526，這是CAN方案首次通過硬件實現(xiàn)。僅僅用了四年的時間設(shè)想就變成了現(xiàn)實。不久之后Philips 半導(dǎo)體推出了82C200，這兩枚最先的CAN 控制器在驗收濾波報文控制方面有許多不同，一方面由Intel 主推的FullCAN比由Philips主推的BasicCAN占用較少的CPU載荷，另一方面 FullCAN器件所能接收的報文數(shù)目相對受到限制，BasicCAN 控制器僅需較少的硅晶體。今天的CAN 控制器中在同一模塊中的驗收濾波和報文控制方面仍有相當(dāng)?shù)牟煌?。制造出BasicCAN 和FullCAN 兩大陣營。標(biāo)準(zhǔn)化與一致性：在1990 年早些時候Bosch CAN 規(guī)范CAN 2.0 版被提交給國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，在數(shù)次行政討論之后，應(yīng)一些主要的法國汽車廠商要求增加了Vehicle Area Network（VAN）內(nèi)容，并于1993 年11 月出版了CAN的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898。除了CAN 協(xié)議外它也規(guī)定了最高至1Mbps波特率時的物理層同時在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11519-2 中也規(guī)定CAN數(shù)據(jù)傳輸中的容錯方法。1995年國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898進(jìn)行了擴(kuò)展以附錄的形式說明了29位CAN標(biāo)識符。但令人傷心的是所有出版的CAN規(guī)范均包含錯誤，或者不完整。因此為避免出現(xiàn)不兼容的CAN應(yīng)用，Bosch公司一直在進(jìn)行驗證CAN芯片是否基于Bosch 的CAN參考模型的工件。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11992卡車和拖車接口和ISO11783農(nóng)業(yè)和森林機(jī)械，都在美國標(biāo)準(zhǔn)J1939 的基礎(chǔ)上定義了基于CAN應(yīng)用的子協(xié)議，但是它們也并不完整。1.1.2 CAN 先行者的發(fā)展 盡管當(dāng)初研究CAN的起點是應(yīng)用于客車系統(tǒng)，但CAN的第一個市場應(yīng)用卻來自于其他領(lǐng)域，特別是在北歐，CAN早已得到非常普遍的應(yīng)用：在荷蘭，電梯廠商Kone 使用CAN總線。瑞士工程辦公室Kvaser已建議將CAN應(yīng)用至一些紡織機(jī)械廠，并由他們提供機(jī)器的通訊協(xié)議。這一領(lǐng)域中在 Lars-Berno Fredriksso的領(lǐng)導(dǎo)下公司建立了CAN 紡織機(jī)械用戶集團(tuán)，到1989 年他們已研究出通訊原理，并于1990 年早期幫助建立CAN Kingdom開發(fā)環(huán)境，盡管CAN Kingdom并不是一種基于OSI參考模型的應(yīng)用層，但它被認(rèn)為是基于CAN的高層協(xié)議的原型。在荷蘭Philips 醫(yī)療系統(tǒng)決定使用CAN構(gòu)成X光機(jī)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，成為CAN的工業(yè)用戶。主要由TomSuters 發(fā)表的Philips報文規(guī)范，PMS提出了CAN網(wǎng)絡(luò)的第一個應(yīng)用層。1.1.3 CAN 前景展望由于CAN總線為越來越多不同領(lǐng)域采用和推廣，導(dǎo)致要求不同應(yīng)用領(lǐng)域通信報文的標(biāo)準(zhǔn)化。為此，1991年9月Philips Semiconductors制定并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范(Version2.0)。該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了曾在CAN技術(shù)規(guī)范版本1.2中定義的CAN報文格式，2.0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報文格式。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運輸工具數(shù)字信息交換高速通信控制器局部網(wǎng)(CAN)國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898)，為控制器局部網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化推廣鋪平了道路。盡管CAN協(xié)議已經(jīng)有15 年的歷史，但它仍處在改進(jìn)之中。從2000 年開始一個由數(shù)家公司組成的ISO任務(wù)組織定義了一種時間觸發(fā)CAN報文傳輸?shù)膮f(xié)議。Bernd Mueller博士，Thomas Fuehrer Bosch公司人員和半導(dǎo)體工業(yè)專家、學(xué)術(shù)研究專家將此協(xié)議定義為時間觸發(fā)通訊的CAN TTCAN。計劃在將來標(biāo)準(zhǔn)化為ISO11898-4，這個CAN的擴(kuò)展已在硅片上實現(xiàn)。TTCAN將為CAN延長5-10年的生命期，現(xiàn)在CAN在全球市場上仍然處于起始點，當(dāng)?shù)玫街匾?。誰也無法預(yù)料CAN 總線系統(tǒng)在下一個10、15年內(nèi)的發(fā)展趨勢。這里需要強(qiáng)調(diào)一個現(xiàn)實，近幾年內(nèi)美國和遠(yuǎn)東的汽車廠商將會在他們所生產(chǎn)汽車的串行部件上使用CAN，另外大量潛在的新應(yīng)用例如娛樂正在呈現(xiàn)，不僅可用于客車也可用于家庭消費，同時結(jié)合高層協(xié)議應(yīng)用的特殊保安系統(tǒng)對CAN的需求也正在穩(wěn)健增長。