微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)-第四章_微機(jī)總線技術(shù)與總線標(biāo)準(zhǔn)

1、第四章第四章(6) 總線技總線技術(shù)與總術(shù)與總線標(biāo)準(zhǔn)線標(biāo)準(zhǔn)4.1 總線技術(shù)總線技術(shù)（掌握）（掌握） 總線技術(shù)概述總線技術(shù)概述總線仲裁總線仲裁總線操作與時(shí)序總線操作與時(shí)序4.2 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)（理解）（理解） 片內(nèi)片內(nèi)AMBA總線總線PCI系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線異步串行通信總線異步串行通信總線3l總線是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的信息傳輸通道信息傳輸通道，由系統(tǒng)中，由系統(tǒng)中各各個(gè)部件所共享個(gè)部件所共享。總線的特點(diǎn)在于總線的特點(diǎn)在于公用性，公用性，總線由多總線由多條通信線路（線纜）組成條通信線路（線纜）組成l計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常包含計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常包含不同種類的總線不同種類的總線，在不同層次，在不同層次上

2、為計(jì)算機(jī)組件之間提供通信通路上為計(jì)算機(jī)組件之間提供通信通路l采用總線的原因采用總線的原因:非總線結(jié)構(gòu)的非總線結(jié)構(gòu)的N個(gè)設(shè)備的互聯(lián)線組數(shù)為個(gè)設(shè)備的互聯(lián)線組數(shù)為N*(N-1)/2非總線結(jié)構(gòu)的非總線結(jié)構(gòu)的M發(fā)發(fā)N收設(shè)備間的互聯(lián)線組數(shù)為收設(shè)備間的互聯(lián)線組數(shù)為M*Nl采采用總線的優(yōu)勢(shì)用總線的優(yōu)勢(shì)減少部件間連線的數(shù)量減少部件間連線的數(shù)量擴(kuò)展性好，便于構(gòu)建系統(tǒng)擴(kuò)展性好，便于構(gòu)建系統(tǒng)便于產(chǎn)品更新?lián)Q代便于產(chǎn)品更新?lián)Q代44.1.1總線要素總線要素l線路介質(zhì)線路介質(zhì)種類：種類：有線（電纜、光纜）、無線（電磁波）有線（電纜、光纜）、無線（電磁波）特性特性 l 原始數(shù)據(jù)傳輸率原始數(shù)據(jù)傳輸率l 帶寬帶寬l 對(duì)噪聲的敏感性

3、：對(duì)噪聲的敏感性：內(nèi)部或外部干擾內(nèi)部或外部干擾l 對(duì)失真的敏感性：對(duì)失真的敏感性：信號(hào)和傳輸介質(zhì)之間的互相作用引起信號(hào)和傳輸介質(zhì)之間的互相作用引起l 對(duì)衰減的敏感性：對(duì)衰減的敏感性：信號(hào)通過傳輸介質(zhì)時(shí)的功率損耗信號(hào)通過傳輸介質(zhì)時(shí)的功率損耗l總線協(xié)議總線協(xié)議總線信號(hào)：總線信號(hào)：有效電平、傳輸方向有效電平、傳輸方向/速率速率/格式等格式等電氣性能電氣性能機(jī)械性能機(jī)械性能總線時(shí)序：總線時(shí)序：規(guī)定通信雙方的聯(lián)絡(luò)方式規(guī)定通信雙方的聯(lián)絡(luò)方式總線仲裁：總線仲裁：規(guī)定解決總線沖突的方式規(guī)定解決總線沖突的方式 如接口尺寸、形狀等如接口尺寸、形狀等其它：其它：如差錯(cuò)控制等如差錯(cuò)控制等5總線協(xié)議組件總線協(xié)議組件總線

4、分類總線分類6按按所處位置所處位置( (數(shù)據(jù)傳送范圍數(shù)據(jù)傳送范圍) )片內(nèi)總線片內(nèi)總線芯片總線芯片總線（片間總線、元件級(jí)總線）（片間總線、元件級(jí)總線）系統(tǒng)內(nèi)總線系統(tǒng)內(nèi)總線（插板級(jí)總線）（插板級(jí)總線）系統(tǒng)外總線系統(tǒng)外總線（通信總線）（通信總線）非通用總線非通用總線（與具體芯（與具體芯片有關(guān)）片有關(guān)）通用標(biāo)準(zhǔn)總線通用標(biāo)準(zhǔn)總線地址總線地址總線控制總線控制總線按按總線功能總線功能數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線并行總線并行總線串行總線串行總線按按數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式按按時(shí)序關(guān)系時(shí)序關(guān)系( (握手方式握手方式) )同步同步異步異步半同步半同步同步同步異步異步7外部總線、外部總線、( (系統(tǒng)系統(tǒng)) )外總線外總線如并口、串口

5、如并口、串口系統(tǒng)總線、系統(tǒng)總線、( (系統(tǒng)系統(tǒng)) )內(nèi)總線內(nèi)總線如如ISAISA、PCIPCI片片( (間間) )總線總線三總線形式三總線形式片內(nèi)總線片內(nèi)總線單總線形式單總線形式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的四層總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的四層總線結(jié)構(gòu)運(yùn)算器運(yùn)算器寄存器寄存器控控制制器器CPU存儲(chǔ)存儲(chǔ)芯片芯片I/O芯片芯片主板主板擴(kuò)展擴(kuò)展接口板接口板擴(kuò)展擴(kuò)展接口板接口板計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其其 他他 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系系 統(tǒng)統(tǒng)其其 他他儀儀 器器系系 統(tǒng)統(tǒng)8總線的組織形式總線的組織形式l組織形式：?jiǎn)慰偩€、雙總線，多級(jí)總線組織形式：?jiǎn)慰偩€、雙總線，多級(jí)總線l單總線單總線特征：存儲(chǔ)器和特征：存儲(chǔ)器和I/O分時(shí)使用分時(shí)使用同一總

6、線同一總線優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于擴(kuò)充優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于擴(kuò)充缺點(diǎn)：帶寬有限，傳輸率不高（可能造成物理長(zhǎng)度過長(zhǎng)）缺點(diǎn)：帶寬有限，傳輸率不高（可能造成物理長(zhǎng)度過長(zhǎng)）9雙總線雙總線l特征：存儲(chǔ)總線特征：存儲(chǔ)總線+I/O總線總線l優(yōu)點(diǎn)：提高了優(yōu)點(diǎn)：提高了總線帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率總線帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率，克服單總，克服單總線共享的限制，以及存儲(chǔ)線共享的限制，以及存儲(chǔ)/IO訪問速度不一致而對(duì)訪問速度不一致而對(duì)總線的要求也不同的矛盾總線的要求也不同的矛盾l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：CPU繁忙繁忙10多級(jí)總線多級(jí)總線l特征：高速外設(shè)和低速外設(shè)分開使用不同的總線特征：高速外設(shè)和低速外設(shè)分開使用不同的總線l優(yōu)點(diǎn)：

