微型計算機的總線技術(shù)課件

1、 本章主要教學(xué)內(nèi)容總線的基本概念；常用的系統(tǒng)總線特點和功能；常用的局部總線特點和功能;外部設(shè)備總線的特點和功能第5章 微型計算機的總線技術(shù) 第1頁，共63頁。1 本章教學(xué)目的及要求 通過學(xué)習(xí)，應(yīng)該理解總線的基本概念，熟悉微機總線的組成結(jié)構(gòu)，掌握常用系統(tǒng)總線、局部總線、外部設(shè)備總線以及USB總線的結(jié)構(gòu)和引腳特性，并側(cè)重其應(yīng)用。第5章微型計算機的總線技術(shù) 第2頁，共63頁。2第5章5-1 總線技術(shù)概述 總線是微型計算機系統(tǒng)中多個部件之間公用的一組連線，由它構(gòu)成芯片、插件或系統(tǒng)之間的標(biāo)準(zhǔn)信息通路。它是系統(tǒng)中各個部件信息交換的公共通道，各部件之間的聯(lián)系都是通過總線實現(xiàn)的。 微型計算機采用總線技術(shù)的目的

2、是為了簡化硬、軟件的系統(tǒng)設(shè)計，在硬件方面，設(shè)計者只需按總線規(guī)范設(shè)計插件板，保證它們具有互換性與通用性，支持系統(tǒng)的性能及系列產(chǎn)品的開發(fā)；在軟件方面，接插件的硬件結(jié)構(gòu)帶來了軟件設(shè)計的模塊化。用標(biāo)準(zhǔn)總線連接的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單清晰，便于擴充與更新。微型計算機的總線技術(shù) 第3頁，共63頁。3第5章按各類總線的結(jié)構(gòu)和連接對象及范圍的不同，可分為3類：1. 微處理器片內(nèi)總線 是指在微處理器芯片內(nèi)部各單元之間傳輸信息的總線，它主要用于芯片級的互連。有時也稱其為局部總線。2. 內(nèi)總線 用以實現(xiàn)微機系統(tǒng)與各種擴展插件板之間的相互連接，是微機系統(tǒng)所特有的總線，一般用于模板之間的連接。內(nèi)總線有時也稱為板極總線或系統(tǒng)

3、總線。 3. 外部總線 是微機之間或微機與外部設(shè)備之間進行通信的總線，主要用于設(shè)備級的互連。外部總線也稱為通信總線。微型計算機的總線技術(shù) 第4頁，共63頁。4圖5-1所示即為常見的微型計算機總線層次的典型結(jié)構(gòu)。圖5-1 微型計算機總線層次結(jié)構(gòu)示意圖第5頁，共63頁。5 4. 標(biāo)準(zhǔn)總線的特點 標(biāo)準(zhǔn)總線具有簡化系統(tǒng)設(shè)計、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、易于系統(tǒng)擴展、便于系統(tǒng)更新以及便于系統(tǒng)調(diào)試和維修等特點。 標(biāo)準(zhǔn)總線不僅在電氣上規(guī)定了各種信號的標(biāo)準(zhǔn)電平、負(fù)載能力和定時關(guān)系，也在結(jié)構(gòu)上規(guī)定了插件的尺寸規(guī)格和引腳定義，各模塊可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)連接。 目前總線標(biāo)準(zhǔn)有兩類：一類是IEEE（美國電氣及電子工程師協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)委員會定義與

4、解釋的標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE-488總線和RS-232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)等；另一類是因廣泛應(yīng)用而被大家接受與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，如S-100總線、IBM PC總線、ISA總線、EISA總線、PCI總線等。 第5章微型計算機的總線技術(shù) 第6頁，共63頁。6第5章總線的性能主要體現(xiàn)在：（1）總線寬度： 是指可以同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，位數(shù)越多，一次傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。?）總線頻率： 總線通常都有一個基本時鐘，總線上其它信號都以這個時鐘為基準(zhǔn)，這個時鐘的頻率也是總線工作的最高頻率。時鐘頻率越高，單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大。 隨著微型計算機的發(fā)展，總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展與完善，并且已經(jīng)出現(xiàn)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化總線，這些標(biāo)準(zhǔn)化