德國專業(yè)委員會BIA 和德國安全標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威TUV 已經(jīng)對一些基于CAN的保安系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)證，CANopen-Safety是第一個獲得BIA 許可的CAN解決方案。全球分級協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo)者之一Germanischer Lloyd正在準(zhǔn)備提議將CANopen固件應(yīng)用于海事運輸。2 1.2 CAN總線的基本特點CAN（控制器局域網(wǎng)）是國際上應(yīng)用很廣泛的一種現(xiàn)場總線。它作為一種串行通信總線，最初被設(shè)計為汽車工業(yè)中的微控制器通信用，由于它具有高可靠性和獨特的設(shè)計、在多主系統(tǒng)中的優(yōu)勢及很高的實時性，現(xiàn)在CAN總線已經(jīng)在汽車工業(yè)、航天工業(yè)等領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中得到了很廣泛的應(yīng)用，并且是到目前為止唯一一種成為國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）的現(xiàn)場總線，被認(rèn)為是目前最有前途的現(xiàn)場總線之一。CAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到10Km時，CAN仍可提供高達(dá)5Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。一個由CAN總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理論上可以掛接無數(shù)個節(jié)點。實際應(yīng)用中，節(jié)點數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。例如,當(dāng)使用Philips P82C250作為CAN收發(fā)器時，同一網(wǎng)絡(luò)中允許掛接110個節(jié)點。CAN可提供高達(dá)1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率,這使實時控制變得非常容易。另外，硬件的錯誤檢定特性也增強(qiáng)了CAN的抗電磁干擾能力。CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于其采用了許多新技術(shù)及獨特的設(shè)計，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點可概括如下： 1) CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需站地址等節(jié)點信息。利用這一特點可方便池構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。 2) CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)員多可在134微秒內(nèi)得到傳輸。 3) CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況(以太網(wǎng)則可能)。 4) CAN只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無用專門的“調(diào)度”。 5) CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(速率5kbPs以下)；通信速率最高可達(dá)1Mbps(此時通信距離員長為40m)。 6) CAN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達(dá)110個；報文標(biāo)識符可達(dá)2032種(CAN2.0A)，而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)(CAN2.0B)的報文標(biāo)識符幾乎不受限制。 7) 采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢措效果。 8) CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。 9) CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。 10) CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。CAN得到Motorola、Intel、Philip、Siemence、NEC等公司的支持，CAN的應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多路線網(wǎng)絡(luò)，廣泛地應(yīng)有與離散控制系統(tǒng)。CAN的信號傳輸采用段幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，因而傳輸時間短，受干擾的概率低，由于其采用CRC-16的校驗方式，誤碼率僅為。CAN總線上的數(shù)值邏輯，如圖1-1所示，CAN中的總數(shù)值為兩種互補(bǔ)的邏輯數(shù)值之一：“顯性”或“隱性”。“顯性”（Daminant）數(shù)值表示邏輯“0”，而“隱性”（Recessive）表示邏輯“1”?！帮@性”和“隱性”位同時發(fā)送時，最后總線數(shù)值將為“顯性”。在“隱性”狀態(tài)下，被固定于平均電壓水平，近似為0。在總線空閑或“隱性”位期間，發(fā)送“隱性”狀態(tài)。“顯性”狀態(tài)以大于最小閾值的差分電壓表示。在“顯性”位期間，“顯性”狀態(tài)改寫“隱性”狀態(tài)，并發(fā)送。