7、高效，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的傳輸帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)點(diǎn)：高效，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的傳輸帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率l缺點(diǎn)：復(fù)雜缺點(diǎn)：復(fù)雜11微機(jī)的典型多級(jí)總線結(jié)構(gòu)微機(jī)的典型多級(jí)總線結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)存儲(chǔ)總線總線高速高速IO總線總線低速低速IO總線總線1213微機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)總線（插板級(jí)總線）微機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)總線（插板級(jí)總線）14微機(jī)系統(tǒng)中的外總線（通信總線）15三總線三總線MPURAMROMI/O接口接口外設(shè)外設(shè)ABDBCB哈佛體系結(jié)構(gòu)哈佛體系結(jié)構(gòu)DSP程序程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)I/O接口接口外設(shè)外設(shè)程序地址程序地址數(shù)據(jù)讀地址數(shù)據(jù)讀地址數(shù)據(jù)寫地址數(shù)據(jù)寫地址程序讀總線程序讀總線數(shù)據(jù)讀總線數(shù)據(jù)讀總線程序程序/數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)程序程序馮馮

8、諾依曼諾依曼體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)典型的控制信號(hào)典型的控制信號(hào)l總線的控制信號(hào)總線的控制信號(hào)存儲(chǔ)器寫信號(hào)存儲(chǔ)器寫信號(hào)存儲(chǔ)器讀信號(hào)存儲(chǔ)器讀信號(hào)I/O寫信號(hào)寫信號(hào)I/O讀信號(hào)讀信號(hào)總線請(qǐng)求信號(hào)總線請(qǐng)求信號(hào)總線授予信號(hào)總線授予信號(hào)中斷請(qǐng)求信號(hào)中斷請(qǐng)求信號(hào)中斷應(yīng)答信號(hào)中斷應(yīng)答信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)復(fù)位信號(hào)復(fù)位信號(hào)16總線隔離與驅(qū)動(dòng)總線隔離與驅(qū)動(dòng)l不操作時(shí)把功能部件與總線隔離不操作時(shí)把功能部件與總線隔離同一時(shí)刻只能有一個(gè)部件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上同一時(shí)刻只能有一個(gè)部件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上l提供驅(qū)動(dòng)能力提供驅(qū)動(dòng)能力數(shù)據(jù)發(fā)送方必須提供足夠的電流以驅(qū)動(dòng)多個(gè)部件數(shù)據(jù)發(fā)送方必須提供足夠的電流以驅(qū)動(dòng)多個(gè)部件l提供鎖存能力提供鎖存能力

9、具有信息緩存和信息分離能力具有信息緩存和信息分離能力17總線的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo) l總線時(shí)鐘頻率：總線上的時(shí)鐘信號(hào)頻率總線時(shí)鐘頻率：總線上的時(shí)鐘信號(hào)頻率l總線寬度：數(shù)據(jù)線、地址線寬度總線寬度：數(shù)據(jù)線、地址線寬度l總線速率：總線每秒所能傳輸數(shù)據(jù)的最大次數(shù)?？偩€速率：總線每秒所能傳輸數(shù)據(jù)的最大次數(shù)。總線速率總線速率=總線時(shí)鐘頻率總線時(shí)鐘頻率/總線周期數(shù)總線周期數(shù)總線周期數(shù)：總線傳送一次數(shù)據(jù)所需的時(shí)鐘周期數(shù)總線周期數(shù)：總線傳送一次數(shù)據(jù)所需的時(shí)鐘周期數(shù)l有些幾個(gè)周期才能傳輸1個(gè)數(shù)據(jù)l總線帶寬：總線每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)總線帶寬：總線每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)l同步方式同步方式l總線負(fù)載能力總線負(fù)載能力18總線寬度

10、總線寬度l總線寬度：籠統(tǒng)地說，就是總線所設(shè)置的通總線寬度：籠統(tǒng)地說，就是總線所設(shè)置的通信線路（線纜）的數(shù)目。具體地說，就是總信線路（線纜）的數(shù)目。具體地說，就是總線內(nèi)設(shè)置用于傳送數(shù)據(jù)的信號(hào)線的數(shù)目為數(shù)線內(nèi)設(shè)置用于傳送數(shù)據(jù)的信號(hào)線的數(shù)目為數(shù)據(jù)總線寬度，用于傳輸?shù)刂返男盘?hào)線的數(shù)目據(jù)總線寬度，用于傳輸?shù)刂返男盘?hào)線的數(shù)目為地址總線寬度，如為地址總線寬度，如8位、位、16位、位、32位、位、64位等位等l數(shù)據(jù)總線寬度在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)總數(shù)據(jù)總線寬度在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)總線的性能線的性能l地址總線的寬度則決定了系統(tǒng)的尋址能力地址總線的寬度則決定了系統(tǒng)的尋址能力1920總線帶寬總線帶寬l總線帶寬總

11、線帶寬(bus band width) 表示單位時(shí)間內(nèi)表示單位時(shí)間內(nèi)總線能傳送的最大數(shù)據(jù)量（總線能傳送的最大數(shù)據(jù)量（bps/Bps）l用用“總線速率總線速率總線位寬總線位寬/8=時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率總總線位寬線位寬/(8總線周期數(shù)總線周期數(shù))”表示表示總線位寬：總線位寬：數(shù)據(jù)信號(hào)線的數(shù)目，同一時(shí)刻傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)線的數(shù)目，同一時(shí)刻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)的數(shù)據(jù)位數(shù)l總線復(fù)用；成本、串?dāng)_；總線復(fù)用；成本、串?dāng)_；時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率l總線偏離（總線偏離（skewskew）、兼容性）、兼容性例例lCPU的前端總線的前端總線(FSB)頻率為頻率為400MHz或或800MHz，總線周期數(shù)為，總線周期數(shù)為1/4(即即1個(gè)時(shí)鐘周

12、期個(gè)時(shí)鐘周期傳送傳送4次數(shù)據(jù)次數(shù)據(jù))，位寬為，位寬為64bit則則FSB的帶寬為的帶寬為40064/(81/4)=12.8GB/s或或80064/(81/4)=25.6GB/slPCI總線的頻率為總線的頻率為33.3MHz，位寬為，位寬為32位或位或64位，總線周期數(shù)為位，總線周期數(shù)為1則則PCI總線的帶寬為：總線的帶寬為：33.332/8=133MB/s或或33.364/8=266MB/s21224.1.2 總線仲裁總線仲裁l總線仲裁總線仲裁(arbitration)也稱為總線判決，根據(jù)連接到總線上的各功能也稱為總線判決，根據(jù)連接到總線上的各功能模塊所承擔(dān)任務(wù)的輕重緩急，預(yù)先或動(dòng)態(tài)地賦予它們

13、不同的使用總線模塊所承擔(dān)任務(wù)的輕重緩急，預(yù)先或動(dòng)態(tài)地賦予它們不同的使用總線的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)有多個(gè)模塊同時(shí)請(qǐng)求使用總線時(shí)，總線仲裁電路選出當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)，當(dāng)有多個(gè)模塊同時(shí)請(qǐng)求使用總線時(shí)，總線仲裁電路選出當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)，并賦予總線控制權(quán)前優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)，并賦予總線控制權(quán)l(xiāng)其目的是合理地控制和管理系統(tǒng)中其目的是合理地控制和管理系統(tǒng)中多個(gè)主設(shè)備的總線請(qǐng)求多個(gè)主設(shè)備的總線請(qǐng)求，以避免總，以避免總線沖突線沖突l分布式分布式(對(duì)等式對(duì)等式)仲裁仲裁控制邏輯分散在連接于總線上的各個(gè)部件或設(shè)備中控制邏輯分散在連接于總線上的各個(gè)部件或設(shè)備中協(xié)議復(fù)雜且昂貴，效率高協(xié)議復(fù)雜且昂貴，效率高l集中式集中式(主從式主從式)