5、總線的廣泛使用，對微型計算機系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的普及和應(yīng)用起到了積極的推動作用。微型計算機的總線技術(shù) 第7頁，共63頁。7第5章 5-2 系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線是微機主板上微處理器和外部設(shè)備之間進行通訊時所采用的數(shù)據(jù)通道，可支持各種端口、處理器、RAM和其他部件。 微機的系統(tǒng)總線從性能上可分為低端總線和高端總線。低端總線一般支持8位、16位的微處理器，主要功能是進行I/O處理，總線信號依賴微處理器芯片，有的總線實際上就是微處理器引腳的延伸，比如ISA總線、STD總線等。高端總線可以支持32位、64位微處理器，它提高了數(shù)據(jù)傳輸率和處理能力，對微處理器的依賴性在減小，同時具備良好的兼容性、支持高速緩存Ca

6、che、支持多微處理器、可自動配置等特點，比如EISA總線、VESI總線、PCI總線等。微型計算機的總線技術(shù) 第8頁，共63頁。8第5章5-2-1 STD總線 STD（Standard）總線是用于工業(yè)控制微機的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線，以其優(yōu)越的性能和強大的生命力在工業(yè)控制領(lǐng)域中受到了廣泛的歡迎并得到迅速的發(fā)展，被定名為IEEE961。 STD總線開始推出時是針對當(dāng)時的8位微型計算機，經(jīng)過不斷修訂和改進，利用復(fù)用技術(shù)在原來定義的56個總線信號之下實現(xiàn)了支持20位地址、尋址1MB的直接尋址能力。在保證現(xiàn)有I/O插件板兼容的條件下，提供全16位數(shù)據(jù)的傳輸能力。1989年美國EAITECH公司開發(fā)出了32位的S

7、TD32，為高檔的STD微型計算機系統(tǒng)的發(fā)展提供了有利的條件。微型計算機的總線技術(shù) 第9頁，共63頁。9第5章 1. STD總線的特點具有較好的兼容性，可以向上或向下兼容STD總線的電路板采用小板結(jié)構(gòu)，高度模塊化，開發(fā)周期短采用一整套高可靠性措施，可以長期可靠地工作在惡劣環(huán)境之下。結(jié)構(gòu)簡單，并且能夠支持多微處理器系統(tǒng)系統(tǒng)模板品種齊全，價格低廉，性能良好，易于選用微型計算機的總線技術(shù) 第10頁，共63頁。10第5章 2. STD總線信號定義 STD總線總計56條信號，其中電源線10條，地址線24條，數(shù)據(jù)線16條，控制線22條，地址線與數(shù)據(jù)線采用分時復(fù)用方式進行工作。3. STD總線的優(yōu)先級控制

8、STD總線支持多微處理器系統(tǒng)，更廣義的說是支持多總線控制器系統(tǒng)。當(dāng)STD系統(tǒng)總線上有多個總線控制器時，必須保證在每一時刻要將總線讓給提出請求的優(yōu)先級最高的總線控制器使用。微型計算機的總線技術(shù) 第11頁，共63頁。11第5章 利用以下串、并聯(lián)兩種總線優(yōu)先級的安排可以實現(xiàn)STD總線的優(yōu)先級控制。（1）串聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方式是在每一個總線控制器模板上，建立總線優(yōu)先級邏輯電路。 【例5.1】采用串聯(lián)優(yōu)先級控制鏈的形式進行總線的優(yōu)先級控制。如圖5-2所示，在STD總線上用3個優(yōu)先級邏輯電路和相應(yīng)控制線組成。微型計算機的總線技術(shù) 第12頁，共63頁。12圖5-2 STD的串聯(lián)總線優(yōu)先級控制第13頁，

9、共63頁。13第5章 （2）并聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方法是將優(yōu)先級控制邏輯電路放在單獨一塊模板上，其他各個總線控制器均通過這塊模板提出總線請求。 【例5.2】總線的并聯(lián)優(yōu)先級控制分析。并聯(lián)總線優(yōu)先級控制如圖5-3所示。微型計算機的總線技術(shù) 第14頁，共63頁。14圖5-3 STD的并聯(lián)總線優(yōu)先級控制第15頁，共63頁。15第5章 5-2-2 ISA總線 ISA（Industry Standard Architecture工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是早期比較有代表性的總線。 IBM公司推出 PC/XT和PC/AT個人計算機后，IEEE（Institute of Electronic and Elec