隱性位隱性位圖1-1 CAN總線位的數(shù)值表示時間t/ms平均電壓CAN總線的速率與距離的關(guān)系。CAN系統(tǒng)內(nèi)兩個任意節(jié)點的最大傳輸距離與其位速率有關(guān)。由于CAN 技術(shù)的應(yīng)用普遍推廣導(dǎo)致要求通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。為此，1991年9月Bosch公司制定并發(fā)布了CAN 技術(shù)規(guī)范（Version2.0）。該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了曾在CAN技術(shù)規(guī)范版本1.2中定義的CAN報文格式。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運輸工具-數(shù)字交換-高速通信控制器局部網(wǎng)（CAN）國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898），為CAN進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化起到了推廣的作用。1.3 CAN通信協(xié)議CAN總線作為一種國際標(biāo)準(zhǔn)，也遵從網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型。按照IEEE802.2和802.3，CAN只采用了OSI參考模型全部七層中的兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。物理層又分為物理層信號（Physical Layer Signal-PLS），物理媒體連接（Physical Medium Attachment-PMA）與介質(zhì)從屬接口（Medium Dependent Interface-MDI）三部分，完成電器連接，實現(xiàn)驅(qū)動器/接受其特性，定時，同步，位編碼解碼。數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制（LLC）與媒體訪問控制（MAC）兩部分，分別完成接受濾波超載通知，恢復(fù)管理，以及應(yīng)答，幀編碼，數(shù)據(jù)封裝拆裝，媒體訪問管理，出錯檢驗等，如圖1-2所示，實際應(yīng)用CAN總線時，用戶可根據(jù)需要實現(xiàn)應(yīng)用層的功能。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層LLCMACPLSPMALLCMACPLSPMA 媒 體 圖1-2 CAN 通信模型1.3.1 物理層物理層定義信號是如何實際地傳輸?shù)?。這里將連接于總線的各個節(jié)點稱為電子控制裝置（ECU）。因此物理層涉及到的是將ECU連接至總線的電路實現(xiàn)。ECU的總數(shù)受限于總線上的電器負(fù)載。物理層按照IEEE802.3LAN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范構(gòu)造模型，如圖1-2所示。它劃分為如下三部分：1. 物理層信號 物理層信號（Physical Layer Signal-PLS）實現(xiàn)于位表示，位定時和同步相關(guān)的功能。（1） 位定時 理想發(fā)射器在沒有沖同步的情況下，每妙發(fā)送的位數(shù)定義為標(biāo)準(zhǔn)位速率（Nominal Bit Rate），標(biāo)稱位時間（Nominal Bit Time ）定義為標(biāo)稱位速率的倒數(shù)，即 標(biāo)稱位時間=1/標(biāo)稱位速率 標(biāo)準(zhǔn)位時間相位緩沖段2相位緩沖段1傳播段同步段采樣點圖1-3 標(biāo)稱位時間的組成位時間指的是一位的持續(xù)時間。在位時間框架內(nèi)執(zhí)行的總線管理功能，諸如ECU同步狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送延遲補(bǔ)償和采樣點定位，均由CAN協(xié)議集成電路的可編程位定時邏輯確定。正常位時間可劃分為分開的，不重疊的時間段，如圖1-3所示。這些時間段包括同步段（Sync-Seg），傳播段（Prop-Seg）和相位緩存段1（Phase-Seg）和相位緩存段2（Phase-Seg2）。同步段用于同步總線上的各個節(jié)點或設(shè)備。在此段內(nèi)，等待一個跳邊沿。傳播段用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理延遲時間，輸入比較起延遲時間和輸出收發(fā)器延遲時間的2倍。相位緩存段1和相位緩存段2用于補(bǔ)償相位邊沿的誤差。這兩個時間段可通過重新同步加以延長或縮短。采樣點讀取總線電平，并被轉(zhuǎn)化為相應(yīng)位數(shù)值的一個時間點，其位于相位緩沖段1的結(jié)束處。信息處理時間始于采樣點，它被保留用作計算子序列位電平的時間段。位時間按時間量程進(jìn)行編程。時間量程是由震蕩周期推出的固定時間單位。存在一個可編程的預(yù)分刻度數(shù)值，其范圍為130的整數(shù)。自時間量程最小開始，時間量程的長度為：時間量程=m時間量程最小值式中m為預(yù)分刻度數(shù)值。組成位時間的各時間長度分別為：同步段長度為1個時間量程；傳播段長度可編程位1、2、3、8或更多時間量程；相位緩沖段1長度可編程為1、2、3、8或更多時間量程；相位緩沖段2為相位緩沖段的最大值加信息處理時間。信息處理時間長度為小于或等于2個時間量程。位時間中時間量程總數(shù)必須編程為至少825。對于不同ECU中震蕩器的頻率應(yīng)加以調(diào)整，以便提供系統(tǒng)規(guī)定的時間量程。（2） 位編碼/解碼 位編碼即位流編碼，CAN規(guī)定CAN的數(shù)據(jù)幀的五個部分（包括幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域以及CRC序列）均通過位填充的方法編碼。