14、仲裁仲裁采用專門的控制器或仲裁器采用專門的控制器或仲裁器總線控制器或仲裁器可以是獨(dú)立的模塊或集成在總線控制器或仲裁器可以是獨(dú)立的模塊或集成在CPU中中協(xié)議簡(jiǎn)單而有效，但總體系統(tǒng)性能較低協(xié)議簡(jiǎn)單而有效，但總體系統(tǒng)性能較低23特點(diǎn)：各主控模塊共用特點(diǎn)：各主控模塊共用請(qǐng)求信號(hào)線和忙信號(hào)線請(qǐng)求信號(hào)線和忙信號(hào)線，其優(yōu)，其優(yōu)先級(jí)先級(jí)別別由其在鏈?zhǔn)皆试S信號(hào)線上的位置決定；由其在鏈?zhǔn)皆试S信號(hào)線上的位置決定；優(yōu)點(diǎn)：具有較好的靈活性和可擴(kuò)充性；優(yōu)點(diǎn)：具有較好的靈活性和可擴(kuò)充性；缺點(diǎn)：主控模塊數(shù)目缺點(diǎn)：主控模塊數(shù)目較多較多時(shí)，總線請(qǐng)求響應(yīng)的時(shí)，總線請(qǐng)求響應(yīng)的速度較慢速度較慢；菊花鏈（串行）總線仲裁菊花鏈（串行）總線

15、仲裁主控主控模塊模塊1主控主控 模塊模塊2主控主控模塊模塊N允許允許BG請(qǐng)求請(qǐng)求BR忙忙BB總線仲裁器總線仲裁器24三線菊花鏈三線菊花鏈仲裁原理仲裁原理l任一主控器任一主控器Ci發(fā)出總線請(qǐng)求發(fā)出總線請(qǐng)求時(shí)，時(shí)，使使BR1l任一主控器任一主控器Ci占用總線占用總線，使，使BB1，禁止，禁止BG輸出輸出l主控器主控器Ci沒發(fā)請(qǐng)求沒發(fā)請(qǐng)求(BRi=0)，卻收到，卻收到BG(BGINil)，則將則將BG向后傳遞向后傳遞(BGOUTil)l當(dāng)當(dāng)BR1，BB0時(shí)，仲裁器發(fā)出時(shí)，仲裁器發(fā)出BG信號(hào)。此時(shí)，信號(hào)。此時(shí)，BG1，如果仲裁器本身也是一個(gè)主控器，如微處，如果仲裁器本身也是一個(gè)主控器，如微處理器，則在

16、發(fā)出理器，則在發(fā)出BG之前之前BB0時(shí)，它可以占用一個(gè)時(shí)，它可以占用一個(gè)或幾個(gè)總線周期或幾個(gè)總線周期l若若Ci同時(shí)滿足同時(shí)滿足：本地請(qǐng)求：本地請(qǐng)求( (BRi=1)；BB=0；檢測(cè)到檢測(cè)到BGINi端出現(xiàn)了上升沿。端出現(xiàn)了上升沿。接管總線接管總線。lCi接管總線后接管總線后，BG信號(hào)不再后傳信號(hào)不再后傳，即，即BGOUTi0 25總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求總線允許總線允許特點(diǎn)：各主控模塊有獨(dú)立的請(qǐng)求信號(hào)線和允許信號(hào)線，其優(yōu)特點(diǎn)：各主控模塊有獨(dú)立的請(qǐng)求信號(hào)線和允許信號(hào)線，其優(yōu)先級(jí)別由總線仲裁器內(nèi)部模塊判定；先級(jí)別由總線仲裁器內(nèi)部模塊判定；優(yōu)點(diǎn)：總線請(qǐng)求響應(yīng)的速度快；優(yōu)點(diǎn)：總線請(qǐng)求響應(yīng)的速度快；缺點(diǎn)：擴(kuò)充性

17、較差；缺點(diǎn)：擴(kuò)充性較差；并行仲裁并行仲裁總線仲裁器總線仲裁器C1C2Cn總線總線BR1BG1BR2BG2BRnBGnBBBCLK（總線時(shí)鐘）（總線時(shí)鐘）26串并行二維仲裁串并行二維仲裁從下一設(shè)備主模塊主模塊1主模塊主模塊2主模塊主模塊3允許允許BG請(qǐng)求請(qǐng)求BR忙忙BB總線仲裁器總線仲裁器主模塊主模塊4到下一設(shè)備綜合了前兩種仲裁方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)綜合了前兩種仲裁方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)分布式總線仲裁方式分布式總線仲裁方式l總線上各個(gè)設(shè)備都有總線仲裁模塊總線上各個(gè)設(shè)備都有總線仲裁模塊l當(dāng)任何一個(gè)設(shè)備申請(qǐng)總線，置當(dāng)任何一個(gè)設(shè)備申請(qǐng)總線，置“總線忙總線忙”狀態(tài)，以阻止?fàn)顟B(tài)，以阻止其他設(shè)備同時(shí)請(qǐng)求其他設(shè)備同時(shí)請(qǐng)求

18、27IN OUT主設(shè)備1IN OUT主設(shè)備2IN OUT主設(shè)備3IN OUT主設(shè)備4IN OUT主設(shè)備5總線請(qǐng)求總線忙+5V仲裁線總線284.1.3 總線操作與時(shí)序總線操作與時(shí)序l總線操作總線操作：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過總線進(jìn)行信息交換：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過總線進(jìn)行信息交換的過程稱為總線操作的過程稱為總線操作l總線周期總線周期：總線設(shè)備完成一次完整信息交換的時(shí)間：總線設(shè)備完成一次完整信息交換的時(shí)間讀讀/寫存儲(chǔ)器周期寫存儲(chǔ)器周期讀讀/寫寫IO口周期口周期DMA周期周期中斷周期中斷周期l多主控制器多主控制器系統(tǒng)，總線操作周期一般分為系統(tǒng)，總線操作周期一般分為四個(gè)階段四個(gè)階段總線請(qǐng)求及仲裁階段、尋址階段、

19、傳數(shù)階段和結(jié)束階段總線請(qǐng)求及仲裁階段、尋址階段、傳數(shù)階段和結(jié)束階段l單個(gè)主控制器單個(gè)主控制器系統(tǒng)，則只需要尋址和傳數(shù)兩個(gè)階段系統(tǒng)，則只需要尋址和傳數(shù)兩個(gè)階段總線主控制器的作用總線主控制器的作用l總線系統(tǒng)的資源分配與管理總線系統(tǒng)的資源分配與管理l提供總線定時(shí)信號(hào)脈沖提供總線定時(shí)信號(hào)脈沖l負(fù)責(zé)總線使用權(quán)的仲裁負(fù)責(zé)總線使用權(quán)的仲裁l不同總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換和不同總線間數(shù)據(jù)傳輸不同總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換和不同總線間數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彌_的緩沖2930總線時(shí)序總線時(shí)序l總線時(shí)序總線時(shí)序是指總線事件的協(xié)調(diào)方式，以實(shí)現(xiàn)可是指總線事件的協(xié)調(diào)方式，以實(shí)現(xiàn)可靠的尋址和數(shù)據(jù)傳送靠的尋址和數(shù)據(jù)傳送l總線時(shí)序類型總線時(shí)序類型同步同步：所有設(shè)