10、tronic Engineers 電氣電子工程師協(xié)會）在1987年定義了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)（ISA），將PC/XT總線定義為8位ISA，將PC/AT總線定義為16位ISA。微型計算機的總線技術(shù) 第16頁，共63頁。16第5章 ISA總線具有以下特點：既支持8位數(shù)據(jù)操作，也支持16位數(shù)據(jù)操作；可以將PC/AT總線和PC/XT總線的運行速度提升至8MHz；提供了1KB的I/O空間、15級的硬件中斷、7級的DMA通道、8個設(shè)備的負(fù)載能力；總線中的地址、數(shù)據(jù)線采用非多路復(fù)用形式，使系統(tǒng)的擴展設(shè)計更為簡便；是一種多主控設(shè)備總線，除主CPU外，DMA控制器、DRAM刷新控制器、帶處理器的智能卡都可成為ISA

11、的主控設(shè)備；由于IBM PC機廣泛流行，可供選擇的ISA插件卡品種較多，這有利于用戶根據(jù)需要快速構(gòu)成相應(yīng)的微型計算機應(yīng)用系統(tǒng)。微型計算機的總線技術(shù) 第17頁，共63頁。17第5章 1. 8位ISA總線 8位ISA總線是最早的PC機系統(tǒng)總線，也叫作PC總線。它支持8位數(shù)據(jù)傳輸和10位尋址空間，其特點是把CPU視為總線的惟一總控設(shè)備，其余外圍設(shè)備均為從屬設(shè)備。 8位ISA總線是一種開放式的結(jié)構(gòu)總線，在總線母板上有8個系統(tǒng)插槽，用于I/O設(shè)備和PC機的連接。由于該總線具有價格低、可靠性好、使用靈活等特點，并且對插板兼容性好，因此，有許多廠家生產(chǎn)該總線的兼容產(chǎn)品，品種范圍比較廣泛，供用戶選擇的余地較大

12、。最初的ISA總線產(chǎn)品主要用于辦公自動化，隨著使用的推廣，其產(chǎn)品很快擴大到實驗室及工業(yè)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集和控制。微型計算機的總線技術(shù) 第18頁，共63頁。18第5章 8位ISA總線引腳信號總共有62條。通過一個31腳分為A、B兩面的連接插槽來實現(xiàn)，其中，A面為元件面，B面為焊接面。符合ISA總線標(biāo)準(zhǔn)的接插件可以方便的插入，以便對微型計算機系統(tǒng)進行功能擴展。 8位ISA總線引腳信號具有20條地址線、8條數(shù)據(jù)線、若干控制信號線、電源、接地等接口信號線。 微型計算機的總線技術(shù) 第19頁，共63頁。19第5章2. 16位ISA總線 PC/AT總線在PC/XT 62引腳總線的基礎(chǔ)上增加了一個36引腳的插槽

13、，形成前62引腳和后32引腳的兩個插座，構(gòu)成16位ISA總線。可以利用前62引腳的插座插入與PC/XT總線兼容的8位接口電路卡，也可以利用整個插座插入16位接口電路卡。 16位ISA總線中新增加的36引腳插槽信號擴展了8位數(shù)據(jù)線、7位地址線、存儲器和I/O設(shè)備的讀寫控制線、中斷和DMA控制線、電源和地線等。微型計算機的總線技術(shù) 第20頁，共63頁。20第5章 3. ISA總線的體系結(jié)構(gòu) 在利用ISA總線構(gòu)成的微機系統(tǒng)中，當(dāng)內(nèi)存速度較快時，通常采用將內(nèi)存移出ISA總線并轉(zhuǎn)移到自己的專用總線內(nèi)存總線上的體系結(jié)構(gòu)，如圖5-5所示。微型計算機的總線技術(shù) 第21頁，共63頁。21圖5-5 ISA體系結(jié)構(gòu)

14、第22頁，共63頁。22第5章 5-2-3 EISA總線 EISA（Extended Industry Standard Architecture擴展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是擴展的ISA總線。1989年，以Compaq公司為代表的9家公司，在ISA總線的基礎(chǔ)上，聯(lián)合推出了EISA總線。在當(dāng)時，盡管數(shù)據(jù)總線寬度被增加到32位，但EISA總線的時鐘速度仍然維持在8MHz，這導(dǎo)致了這種互連結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)逐漸地被減少使用。但是，更新以后的VESA局部總線和PCI總線均工作在更高的速度之下，它們現(xiàn)在可以在33MHz的頻率下工作。 微型計算機的總線技術(shù) 第23頁，共63頁。23第5章 1. EISA總線的特點