無論何時，發(fā)送器只要檢測到位流里有5個連續(xù)相同值的位，便自動在位流里插入一補(bǔ)充位。數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的其它位域，包括界定符應(yīng)答域和幀結(jié)束格式固定，沒有位填充。錯誤幀和遠(yuǎn)程幀的格式也是固定的，他們不用位填充的方法編碼。 CAN規(guī)定，CAN報文的位流根據(jù)“不歸零”的方法來解碼。這就是說，在整個位時間里，位的電平要么為顯性，要么為隱性。（3） 同步 同步包括硬同步和重同步兩種形式。一個硬同步后，位時間由每個位定時邏輯單元以同步段重新啟動。因此，硬同步強(qiáng)迫引起硬同步的跳變沿處于重新開始的位時間同步段內(nèi)。而重同步的結(jié)果使相位緩沖段1延長或相位緩沖段2縮短。延長和縮短相位緩沖器段的綜合存在一個上限，此上限由重同步跳轉(zhuǎn)寬度給定。重同步跳轉(zhuǎn)寬度應(yīng)通過編程設(shè)置在1和4（Phase Seg1）之間。 時鐘信息可以從一位值至另一位值的躍變中提取。由于具有連續(xù)相同數(shù)值位的最大數(shù)目是固定的，這一特性使得在幀起間總線單元重同步于流成為可能?？捎糜谥赝降膬蓚€跳變之間的最大長度為29個位時間。 同步邊沿的相位誤差e由相對于同步段邊沿的位置給定，以時間量程度量。相位誤差的符號定義如下：e=0, 若邊沿位于同步段內(nèi)； e0，若邊沿位于采樣點前；e0, 若邊沿位于采樣點后。當(dāng)引起重同步的邊沿相位誤差的值小于或等于重同步跳轉(zhuǎn)寬度的編程數(shù)值時，重同步導(dǎo)致位時間縮短或延長，使采樣點處于正確位置。當(dāng)相位誤差值大于重同步跳轉(zhuǎn)寬度時，如果相位誤差e為正，則Phase Seg1延長的數(shù)值等于一個重同步跳轉(zhuǎn)寬度的值；如果相位誤差e為負(fù)，則Phase Seg2縮短的數(shù)值等于一個重同步跳轉(zhuǎn)寬度的值。硬同步和重同步遵從下列同步規(guī)則：1）在一個位時間內(nèi)僅允許一種同步；2）僅當(dāng)采樣點之前檢測到的數(shù)值（先前讀總線數(shù)值）與緊跟邊沿之后出現(xiàn)的總線數(shù)值不同時，邊沿才被用于同步；3）總線空閑期間，無論何時，只要一有“隱性”至“顯性”的跳變沿，就執(zhí)行硬同步；4）所有滿足規(guī)則1）和2）的其他“隱性”至“顯性”的跳變沿（和在低位速率情況下，選擇的“顯性”至“隱性”跳變沿）將被用于重同步；例外情況是，若有“隱性”至“顯性”的跳變沿被用于重同步，由于具有正相位誤差的“隱性”至“顯性”的跳變沿的結(jié)果，發(fā)送器將不完成重同步。1.3.2 物理媒體連接子層（PMA）PMA子層的主要功能是實現(xiàn)總線發(fā)送/接受的功能電路，并可提供總線故障檢測方法。在CAN技術(shù)規(guī)范2.0B中沒有定義該層的驅(qū)動器/接受器的特性，以便在具體應(yīng)用中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在1993年形成的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898中對基于雙絞線的物理媒體連接特性做了建議。由物理媒體連接（PMA）和媒體從屬接口（MDI）構(gòu)成媒體訪問單元（MAU）。1.3.3 媒體訪問控制子層媒體訪問控制子層是CAN協(xié)議的核心。它把接收到的報文提供給子層，并接受來自子層的報文。子層負(fù)責(zé)報文分幀，仲裁，應(yīng)答，錯誤檢測和標(biāo)定。CAN有兩種幀格式，一種是含有11位標(biāo)識符的標(biāo)準(zhǔn)幀和含有29位標(biāo)識符的擴(kuò)展幀另外，數(shù)據(jù)在節(jié)點間發(fā)送和接收以四種不同類型的幀出現(xiàn)和控制。其中，數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)由發(fā)送器傳至接收器；遠(yuǎn)程幀由節(jié)點發(fā)送，以請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀；出錯幀可由任何節(jié)點發(fā)送，以檢測總線錯誤。而超載幀用于提供先前和后續(xù)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間的附加延時。另外，數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀以幀空間隔同先前幀隔開。 1. 數(shù)據(jù)幀 一個數(shù)據(jù)幀由7個不同位域（場）構(gòu)成，它們是幀起始（Start Of Frame-SOF）、仲裁幀、控制域（兩位保留位+DLC域）、數(shù)據(jù)域、 CRC域、ACK域和幀結(jié)束（EOF-End Of Frame），如圖1-4所示： （1）幀起始（SOF） 標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)幀的起始，它由單個“顯性”位構(gòu)成。只有當(dāng)總線為空閑狀態(tài)時，才允許節(jié)點開始傳送，所有節(jié)點必須同步于首先開始發(fā)送節(jié)點幀起始引起的上升沿。（2）仲裁域 標(biāo)準(zhǔn)幀格式與擴(kuò)展幀格式的仲裁域格式不同。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，仲裁域由11 位標(biāo)識符（IdentifierID）和一位遠(yuǎn)程發(fā)送請求（Remot Transmission RequestRTR）位構(gòu)成。11位標(biāo)識符由基本ID-28ID-18組成，并且按ID-28到D-18的順序發(fā)送。16bit12或32bit bit6bit 08B16bit2bit7bit3bit幀起始仲裁域控制域數(shù)據(jù)域CRC域ACK域幀結(jié)束幀間隔圖1-4 報文的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)在擴(kuò)展格式中，仲裁域由29位標(biāo)識符、1位替代遠(yuǎn)程請求（Substitute Remote RequestSRR）位、一位標(biāo)識符擴(kuò)展位（Identifier ExtensionIDE）位和一位RTR位組成。