20、備都采用一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)來協(xié)調(diào)：所有設(shè)備都采用一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)來協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的定時(shí)關(guān)系收發(fā)雙方的定時(shí)關(guān)系異步異步：依靠傳送雙方互相制約的握手：依靠傳送雙方互相制約的握手(handshake)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制半同步半同步：具有同步總線的高速度和異步總線的適應(yīng)：具有同步總線的高速度和異步總線的適應(yīng)性性31同步并行總線時(shí)序同步并行總線時(shí)序l特點(diǎn)特點(diǎn)系統(tǒng)使用系統(tǒng)使用同一時(shí)鐘信號(hào)同一時(shí)鐘信號(hào)控制各模塊完成數(shù)據(jù)傳輸控制各模塊完成數(shù)據(jù)傳輸一般一般一次讀寫操作可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，時(shí)鐘前、后沿分別一次讀寫操作可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，時(shí)鐘前、后沿分別指明總線操作周期的開始和結(jié)束指明總線

21、操作周期的開始和結(jié)束地址、數(shù)據(jù)及讀地址、數(shù)據(jù)及讀/寫等控制信號(hào)可在時(shí)鐘沿處改變寫等控制信號(hào)可在時(shí)鐘沿處改變l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，總線帶寬大，數(shù)據(jù)傳輸速率快電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，總線帶寬大，數(shù)據(jù)傳輸速率快l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：時(shí)鐘以最慢速設(shè)備為準(zhǔn)，高速設(shè)備性能將受到影響時(shí)鐘以最慢速設(shè)備為準(zhǔn)，高速設(shè)備性能將受到影響同步時(shí)鐘地址信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)控制信號(hào)延時(shí)延時(shí)32異步并行總線時(shí)序異步并行總線時(shí)序l特點(diǎn)：系統(tǒng)中可以特點(diǎn)：系統(tǒng)中可以沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘源沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘源，模塊之間依，模塊之間依靠各種聯(lián)絡(luò)（握手）信號(hào)進(jìn)行通信，以確定下一步靠各種聯(lián)絡(luò)（握手）信號(hào)進(jìn)行通信，以確定下一步的動(dòng)作的動(dòng)作l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：全互鎖方式可靠性高

22、，適應(yīng)性強(qiáng)全互鎖方式可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：控制復(fù)雜，交互的聯(lián)絡(luò)過程會(huì)影響系統(tǒng)工作控制復(fù)雜，交互的聯(lián)絡(luò)過程會(huì)影響系統(tǒng)工作速度速度地址信號(hào)地址信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)主設(shè)備主設(shè)備聯(lián)絡(luò)信號(hào)聯(lián)絡(luò)信號(hào)從設(shè)備從設(shè)備聯(lián)絡(luò)信號(hào)聯(lián)絡(luò)信號(hào) 準(zhǔn)備好接收準(zhǔn)備好接收（M發(fā)送地址信號(hào)）發(fā)送地址信號(hào)）已收到數(shù)據(jù)已收到數(shù)據(jù)（M撤銷地址信號(hào)）撤銷地址信號(hào)）完成一次傳送完成一次傳送（S撤銷數(shù)據(jù)信號(hào)）撤銷數(shù)據(jù)信號(hào)）已送出數(shù)據(jù)已送出數(shù)據(jù)（S發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)）發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)）33半同步并行總線時(shí)序半同步并行總線時(shí)序l特點(diǎn)：同時(shí)使用主模塊的特點(diǎn)：同時(shí)使用主模塊的時(shí)鐘信號(hào)和從模塊的和從模塊的聯(lián)絡(luò)信號(hào)l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：兼有同步總線的速度和異步總

23、線的可靠性與適應(yīng)性兼有同步總線的速度和異步總線的可靠性與適應(yīng)性 總線周期 T1 T2 T3TW T4 CLK M/IO 0讀 I/O, 1讀存儲(chǔ)器 A19/S6A16/S3 BHE/S7 ALE READY AD15AD0 RD DT/R DEN 地址輸出 浮空 數(shù)據(jù)輸入 采樣 BHE， A19A16 S7S3 Ready信號(hào)可作信號(hào)可作為慢速設(shè)為慢速設(shè)備的異步備的異步聯(lián)絡(luò)信號(hào)聯(lián)絡(luò)信號(hào)CLK信號(hào)信號(hào)作為快速作為快速設(shè)備的同設(shè)備的同步時(shí)鐘信步時(shí)鐘信號(hào)號(hào)總線設(shè)計(jì)要素總線設(shè)計(jì)要素l信號(hào)線類型信號(hào)線類型專用信號(hào)線專用信號(hào)線復(fù)用信號(hào)線復(fù)用信號(hào)線l總線仲裁方法總線仲裁方法集中仲裁集中仲裁分布仲裁分布仲裁l

24、總線定時(shí)方法總線定時(shí)方法同步同步異步異步l總線寬度總線寬度地址總線寬度地址總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度l數(shù)據(jù)傳輸類型數(shù)據(jù)傳輸類型讀讀/寫寫/讀讀-修改修改-寫寫/寫后讀寫后讀/塊傳輸（聯(lián)系傳輸）塊傳輸（聯(lián)系傳輸）344.2 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)l總線標(biāo)準(zhǔn)包括：總線標(biāo)準(zhǔn)包括：邏輯規(guī)范：邏輯信號(hào)電平邏輯規(guī)范：邏輯信號(hào)電平時(shí)序規(guī)范時(shí)序規(guī)范電氣規(guī)范電氣規(guī)范機(jī)械規(guī)范機(jī)械規(guī)范通信協(xié)議通信協(xié)議35364.2.1 SoC的片內(nèi)總線的片內(nèi)總線l片上總線特點(diǎn)片上總線特點(diǎn)簡(jiǎn)單高效簡(jiǎn)單高效l結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：占用較少的邏輯單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：占用較少的邏輯單元l時(shí)序簡(jiǎn)單：提供較高的速度時(shí)序簡(jiǎn)單：提供較高的速度l接口簡(jiǎn)單：降低接口簡(jiǎn)

25、單：降低IP核連接的復(fù)雜性核連接的復(fù)雜性靈活，具有可復(fù)用性靈活，具有可復(fù)用性l地址地址/數(shù)據(jù)寬度數(shù)據(jù)寬度可變、可變、互聯(lián)結(jié)構(gòu)互聯(lián)結(jié)構(gòu)可變、可變、仲裁機(jī)制仲裁機(jī)制可變可變功耗低功耗低l信號(hào)盡量不變、信號(hào)盡量不變、單向信號(hào)線單向信號(hào)線功耗低、時(shí)序簡(jiǎn)單功耗低、時(shí)序簡(jiǎn)單l片內(nèi)總線標(biāo)準(zhǔn)片內(nèi)總線標(biāo)準(zhǔn)ARM的的AMBA 、IBM的的CoreConnectSilicore的的Wishbone、Altera的的Avalon37ARM的的AMBA: Advanced Microcontroller Bus Architecturel先進(jìn)先進(jìn)高性能總線高性能總線AHB （Advanced High-performa