15、（1）用于32 位微機中，可尋址4GB的存儲空間，也支持64KB的I/O端口尋址。（2）具有32位數(shù)據(jù)線，保證了系統(tǒng)性能的提高，使最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)33 MB/S。（3）支持多處理器結(jié)構(gòu)，支持多主控總線設(shè)備，具有較強的I/O擴展能力和負(fù)載能力。（4）具有自動配置功能，可以根據(jù)配置文件自動地初始化，配置系統(tǒng)板和多擴展卡。（5）擴展了DMA的范圍和傳輸速度，支持7個DMA通道，DMA數(shù)據(jù)傳輸既可在ISA方式下也可在EISA方式下進行。（6）采用同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，可支持常規(guī)的一次傳送，也可支持突法方式即高速分組傳送。微型計算機的總線技術(shù) 第24頁，共63頁。24第5章 2EISA總線的主要信號及其功

16、能 EISA插槽與ISA插卡和EISA插卡均兼容，采用了雙層結(jié)構(gòu)，上面一層包含了ISA的全部信號，信號的排列、引腳間的距離、信號的定義規(guī)定與ISA完全一致；下層包含全部新增加的EISA信號。微型計算機的總線技術(shù) 第25頁，共63頁。25第5章5-3 局部總線5-3-1 VESA總線 VESA（Video Electronics Standards Association 視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）總線是一種32位接口的局部總線，通常稱為VL總線。 微型計算機的總線技術(shù) 第26頁，共63頁。26第5章 VESA局部總線工作頻率可以達(dá)到33MHz，常用在需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。 與EISA總線一樣，VES

17、A局部總線也是ISA總線的擴展，不同之處在于VESA局部總線沒有在16位ISA總線連接器上增加任何器件，而是在16 位ISA總線連接器的后面增加了第3個連接器，即VESA連接器。 VESA局部總線上的連線與EISA總線卡非常相似，VESA局部總線還包括一個32位地址和數(shù)據(jù)總線，用于將存儲器和I/O設(shè)備連接到微處理器上。微型計算機的總線技術(shù) 第27頁，共63頁。27圖5-6 VESA局部總線連接器和接口卡第28頁，共63頁。28第5章 5-3-2 PCI總線 PCI（Peripheral Component Interconnect 外部組件互連）總線是目前最常用的系統(tǒng)總線。該總線是專門為Pen

18、tium系列芯片設(shè)計的。 PCI V2.0版本支持32/64位數(shù)據(jù)總線，總線時鐘為2533MHz，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)132264MB/s。 1995年推出的PCI V2.1版本支持64位數(shù)據(jù)總線，總線速度為66MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)528MB/s。微型計算機的總線技術(shù) 第29頁，共63頁。29第5章 1. PCI總線的特點采用數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用結(jié)構(gòu)，目標(biāo)設(shè)備可用47引腳，總線主控設(shè)備可用 49引腳。提供5V和3.3V兩種工作信號環(huán)境，可在兩種環(huán)境中根據(jù)需要進行轉(zhuǎn)換。允許32位與64位器件相互協(xié)作。允許PCI局部總線擴展卡和元件進行自動配置，提供了即插即用的能力。PCI總線獨立于處理器，它的工作頻率

19、與CPU時鐘無關(guān)，可以支持多機系統(tǒng)。PCI總線具有良好的兼容性，可支持ISA、EISA、MCA、SCSI、IDE等多種總線。 微型計算機的總線技術(shù) 第30頁，共63頁。30第5章2. PCI總線信號的定義 PCI總線規(guī)定了兩種PCI擴展卡及連接器：一種稱為長卡，另一種稱為短卡。長卡提供64位接口，插槽A、B兩邊共定義了188個引腳；短卡提供32位接口，插槽A、B兩邊共定義了124個引腳。 除去電源、地、未定義引腳之外，其余信號按功能分類列于圖5-7中。 微型計算機的總線技術(shù) 第31頁，共63頁。31圖5-7 PCI總線引腳信號第32頁，共63頁。32第5章 3. PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PCI局

20、部總線與Pentium機內(nèi)部總線組合構(gòu)成了多總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，典型的PCI系統(tǒng)如圖5-8所示。微型計算機的總線技術(shù) 第33頁，共63頁。33圖5-8 PCI總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第34頁，共63頁。34第5章 5-3-3 AGP總線 為了解決高速視頻或高品質(zhì)畫面的顯示，Intel公司在1997年推出了高速圖形接口的局部總線標(biāo)準(zhǔn)AGP總線。AGP總線是對PCI總線的擴展和增強，但AGP接口只能為圖形設(shè)備獨占，不具有一般總線的共享特性。采用AGP接口允許顯示數(shù)據(jù)直接取自系統(tǒng)主存儲器，而無需先預(yù)取至視頻存儲器中。 微型計算機的總線技術(shù) 第35頁，共63頁。35第5章 AGP總線的主要特點如下：（1）具有雙重驅(qū)動技