29位標(biāo)識符包括11位基本ID和18位擴(kuò)展ID?；綢D和標(biāo)準(zhǔn)格式是一樣的，按ID-28到D-18的順序發(fā)送。擴(kuò)展ID按ID-17到ID-0的順序發(fā)送。SSR位數(shù)值總為“1”，IDE位數(shù)總為“1”。（3）控制域 控制域由6位構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)幀格式與擴(kuò)展幀格式的控制與格式不同。標(biāo)準(zhǔn)格式里的控制域包括4位數(shù)據(jù)長度代碼（Data Length CodeDLC）、IDE位（數(shù)值為“0”） 和保留位r0。擴(kuò)展格式里的控制域包括4位數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）、兩個保留位r1、r0。數(shù)據(jù)長度代碼指示了數(shù)據(jù)里的字節(jié)數(shù)目。DLC的編碼含義見表1-5。接收器接收“0”和“1”位作為所有組合中的保留位。在定義保留位功能之前，發(fā)送器只能發(fā)送“0”位。（4）數(shù)據(jù)域 數(shù)據(jù)域由數(shù)據(jù)幀內(nèi)被發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，它可包括08個字節(jié)，每個字節(jié)包括8位。（5）CRC域 CRC域包括CRC序列，后隨CRC界定符。用于幀校驗的CRC序列由特別適用于位數(shù)小于127位幀的循環(huán)冗余碼校驗（BCH碼）驅(qū)動。為實現(xiàn)CRC計算，作為除數(shù)的多項式被定義為這樣一個多項式，其系數(shù)由幀起始，仲裁域，控制域，數(shù)據(jù)域（如果存在）和15位最低系數(shù)為0組成的解除填充的位流給定。此多項式除以下列生成多項式：除以（系數(shù)按模2計算），相除的余數(shù)即為發(fā)至總線的CRC序列。（6）ACK域 ACK域為兩位：ACK隙和ACK界定符。發(fā)送節(jié)點的ACK域中，送出兩個“隱性”位。在ACK隙內(nèi)，所有接收到匹配CRC序列的節(jié)點，以“顯性”位改寫發(fā)送器的“隱性”位送出一個應(yīng)答。ACK界定為ACK場的第二位。它必須是“隱性”位，因此，ACK隙被兩個“隱性”位（ACK界定符和CRC界定符）所包圍。（7）幀結(jié)束 每個數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由7個“隱性”位構(gòu)成的標(biāo)志序列界定。表1-5 由DLC表示的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目的編碼數(shù) 數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目 DLC DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 10 0 02. 遠(yuǎn)程幀 激活為數(shù)據(jù)接收器的節(jié)點可以通過發(fā)送一個遠(yuǎn)程幀啟動源節(jié)點發(fā)送各自的數(shù)據(jù)。一個遠(yuǎn)程幀由6個不同的圍場構(gòu)成：幀起始（SOF）、仲裁域、控制域、CRC域，ACK域和幀結(jié)束（EOF），如圖1-6所示：1 bit12或32bit bit6bit16bit2bit7bit3bit幀起始仲裁域控制域CRC域ACK域幀結(jié)束幀間隔圖1-6 報文遠(yuǎn)程幀結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程幀也有標(biāo)準(zhǔn)格式（11bit標(biāo)識符）和擴(kuò)展格式（29bit標(biāo)識符）。在MAC數(shù)據(jù)幀中，RTR位數(shù)值為“1”,與數(shù)據(jù)幀是相反的。幀起始（SOF），控制域，CRC域，ACK域和幀結(jié)束（EOF）等位域均與MAC數(shù)據(jù)幀的相應(yīng)位域相同。3 出錯幀 出錯幀由兩個不同的域構(gòu)成：第一個域由來自不同節(jié)點的錯誤標(biāo)志疊加給出；第二個域為錯誤定界符。（1）錯誤標(biāo)志 有兩種錯誤標(biāo)志形式：錯誤主動標(biāo)志和錯誤被動標(biāo)志。前者由6bit連續(xù)的顯性位構(gòu)成；后者由6bit的連續(xù)的隱性位構(gòu)成，除非被其他節(jié)點的顯性位覆蓋。檢測到出錯狀態(tài)的“錯誤主動”節(jié)點通過發(fā)送錯誤主動標(biāo)志來指示錯誤。因為這個錯誤標(biāo)志的格式違反了從幀的起始到定界符的位填充規(guī)則，也破壞了要求固定形式的位域。這樣，所有其他的節(jié)點將檢測到一個出錯狀態(tài)，并開始發(fā)送錯誤標(biāo)志。因此，各節(jié)點發(fā)送的不同錯誤標(biāo)志疊加起來就形成了出錯幀的第一個域。實際上總線上的監(jiān)控到的是疊加的“顯性”位序列，其總長度在最小值6bit最大值12bit之間變化。檢測到出錯狀態(tài)的“錯誤被動”節(jié)點通過發(fā)送錯誤被動標(biāo)志來指示錯誤。錯誤被動的節(jié)點從錯誤被動標(biāo)志的開頭起，等待6個后續(xù)的相同的極性的位。當(dāng)這6個相同的位被檢測到時，錯誤被動標(biāo)志就完成了。（2）錯誤定界符 錯誤定界符由8bit隱性位構(gòu)成。傳送了錯誤標(biāo)志后，每個節(jié)點就發(fā)送一個隱性位，并一直監(jiān)控總線直到檢測到一個隱性位為止。然后就開始發(fā)送剩余的7個隱性位。4.超載幀 存在兩類具有相同格式的超載幀：LLC要求的超載幀和重激活超載幀。前者為LLC子層所要求，以表明內(nèi)部超載狀態(tài)，后者將由MAC子層的一些出錯條件而被啟動發(fā)送。