26、nce Bus）適用于高性能和高吞吐設(shè)備之間的連接，如適用于高性能和高吞吐設(shè)備之間的連接，如CPU、片上片上存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、DMA設(shè)備、設(shè)備、DSP等等l先進(jìn)先進(jìn)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線ASB（Advanced System Bus）適用于高性能系統(tǒng)模塊。與適用于高性能系統(tǒng)模塊。與AHB的主要不同是讀寫數(shù)據(jù)的主要不同是讀寫數(shù)據(jù)采用了一條雙向數(shù)據(jù)總線采用了一條雙向數(shù)據(jù)總線l先進(jìn)先進(jìn)外設(shè)總線外設(shè)總線APB（Advanced Peripheral Bus）適用于低功耗外部設(shè)備，經(jīng)優(yōu)化減少了功耗和接口復(fù)雜適用于低功耗外部設(shè)備，經(jīng)優(yōu)化減少了功耗和接口復(fù)雜度度適合較復(fù)雜的應(yīng)用，需要遵守較簡(jiǎn)單的操作協(xié)議；擁有適合較

27、復(fù)雜的應(yīng)用，需要遵守較簡(jiǎn)單的操作協(xié)議；擁有眾多的第三方支持眾多的第三方支持AMBA總線總線3839AMBA2.0總線結(jié)構(gòu)圖總線結(jié)構(gòu)圖高性能高性能ARM核核高性能片上高性能片上RAM高性能高性能DMAC核核高帶寬片外存儲(chǔ)器高帶寬片外存儲(chǔ)器接口接口橋橋鍵盤鍵盤UARTTimerPIOAHB or ASBAPBAMBA總線總線 lAMBA總線規(guī)范是由總線規(guī)范是由ARM公司推出的一種用于高性能嵌入公司推出的一種用于高性能嵌入式微處理器設(shè)計(jì)的片上總線標(biāo)準(zhǔn)，由于式微處理器設(shè)計(jì)的片上總線標(biāo)準(zhǔn)，由于AMBA總線的開放總線的開放性和其本身的高性能，以及由于性和其本身的高性能，以及由于ARM處理器的廣泛應(yīng)用，處理

28、器的廣泛應(yīng)用，AMBA已成為已成為SOC設(shè)計(jì)中使用最廣泛的總線標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)中使用最廣泛的總線標(biāo)準(zhǔn)。l目前目前AMBA 總線規(guī)范的版本為總線規(guī)范的版本為3.0，它定義了三組不同的，它定義了三組不同的總線：總線：AMBA高性能總線高性能總線AHB，AMBA高性能系統(tǒng)總線高性能系統(tǒng)總線ASB和和AMBA 高性能外設(shè)總線高性能外設(shè)總線APB。 lAHB作為高性能的系統(tǒng)中樞總線驅(qū)動(dòng)速度較快的設(shè)備，支作為高性能的系統(tǒng)中樞總線驅(qū)動(dòng)速度較快的設(shè)備，支持突發(fā)模式的數(shù)據(jù)傳送和事務(wù)分隔，并支持流水線操作。持突發(fā)模式的數(shù)據(jù)傳送和事務(wù)分隔，并支持流水線操作。 lAPB則是作為傳送速度較低的外圍設(shè)備總線，驅(qū)動(dòng)速度較則是作為

29、傳送速度較低的外圍設(shè)備總線，驅(qū)動(dòng)速度較慢的設(shè)備。慢的設(shè)備。 A R M 處 理處 理器核器核寬帶片上寬帶片上RAMD M A 控 制控 制器器寬帶外部寬帶外部RAM接口接口橋橋UART PIO定時(shí)定時(shí)器器鍵盤控鍵盤控制器制器AHB或或ASB總線總線APB總線總線AHB的特性的特性 ：?jiǎn)蝹€(gè)時(shí)鐘邊沿操作；單個(gè)時(shí)鐘邊沿操作； 非三態(tài)的實(shí)現(xiàn)方式；非三態(tài)的實(shí)現(xiàn)方式； 支持突發(fā)傳輸；支持突發(fā)傳輸； 支持分段傳輸；支持分段傳輸； 支持多個(gè)主控制器（最多支持多個(gè)主控制器（最多16個(gè)模塊）；個(gè)模塊）； 可配置可配置32位位128位總線寬度；位總線寬度； 支持字節(jié)、半字和字的傳輸。支持字節(jié)、半字和字的傳輸。 典型

30、的典型的AMBA構(gòu)架構(gòu)架AHB總線的接口信號(hào)總線的接口信號(hào) lAHB 系統(tǒng)由主模塊系統(tǒng)由主模塊(Master)、從模塊、從模塊(Slave)和基礎(chǔ)結(jié)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)(Infrastructure)3部分組成，整個(gè)部分組成，整個(gè)AHB總線上的傳總線上的傳輸都是由主模塊發(fā)出，由從模塊負(fù)責(zé)回應(yīng)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)輸都是由主模塊發(fā)出，由從模塊負(fù)責(zé)回應(yīng)。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)則由仲裁器則由仲裁器(arbiter)、主模塊到從模塊的多路器、從、主模塊到從模塊的多路器、從模塊到主模塊的多路器模塊到主模塊的多路器 、譯碼器、虛擬從模塊、虛擬、譯碼器、虛擬從模塊、虛擬主模塊等組成。主模塊等組成。 AHB總線的接口信號(hào)總線的接口信號(hào) 時(shí)鐘信

31、號(hào)時(shí)鐘信號(hào)仲裁信號(hào)仲裁信號(hào)地址信號(hào)地址信號(hào)控制信號(hào)控制信號(hào)寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)響應(yīng)信號(hào)響應(yīng)信號(hào) 除了時(shí)鐘與仲裁信號(hào)之外，其余的信號(hào)皆通過多路器傳送。除了時(shí)鐘與仲裁信號(hào)之外，其余的信號(hào)皆通過多路器傳送。 AHB總線的互連總線的互連 AHB總線主模塊接口總線主模塊接口 AHB總線從模塊接口總線從模塊接口 AHB總線仲裁器接口總線仲裁器接口 AHB基本傳輸基本傳輸 l在在AHB總線上，一次完整的傳輸可以分成兩個(gè)階段：地址傳送階總線上，一次完整的傳輸可以分成兩個(gè)階段：地址傳送階段與數(shù)據(jù)傳送階段。地址傳送階段傳送的是地址與控制信號(hào)，這段與數(shù)據(jù)傳送階段。地址傳送階段傳送的是地址與控制信號(hào)，這個(gè)階段只持

32、續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期，在個(gè)階段只持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期，在HCLK 的上升沿?cái)?shù)據(jù)有效，所有的上升沿?cái)?shù)據(jù)有效，所有的從模塊都在這個(gè)上升沿采樣地址信息。的從模塊都在這個(gè)上升沿采樣地址信息。 l數(shù)據(jù)傳送階段傳送的是讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)和響應(yīng)信號(hào)，這一階段可以數(shù)據(jù)傳送階段傳送的是讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)和響應(yīng)信號(hào)，這一階段可以持續(xù)一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送無法在一個(gè)時(shí)鐘周期完成持續(xù)一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送無法在一個(gè)時(shí)鐘周期完成時(shí)，可以通過時(shí)，可以通過HREADY 信號(hào)來延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳送周期，信號(hào)來延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳送周期，HREADY信信號(hào)為低電平時(shí)，表示傳輸尚未結(jié)束，于是就在數(shù)據(jù)傳送階段中加號(hào)為低電平時(shí)，表示傳輸尚未結(jié)束，于是就在數(shù)