超載幀包括兩個位場：超載標(biāo)志和超載定界符。超載標(biāo)志的完整形式相應(yīng)于活動錯誤標(biāo)志。超載定界符與錯誤定界符具有相同形式。超載標(biāo)志由6個“顯性”位構(gòu)成。由于超載標(biāo)志形式破壞了發(fā)送場的固定形式，因此所有其它節(jié)點將檢測到一個超載條件，并在其部件上開始發(fā)送一超載標(biāo)志。 超載定界符由8bit隱性位構(gòu)成。發(fā)送超載標(biāo)志后，每個節(jié)點均監(jiān)控總線，直到檢測到隱性位。此時，每個節(jié)點發(fā)出其超載標(biāo)志，并且所有節(jié)點開始發(fā)送剩余的7個“隱性”位，以完成8bit長度超載定界符。5.幀間空間 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同前述的任何幀（數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯幀、超載幀）用稱之為幀間空間的位域隔開。與此相反，超載幀和出錯幀前面不存在幀的空間，并且多個超載幀也不用幀間空間分離。幀間空間包括間歇場和總線空閑場，并且對于先前幀已發(fā)送“錯誤認(rèn)可”的節(jié)點還有暫停發(fā)送場。（1）間歇場 間歇場由3個“隱性”位構(gòu)成，間歇期不允許節(jié)點開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，僅起標(biāo)注超載條件的作用。（2）總線空閑場 總線空閑時間可以是任意長度。總線空閑時間內(nèi)，任何節(jié)點均可訪問總線，以便發(fā)送。其它幀發(fā)送期間，等待發(fā)送的幀在緊隨間歇場后的第一位啟動。如果在總線空閑期間檢測到總線是“顯性”位，將被理解為幀起始。（3）暫停發(fā)送場 “錯誤節(jié)點”完成發(fā)送后，其在緊隨間歇后，被允許在發(fā)送下一幀前發(fā)送8bit“隱性”位。期間，若有發(fā)送啟動（由其它節(jié)點引起），則節(jié)點將變?yōu)樵搸慕邮掌鳌?.媒體訪問和仲裁 當(dāng)檢測到間歇場未被“顯性”位中斷后，認(rèn)為總線被所有節(jié)點釋放?？偩€一旦釋放，“錯誤主動”節(jié)點可以訪問總線，接受當(dāng)前或先前幀的“錯誤被動”節(jié)點也可以訪問總線。一旦完成暫停的發(fā)送，并且期間沒有其它節(jié)點開始發(fā)送，發(fā)送當(dāng)前幀或已發(fā)送完先前幀的“錯誤被動”節(jié)點可以訪問總線。當(dāng)允許節(jié)點訪問總線時，MAC數(shù)據(jù)幀和MAC遠(yuǎn)程幀可以開始。MAC錯誤幀和MAC超載幀如上述規(guī)定被發(fā)送。發(fā)送期間，發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的每個節(jié)點均為總線主站。當(dāng)許多節(jié)點一起開始發(fā)送時，此時只有發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)幀的節(jié)點變?yōu)榭偩€主站。這種解決總線訪問碰撞的機(jī)理是基于競爭的仲裁。仲裁期間，每個發(fā)送器將發(fā)送位電平和總線上偵聽到的電平進(jìn)行比較。若相等，則節(jié)點可以繼續(xù)發(fā)送。當(dāng)送出一個“隱性”電平，而偵聽到的為“顯性”電平時，表明節(jié)點丟失仲裁，并且不應(yīng)再送更多位。當(dāng)送出“顯性”電平，而檢測到“隱性”電平時，表明節(jié)點檢測出位錯誤?；诟偁幍闹俨靡揽繕?biāo)識符和緊隨其后的RTR位完成。具有不同標(biāo)識符的兩幀中，優(yōu)先權(quán)被標(biāo)注于幀中，較高優(yōu)先權(quán)的標(biāo)識符具有較低的二進(jìn)制數(shù)值。若具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時被初始化，數(shù)據(jù)幀較之遠(yuǎn)程幀具有較高的優(yōu)先權(quán)，它通過按照RTR位數(shù)值標(biāo)注達(dá)到。除僅當(dāng)總線釋放時，可以啟動發(fā)送這一原則外，還存在解決碰撞的下列原則：（1）在一個系統(tǒng)內(nèi)，每條信息必須標(biāo)以唯一的標(biāo)識符。（2）具有給定標(biāo)識符和非零數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）的數(shù)據(jù)幀僅可由一個節(jié)點啟動。（3）遠(yuǎn)程幀僅可以由全系統(tǒng)內(nèi)確定的DLC發(fā)送，該數(shù)據(jù)長度碼對應(yīng)數(shù)據(jù)幀的DLC。由于相同標(biāo)識符和不同DLC的遠(yuǎn)程幀同時發(fā)送將導(dǎo)致不能解決的碰撞。CAN具有較高的效率是因為總線僅僅被那些請求總線懸而未決的站利用，這些請求是根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時有很多優(yōu)點，因為總線讀取的優(yōu)先級已被按順序放在每個報文中了，這可以保證在實時系統(tǒng)中有較短的個體隱伏時間。對于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀?。ㄔS可）控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實現(xiàn)有較高可靠性通信系統(tǒng)的方法。1.3.4 邏輯鏈路控制（LLC）子層LLC子層的功能包括以下三個部分：1.幀接受濾波 在LLC子層上開始的幀躍變是獨立的，其自身的操作與先前的幀躍變無關(guān)。幀內(nèi)容由標(biāo)識符命名。標(biāo)識符并不能指明幀的目的地，但可描述數(shù)據(jù)的含義，每個接受器通過幀接受濾波確定此幀與其是否有關(guān)。2.超載通告 如果接受內(nèi)部條件要求延遲下一個LLC數(shù)據(jù)幀或LLC遠(yuǎn)程幀，則通過LLC子層開始發(fā)送超載幀。最多可產(chǎn)生兩個超載幀，以延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀。3.恢復(fù)管理 發(fā)送期間，對于丟失仲裁或或被錯誤干擾的幀，LLC子層具有自動重發(fā)功能。在發(fā)送成功完成之前，幀發(fā)送服務(wù)不被用戶認(rèn)可。 LLC數(shù)據(jù)幀由三個位場（標(biāo)識符場、DLC場和LLC數(shù)據(jù)場）組成。LLC遠(yuǎn)程幀由兩個位場（標(biāo)識符場和DLC場）組成。LLC遠(yuǎn)程幀標(biāo)識符格式與LLC數(shù)據(jù)幀標(biāo)識符格式相同，只是不存在DLC場。DLC的數(shù)值是獨立的，此數(shù)據(jù)為對應(yīng)LLC數(shù)據(jù)幀的DLC。1.4 CAN數(shù)據(jù)交換原理CAN是一種基于廣播的通訊機(jī)制，廣播通訊依靠報文(Message)的傳送機(jī)制來實現(xiàn)，因此CAN并未定義站及站地址，而僅僅定義了報文，這些報文依靠報文確認(rèn)，(Identifier)來進(jìn)行識別，一個消息報文確認(rèn)區(qū)在一個網(wǎng)絡(luò)中必須是惟一的，它不但描述了某一報文的意義，而且還定義了報文的優(yōu)先級，當(dāng)很多站都在訪問總線時，優(yōu)先級是很重要的。CAN使用地址訪問的方法，使網(wǎng)絡(luò)的配置變得非常靈活，用戶可以很容易的增加一個新的站到一個己經(jīng)存在CAN的網(wǎng)絡(luò)里，而不用對己經(jīng)存在的站進(jìn)行任何硬件或軟件上的修改，但必須被新的站點完全的接受，這樣它將不會對網(wǎng)絡(luò)上各結(jié)點的通訊產(chǎn)生影響。 1.5 CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) CAN總線作為現(xiàn)場總線的一種，它具備現(xiàn)場總線的基本特性，以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)組成現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)主要有三種形式：（1）星型網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)即以1臺稱之為中心處理機(jī)的計算機(jī)為主組成網(wǎng)絡(luò)，各種類型的入網(wǎng)機(jī)均與該中心處理機(jī)有物理鏈路直接相連，因此，所有的網(wǎng)上傳輸信息均需要通過該機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，其結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。在圖1-7中，主機(jī)為整個現(xiàn)場測試網(wǎng)絡(luò)中的上位機(jī)，主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理以及測試數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。C為各個子節(jié)點PC機(jī)，主要負(fù)責(zé)與現(xiàn)場測試單元進(jìn)行通信，并將現(xiàn)場的測試數(shù)據(jù)及時發(fā)送到主機(jī)中。T為PC子節(jié)點以下的各個種現(xiàn)場測試單元，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，包括信號放大和信號濾波等?，F(xiàn)場測試單元有很多種，比如：應(yīng)變測試單元、溫度測試單元、位移測試單元等等。星型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點是：構(gòu)造較容易，適于同種機(jī)型互連，通信功能簡單，它可以根據(jù)需要由中心處理機(jī)分時或按優(yōu)先權(quán)處理。但是在星型網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)的負(fù)載過重，擴(kuò)充困難，每臺入網(wǎng)計算機(jī)均需與主機(jī)有線路直接互連，因此線路利用率不高，信道容量浪費較大。主機(jī)前端機(jī)CCT T T T T T T T T T CTTTTTTTT圖1-7 星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖T（2）總線型網(wǎng) 總線型網(wǎng)是從計算機(jī)的總線訪問控制發(fā)展而來的，它將所有的入網(wǎng)機(jī)通過分接頭接入一條載波傳輸線上，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是一條傳輸線，如圖1-8所示。其中主機(jī)主要負(fù)責(zé)對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。下位機(jī)主要負(fù)責(zé)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。T為測試現(xiàn)場的各種測試模塊?？偩€型網(wǎng)絡(luò)的特點是所有入網(wǎng)機(jī)共用一條傳輸信道，信道利用率高，同一時刻只能有兩處網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在相互通信;網(wǎng)絡(luò)延伸距離有限，一般局域網(wǎng)絡(luò)多采用此種方式。