33、據(jù)傳送階段中加入等待周期，直到入等待周期，直到HREADY信號(hào)為高電平為止。信號(hào)為高電平為止。 AHB基本傳輸過程基本傳輸過程 AHB總線流水線操總線流水線操 APB總線總線 APB從單元的接口信號(hào)從單元的接口信號(hào) APB主要主要用于低帶用于低帶寬的周邊寬的周邊外設(shè)之間外設(shè)之間的連接的連接 在在APB里面唯一的主模塊就是與里面唯一的主模塊就是與AHB總線相接的總線相接的APB 橋。橋。 APB傳輸傳輸 lAPB上的狀態(tài)圖上的狀態(tài)圖 APB寫傳輸時(shí)序圖寫傳輸時(shí)序圖 APB讀傳輸時(shí)序圖讀傳輸時(shí)序圖 APB橋橋 選選擇擇信信號(hào)號(hào)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線從模塊接口從模塊接口APB橋是在橋是在AMBA APB上

34、唯一的總上唯一的總線主模塊。線主模塊。另外，另外，APB橋也是在更橋也是在更高層次系統(tǒng)高層次系統(tǒng)總線上的一總線上的一個(gè)從模塊。個(gè)從模塊。橋單元把系橋單元把系統(tǒng)總線傳輸統(tǒng)總線傳輸轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為APB總線傳輸總線傳輸。 APB橋的傳輸過程橋的傳輸過程 l鎖存地址并在整個(gè)傳輸過程中保持其有效，直到數(shù)據(jù)傳鎖存地址并在整個(gè)傳輸過程中保持其有效，直到數(shù)據(jù)傳送完成。送完成。l地址譯碼并且生成一個(gè)外部選擇信號(hào)地址譯碼并且生成一個(gè)外部選擇信號(hào)PSELx，在一次傳，在一次傳輸期間只有一個(gè)選擇信號(hào)有效輸期間只有一個(gè)選擇信號(hào)有效. l寫傳送時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)到寫傳送時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)到APB總線上?？偩€上。l讀傳時(shí)驅(qū)動(dòng)讀傳時(shí)驅(qū)動(dòng)APB

35、數(shù)據(jù)到系統(tǒng)總線上。數(shù)據(jù)到系統(tǒng)總線上。l為傳送觸發(fā)使能信號(hào)為傳送觸發(fā)使能信號(hào)PENABLE，使其有效。，使其有效。 APB橋的功能橋的功能4.2.2 PCI總線總線lPeripheral Component Interconnect，外，外部設(shè)備互連總線，在部設(shè)備互連總線，在CPU與外設(shè)之間提供了與外設(shè)之間提供了一條獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道，使得每種設(shè)備都能直一條獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道，使得每種設(shè)備都能直接與接與CPU聯(lián)系，支持即插即用聯(lián)系，支持即插即用lPCI總線信號(hào)總線信號(hào)必備的必備的PCI總線信號(hào)包括地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)、接總線信號(hào)包括地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)、接口控制信號(hào)、錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)、仲裁信號(hào)和系統(tǒng)信口控制信號(hào)

36、、錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)、仲裁信號(hào)和系統(tǒng)信號(hào)號(hào)可選的可選的PCI總線信號(hào)包括總線信號(hào)包括64位總線擴(kuò)展信號(hào)、接位總線擴(kuò)展信號(hào)、接口控制信號(hào)、中斷信號(hào)、口控制信號(hào)、中斷信號(hào)、Cache支持信號(hào)和邊界支持信號(hào)和邊界掃描信號(hào)掃描信號(hào)57PCI總線架構(gòu)總線架構(gòu)lPCI總線是多層次總線總線是多層次總線58PCI總線插座示意圖總線插座示意圖l根據(jù)電源電壓和位數(shù)不同分為根據(jù)電源電壓和位數(shù)不同分為4種種l長(zhǎng)插槽長(zhǎng)插槽188針，短插槽針，短插槽124針針59PCI插槽實(shí)物照片插槽實(shí)物照片60PCI總線信號(hào)總線信號(hào)61必備的必備的PCI總線信號(hào)總線信號(hào)l地址和數(shù)據(jù)信號(hào)地址和數(shù)據(jù)信號(hào)AD31:0，雙向三態(tài)，雙向三態(tài)C/BE3

37、:0，雙向三態(tài)，低有效，雙向三態(tài)，低有效PAR，奇偶校驗(yàn)信號(hào)，雙向三態(tài)，奇偶校驗(yàn)信號(hào)，雙向三態(tài)l接口控制信號(hào)接口控制信號(hào)FRAME，幀周期信號(hào)，低電平有效，幀周期信號(hào)，低電平有效IRDY，主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，低電平有效，主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，低電平有效TRDY，從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，低電平有效，從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，低電平有效STOP，從設(shè)備要求主設(shè)備停止當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸，低電平有效，從設(shè)備要求主設(shè)備停止當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸，低電平有效IDSEL，初始化設(shè)備選擇，輸入，初始化設(shè)備選擇，輸入DEVSEL，設(shè)備選擇信號(hào)，低電平有效，設(shè)備選擇信號(hào)，低電平有效62必備的必備的PCI總線信號(hào)（續(xù)）總線信號(hào)（續(xù)）l錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)錯(cuò)誤

38、報(bào)告信號(hào)PERR，報(bào)告數(shù)據(jù)奇偶檢驗(yàn)錯(cuò)，低電平有效，報(bào)告數(shù)據(jù)奇偶檢驗(yàn)錯(cuò)，低電平有效SERR，系統(tǒng)出錯(cuò)信號(hào)，低電平有效，系統(tǒng)出錯(cuò)信號(hào)，低電平有效l仲裁信號(hào)仲裁信號(hào)REQ，總線占用請(qǐng)求信號(hào)，雙向三態(tài)，低有效，總線占用請(qǐng)求信號(hào)，雙向三態(tài)，低有效GNT，總線占用允許信號(hào)，雙向單臺(tái)，低有效，總線占用允許信號(hào)，雙向單臺(tái)，低有效l系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)CLK：時(shí)鐘，輸入：時(shí)鐘，輸入RST，復(fù)位，輸入，復(fù)位，輸入63可選的可選的PCI總線信號(hào)總線信號(hào)l64位總線擴(kuò)展信號(hào)位總線擴(kuò)展信號(hào)AD64:32，雙向三態(tài)，雙向三態(tài)C/BE7:4，雙向三態(tài)，低電平有效，雙向三態(tài)，低電平有效REQ64，64傳輸請(qǐng)求，低電平有效傳輸請(qǐng)求

39、，低電平有效ACK64，表示從設(shè)備將用，表示從設(shè)備將用64位傳輸，低電平有效位傳輸，低電平有效PAR64，奇偶雙字節(jié)校驗(yàn)，雙向三態(tài)，低電平有效，奇偶雙字節(jié)校驗(yàn)，雙向三態(tài)，低電平有效l接口控制信號(hào)接口控制信號(hào)LOCK，鎖定信號(hào)，低電平有效，鎖定信號(hào)，低電平有效l中斷信號(hào)中斷信號(hào)INTA/INTB/INTC/INTD，中斷信號(hào)，低電平有效，漏極開，中斷信號(hào)，低電平有效，漏極開路路64可選的可選的PCI總線信號(hào)（續(xù)）總線信號(hào)（續(xù)）lCache支持信號(hào)支持信號(hào)SBO，試探返回信號(hào)，低電平有效，輸入或輸出，試探返回信號(hào)，低電平有效，輸入或輸出SDONE，表示命中一個(gè)緩沖行，輸入或輸出。有效時(shí)，表，表示命

40、中一個(gè)緩沖行，輸入或輸出。有效時(shí)，表明探測(cè)完成，無效時(shí)，表明探測(cè)結(jié)果仍未確定明探測(cè)完成，無效時(shí)，表明探測(cè)結(jié)果仍未確定l邊界掃描信號(hào)邊界掃描信號(hào)TDI，數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)輸入TDO，數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)輸出TCK，時(shí)鐘，時(shí)鐘TMS，模式選擇，模式選擇TRST，復(fù)位，復(fù)位65PCIPCI地址空間：地址空間：lI/O地址空間（地址空間（AD31.0）l存儲(chǔ)器地址空間（存儲(chǔ)器地址空間（ AD31.2）l配置地址空間（配置地址空間（AD7.2）PCI總線命令表總線命令表C/BE3:2 命令類型說明0 0 0 0中斷應(yīng)答（中斷識(shí)別）0 0 0 1特殊周期0 0 0 0I/O讀（從I/O口地址中讀數(shù)據(jù)）0 0 1 1

41、I/O寫（向I/O口地址空間寫數(shù)據(jù)）0 1 0 0保留0 1 0 1保留0 1 1 0存儲(chǔ)器讀（從內(nèi)存空間映像中讀數(shù)據(jù)）0 1 1 1存儲(chǔ)器寫（從內(nèi)存空間映像中寫數(shù)據(jù)）1 0 0 0保留1 0 0 1保留1 0 1 0配置讀1 0 1 1配置寫1 1 0 0存儲(chǔ)器多行讀1 1 0 1雙地址周期1 1 1 0存儲(chǔ)器讀一行1 1 1 1存儲(chǔ)器寫并無效670:3C/BE m1這個(gè)也是多了冒號(hào)這個(gè)也是多了冒號(hào)基本的讀操作基本的讀操作基本的寫操作基本的寫操作PCI總線讀時(shí)序總線讀時(shí)序l突發(fā)讀時(shí)序，可連續(xù)多字節(jié)操作突發(fā)讀時(shí)序，可連續(xù)多字節(jié)操作70 CLK FRAME AD ADDRESS DATA-1 D

42、ATA-2 DATA-3 Byte Enable BUSCMD C/BE IRDY IRDY DEVEL 地址期 數(shù)據(jù)期 數(shù)據(jù)期 數(shù)據(jù)期 1 2 3 4 5 6 7 8 714.2.3 異步串行通信總線異步串行通信總線l串行總線上的信息則按位傳輸，通常只需串行總線上的信息則按位傳輸，通常只需1根或根或2根數(shù)據(jù)線，根數(shù)據(jù)線，沒沒有地址總線、控制總線有地址總線、控制總線l采用差分信號(hào)采用差分信號(hào)(differential signal)傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)l具有低功耗、低誤碼率、低串?dāng)_和低輻射等優(yōu)點(diǎn)具有低功耗、低誤碼率、低串?dāng)_和低輻射等優(yōu)點(diǎn)l高速串行總線的三大特征高速串行總線的三大特征差分信號(hào)傳輸差分

43、信號(hào)傳輸以數(shù)據(jù)包形式傳送信息以數(shù)據(jù)包形式傳送信息(地址、數(shù)據(jù)、命令地址、數(shù)據(jù)、命令)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信l串行通信的通信方式、距離、速率、差錯(cuò)控制、傳輸方式串行通信的通信方式、距離、速率、差錯(cuò)控制、傳輸方式COMCOM口口 RS-232RS-232、RS-485RS-485串行通信接口串行通信接口USBUSB接口接口SPI/QSPISPI/QSPI串行擴(kuò)展接口串行擴(kuò)展接口I I2 2C CMicrowireMicrowire72串行總線特點(diǎn)串行總線特點(diǎn)串行數(shù)據(jù)的通信方式串行數(shù)據(jù)的通信方式l單工單工l半雙工半雙工l雙工雙工l多工多工73串行通信傳輸距離串行通信傳輸距離l串行數(shù)據(jù)在串行數(shù)據(jù)在基帶傳

44、送基帶傳送方式下（指信號(hào)按原樣傳方式下（指信號(hào)按原樣傳輸），通常只能傳輸幾十米至幾百米，并且傳輸輸），通常只能傳輸幾十米至幾百米，并且傳輸速率越大，傳輸距離越短速率越大，傳輸距離越短l調(diào)制解調(diào)方法包括頻移鍵控調(diào)制解調(diào)方法包括頻移鍵控FSK、幅移鍵控、幅移鍵控ASK、相移鍵控相移鍵控PSK等方式等方式串串行行接接口口MODEMMODEM計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)串串行行接接口口計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)串串行行接接口口74串行通信傳輸速率串行通信傳輸速率l比特率比特率(bps)：系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)傳送系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)傳送有效二有效二進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)據(jù)的位數(shù)l波特率：波特率：通信線路上基本電信號(hào)通信線路上基本電信號(hào)狀態(tài)的變化狀

45、態(tài)的變化頻率頻率l基波傳送方式：比特率波特率基波傳送方式：比特率波特率l載波傳送方式：比特率波特率載波傳送方式：比特率波特率nl110、300、600、1200、2400、4800、9600、15200 如某相位調(diào)制系統(tǒng)中可能發(fā)送的相位狀態(tài)有如某相位調(diào)制系統(tǒng)中可能發(fā)送的相位狀態(tài)有0（代表數(shù)據(jù)（代表數(shù)據(jù)“00”）、）、/2（代表數(shù)據(jù)（代表數(shù)據(jù)“01”）、）、（代表數(shù)據(jù)（代表數(shù)據(jù)“10”）、）、3/2（代表數(shù)據(jù)（代表數(shù)據(jù)“11”）四種，則通信線路的相位狀態(tài)每改變）四種，則通信線路的相位狀態(tài)每改變一次將送出兩位數(shù)據(jù)，這時(shí)比特率一次將送出兩位數(shù)據(jù)，這時(shí)比特率2波特率。波特率。 常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率包括常用

46、的標(biāo)準(zhǔn)波特率包括110、300、1200、2400、4800、9600、19200波特等。波特等。76串行通信的差錯(cuò)控制串行通信的差錯(cuò)控制l差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式檢錯(cuò)重發(fā)檢錯(cuò)重發(fā)ARQ(Automatic Repeat Request)：接：接收端檢錯(cuò)并要求重發(fā)，要反饋，通信效率低，差收端檢錯(cuò)并要求重發(fā)，要反饋，通信效率低，差錯(cuò)控制簡(jiǎn)單錯(cuò)控制簡(jiǎn)單前向糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)FEC(Forward Error Correction)：接收：接收端糾正錯(cuò)誤，差錯(cuò)控制電路復(fù)雜端糾正錯(cuò)誤，差錯(cuò)控制電路復(fù)雜混合糾錯(cuò)混合糾錯(cuò)HEC(Hybrid Error Correction) ：綜合：綜合前前2者，誤碼率低者，