主機(jī)分接頭分接頭分接頭下位機(jī)下位機(jī)TTTTTT數(shù)據(jù)鏈路層T圖1-8 總線型網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖（3）環(huán)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)通過一個轉(zhuǎn)發(fā)器將每臺入網(wǎng)計算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，每個轉(zhuǎn)發(fā)器與相鄰兩臺轉(zhuǎn)發(fā)器用物理鏈路相連，所有轉(zhuǎn)發(fā)器組成一個拓?fù)錇榄h(huán)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如圖1-9所示。環(huán)型網(wǎng)由于其點點通信路由的唯一性，因此，不宜在廣域范圍內(nèi)組建網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型網(wǎng)主要應(yīng)用于計算機(jī)群組，對于要求能夠?qū)崿F(xiàn)全局廣播方式通信的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)來說，環(huán)型網(wǎng)并不具備太大優(yōu)勢。T TT T CCT T CCT T T T T T 圖1-9 環(huán)型網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖第2章 PCI總線2.1 PCI總線概述PCI總線的英文全稱為Peripheral Component Interconnect。即外部設(shè)備互聯(lián)總線，是于1993年推出的PC局部總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI局部總線是一種高性能、32位或64位地址數(shù)據(jù)線復(fù)用的總線。它的用途是在高度集成的外設(shè)控制器器件、擴(kuò)展卡和處理器/存儲器系統(tǒng)之間提供一種內(nèi)部的連接機(jī)構(gòu)。PCI總線是一種不依附于某個具體處理器的局部總線。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級總線，具體由一個橋接電路實現(xiàn)對這一層的管理，并實現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。管理器提供了信號緩沖，使之能支持10種外設(shè)，并能在高時鐘頻率下保持高性能。PCI總線也支持總線主控技術(shù)，允許智能設(shè)備在需要時取得總線控制權(quán)，以加速數(shù)據(jù)傳送。PCI器件和擴(kuò)展卡是獨立于微處理器的，所以在利用未來微處理器時，PCI也能應(yīng)用，而且還使PCI多處理系統(tǒng)中也能使用。獨立于微處理器的PCI局部總線能使I/O功能更加優(yōu)化，能使局部總線于微處理器/存儲器子系統(tǒng)同時工作，并滿足多種高性能要求。PCI總線還定義了由32位數(shù)據(jù)地址總線擴(kuò)充為64位總線的方法，使總線寬度加倍，并對32位和64位PCI局部總線外設(shè)做到向前和向后兼容。PCI總線的主要特點是傳輸速度高，目前可實現(xiàn)66M的工作頻率，在64位總線寬度下可達(dá)到突發(fā)（Burst）傳輸速率533MB/s?？梢詽M足大吞吐量的外設(shè)的需求。采用這種總線類型的網(wǎng)卡在當(dāng)前的臺式機(jī)上相當(dāng)普遍，也是目前最主流的一種網(wǎng)卡接口類型。因為它的I/O速度遠(yuǎn)比ISA總線型的網(wǎng)卡快（ISA最高僅為33MB/s，而目前的PCI 2.2標(biāo)準(zhǔn)32位的PCI接口數(shù)據(jù)傳輸速度最高可達(dá)133MB/s），所以在這種總線技術(shù)出現(xiàn)后很快就替代了原來老式的ISA總線。2.2 PCI總線的發(fā)展最早的PC總線是IBM公司1981年在PC/XT 電腦采用的系統(tǒng)總線，它基于8bit的8088 處理器，被稱為PC總線或者PC/XT總線。在1984年的時候，IBM 推出基于16-bit Intel 80286處理器的PC/AT 電腦，系統(tǒng)總線也相應(yīng)地擴(kuò)展為16bit，并被稱呼為PC/AT 總線。而為了開發(fā)與IBM PC 兼容的外圍設(shè)備，行業(yè)內(nèi)便逐漸確立了以IBM PC總線規(guī)范為基礎(chǔ)的ISA（工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)：IndustryStandard Architecture)。ISA 是8/16bit 的系統(tǒng)總線，最大傳輸速率僅為8MB/s ，但允許多個CPU 共享系統(tǒng)資源。由于兼容性好，它在上個世紀(jì)80年代是最廣泛采用的系統(tǒng)總線，不過它的弱點也是顯而易見的，比如傳輸速率過低、CPU占用率高、占用硬件中斷資源等。后來在PC98 規(guī)范中，就開始放棄了ISA 總線，而Intel 從i810 芯片組開始，也不再提供對ISA 接口的支持。 使用286和386SX以下CPU的電腦似乎和8/16bit ISA 總線還能夠相處融洽，但當(dāng)出現(xiàn)了32-bit 外部總線的386DX處理器之后，總線的寬度就已經(jīng)成為了嚴(yán)重的瓶頸，并影響到處理器性能的發(fā)揮。因此在1988年，康柏、惠普等9個廠商協(xié)同把ISA 擴(kuò)展到32-bit，這就是著名的EISA（Extended ISA，擴(kuò)展ISA）總線。EISA 總線的工作頻率仍舊僅有8MHz ，并且與8/16bit 的ISA總線完全兼容，由于是32-bit 總線的緣故，帶寬提高了一倍，達(dá)到了32MB/s ?？上У氖?，EISA 仍舊由于速度有限，并且成本過高，在還沒成為標(biāo)準(zhǔn)總線之前，在20世紀(jì)90年代初的時候，就給PCI 總線給取代了。CPU 的飛速發(fā)展，ISA/EISA 逐漸顯現(xiàn)出疲態(tài)，跟不上時代的步伐。當(dāng)時CPU 的速度甚至還高過總線的速度，造成硬盤、顯示卡還有其它的外圍設(shè)備只能通過慢速并且狹窄的瓶頸來發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，使得整機(jī)的性能受到嚴(yán)重的