47、誤碼率低l檢錯(cuò)：檢錯(cuò)：如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，奇偶校驗(yàn)如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，奇偶校驗(yàn)l糾錯(cuò)：糾錯(cuò)：發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后,如何消除和糾正錯(cuò)誤，如何消除和糾正錯(cuò)誤，CRC77傳輸方式傳輸方式l串行同步：收發(fā)雙方需要使用（傳送）串行同步：收發(fā)雙方需要使用（傳送）同一同一時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)l串行異步：雙方時(shí)鐘串行異步：雙方時(shí)鐘不要求嚴(yán)格同步不要求嚴(yán)格同步 發(fā)發(fā)送送方方在在時(shí)時(shí)鐘鐘信信號(hào)號(hào)的的下下降降沿沿發(fā)發(fā)送送字字節(jié)節(jié) 接接收收方方在在時(shí)時(shí)鐘鐘信信號(hào)號(hào)的的上上升升沿沿接接收收字字節(jié)節(jié) 0 1 1 0 0 0 0 1 位 時(shí)時(shí)鐘鐘 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)( (6 61 1H H) ) 位 串行同步串行同步同步方式：傳輸信

48、息的同步方式：傳輸信息的字節(jié)與字節(jié)字節(jié)與字節(jié)之間、之間、位與位位與位之間均與時(shí)之間均與時(shí)鐘嚴(yán)格同步鐘嚴(yán)格同步通常以數(shù)據(jù)塊為通常以數(shù)據(jù)塊為基本單位基本單位進(jìn)行傳送進(jìn)行傳送78串行同步串行同步l同步字符或同步標(biāo)志或采用硬件同步信號(hào)同步字符或同步標(biāo)志或采用硬件同步信號(hào)確定傳送的起始確定傳送的起始位置，然后傳送準(zhǔn)備好的位置，然后傳送準(zhǔn)備好的信息數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)，最后發(fā)送，最后發(fā)送CRC校驗(yàn)校驗(yàn)字符字符l同步串行數(shù)據(jù)傳輸格式同步串行數(shù)據(jù)傳輸格式79異步串行通信異步串行通信l以以字符為基本單位字符為基本單位l幀間異步幀間異步，無需使用（傳送）同一時(shí)鐘源，收發(fā)雙方的時(shí)，無需使用（傳送）同一時(shí)鐘源，收發(fā)雙方的時(shí)鐘

49、在誤差范圍內(nèi)鐘在誤差范圍內(nèi)l幀內(nèi)幀內(nèi)各位按固定時(shí)序和順序傳送各位按固定時(shí)序和順序傳送80異步串行通信接收判決異步串行通信接收判決l收發(fā)雙方的本地時(shí)鐘波特率因子收發(fā)雙方的本地時(shí)鐘波特率因子n波特率波特率Tn16時(shí)起始位起始位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位b0接收方檢測(cè)接收方檢測(cè)到低電平到低電平連續(xù)檢測(cè)到連續(xù)檢測(cè)到8 8次次低電平后確認(rèn)低電平后確認(rèn)收到起始位收到起始位收到起始位后每隔收到起始位后每隔1616個(gè)時(shí)鐘個(gè)時(shí)鐘脈沖脈沖T T對(duì)數(shù)據(jù)線采樣對(duì)數(shù)據(jù)線采樣1 1次，以次，以確?？梢栽诜€(wěn)定狀態(tài)接收到確?？梢栽诜€(wěn)定狀態(tài)接收到該該bitbit數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)8T16T16T接收到接收到的信號(hào)的信號(hào)本地本地時(shí)鐘時(shí)鐘81異步通信數(shù)據(jù)

50、幀結(jié)構(gòu)異步通信數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)l1位起始位，再?gòu)淖畹臀唬ㄎ黄鹗嘉唬購(gòu)淖畹臀唬╞0）開始傳送）開始傳送7位信息位，然后位信息位，然后是是1位奇偶校驗(yàn)位，最后是位奇偶校驗(yàn)位，最后是1位（或位（或1.5位、位、2位）停止位位）停止位 空閑位 第n個(gè)字符 第 n+1 個(gè)字符 起始 奇偶 校驗(yàn) 停止 起始 1 1 1 0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 0 1 1 1 1 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 偶校驗(yàn)、一位停止位偶校驗(yàn)、一位停止位時(shí)傳送數(shù)據(jù)時(shí)傳送數(shù)據(jù)53H53H時(shí)的時(shí)的波形波形停停止止位位校校驗(yàn)驗(yàn)位位D6D5D4D3D2D1D0起起始始位位

51、1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 同步通信中除數(shù)據(jù)外還必須傳送同步通信中除數(shù)據(jù)外還必須傳送時(shí)鐘時(shí)鐘，系統(tǒng)較復(fù)雜，系統(tǒng)較復(fù)雜 同步通信中附加的信息量少，傳送同步通信中附加的信息量少，傳送效率效率較高；較高； （同步通信中每個(gè)數(shù)據(jù)塊會(huì)增加一些冗余信息，（同步通信中每個(gè)數(shù)據(jù)塊會(huì)增加一些冗余信息， 而異步通信中每個(gè)字符都會(huì)有一些附加信息位。）而異步通信中每個(gè)字符都會(huì)有一些附加信息位。） 同步通信每次傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，塊中各字符間不允許有間隔同步通信每次傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，塊中各字符間不允許有間隔（如遇上有字符未準(zhǔn)備好的情況應(yīng)填入同步字符）；而異步通信（如遇上有字符未準(zhǔn)備好的情況應(yīng)填入同步字符）；而異步

52、通信每次傳送一個(gè)字符，字符間每次傳送一個(gè)字符，字符間間隔間隔任意；任意； 因此，同步串行通信適合較快地傳送大批數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，一般因此，同步串行通信適合較快地傳送大批數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，一般用于用于網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信中；而異步串行通信適合較慢地傳送間斷性的數(shù)據(jù)，中；而異步串行通信適合較慢地傳送間斷性的數(shù)據(jù)，一般用于一般用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信中。中。EIA RS-232類總線標(biāo)準(zhǔn)類總線標(biāo)準(zhǔn) 該類標(biāo)準(zhǔn)最初為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終該類標(biāo)準(zhǔn)最初為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備端設(shè)備DTE（如計(jì)算機(jī)）與數(shù)據(jù)通信設(shè)（如計(jì)算機(jī)）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備備DCE（如（如MODEM）而制定，）而制定，一般用于一般用于異步串行通信。異步串行通信。一、一、EIA RS232C 1、機(jī)械特性：連接器、傳輸電纜、機(jī)械特性：連接器、傳輸電纜 2、電氣特性：信號(hào)電平、信號(hào)名稱、電氣特性：信號(hào)電平、信號(hào)名稱二、二、EIA RS422/423、485 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連接器及電纜標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連接器及電纜 232接口可以使用接口可以使用DB-25（25芯）或芯）或DB-9（9芯）插頭座。通常插座在芯）插頭座。通常插座在DTE端，插頭端，插頭DCE端。端。 DTE上的上的25針公插頭（插針）針公插頭（插針）DCE上的上的9針母插頭（插孔）針母插頭（插孔）因?yàn)樾盘?hào)