21、術(shù)，允許在一個總線周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)。 （2）在總線上可實現(xiàn)地址/數(shù)據(jù)多路復(fù)用，把32位的數(shù)據(jù)總線給圖形加速器使用。（3）通過內(nèi)存請求流水線技術(shù)對各種內(nèi)存請求進行排隊來減少延遲，一個典型的排隊可處理12個以上的請求，大大加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。?）把圖形接口繞行到AGP通道上，解決了PCI帶寬問題，使PCI有更多的能力負(fù)責(zé)其它數(shù)據(jù)傳輸。微型計算機的總線技術(shù) 第36頁，共63頁。36第5章 5-4 其他總線介紹5-4-1 USB總線1. USB總線的特點 USB的全稱是通用串行總線（Universal Serial Bus），它是一種支持即插即用的新型串行接口。USB要比標(biāo)準(zhǔn)串行接口快得多，其數(shù)

22、據(jù)傳輸率可達(dá)4Mbps12Mbps。USB除了具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率外，它還可以為外設(shè)提供支持。微型計算機的總線技術(shù) 第37頁，共63頁。37第5章 USB總線具有以下特點：（1）為所有的USB外設(shè)提供了單一的、易于操作的連接類型。（2）排除了對鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和打印機不同接口的需求。（3）支持熱插拔。（4）支持PNP（Plag and Play）即插即用。（5）在設(shè)備供電方面提供了靈活性。（6）USB傳輸線能夠提供100mA的電流，而帶電源的USB Hub使得每個接口可以提供500 mA的電流。微型計算機的總線技術(shù) 第38頁，共63頁。38第5章（7）USB V1.1規(guī)范提供全速12Mb

23、it/s的模式和低速1.5Mbit/s的模式，USB V2.0規(guī)范提供高達(dá)480Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以適應(yīng)各種不同類型的外設(shè)。（8）針對突然發(fā)生的非連續(xù)傳輸設(shè)備，如音頻和視頻設(shè)備，USB在滿足帶寬的情況下才進行該類型的數(shù)據(jù)傳輸。（9）為了適應(yīng)各種不同類型外圍設(shè)備的要求，USB提供了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型。（10）USB使得多個外圍設(shè)備可以跟主機通信，最多支持127個設(shè)備。由于電腦的USB接口有限，必須使用USB HUB增加分支，根據(jù)規(guī)范USB Hub最多可提供7個分支。 微型計算機的總線技術(shù) 第39頁，共63頁。39第5章 2. 數(shù)據(jù)傳輸類型 根據(jù)USB設(shè)備自身的使用特點和系統(tǒng)資源的

24、不同要求，在USB規(guī)范中規(guī)定了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。（1）控制（Control）傳輸方式（2）同步（Isochronous）傳輸方式（3）中斷（Interrupt）傳輸方式（4）批量（Bulk）傳輸方式微型計算機的總線技術(shù) 第40頁，共63頁。40第5章3. USB總線的拓樸結(jié)構(gòu) USB設(shè)備和USB主機通過USB總線相連。USB的物理連接是一個星型結(jié)構(gòu)，集線器（HUB）位于每個星形結(jié)構(gòu)的中心，每一段都是主機和某個集成器，或某一功能設(shè)備之間的一個點到點的連接，也可以是一個集線器與另一個集線器或功能模塊之間的點到點的連接。 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5-9所示。微型計算機的總線技術(shù) 第41頁，共63頁。4

25、1圖5-9 USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第42頁，共63頁。42第5章 （1）USB主機 整個USB系統(tǒng)中只允許有一個主機。主機系統(tǒng)的USB接口稱為USB主控制器。這里USB主控制器可以是硬件、固件或軟件的聯(lián)合體。而根集線器是集成在主機系統(tǒng)中的，它可以提供一個或更多的接入端口。（2）USB設(shè)備 USB設(shè)備是USB協(xié)議的具體實現(xiàn)，主要包括：集線器：提供用以訪問USB總線的更多的接入點。功能部件：向系統(tǒng)提供特定的功能，如ISDN連接設(shè)備、鼠標(biāo)、顯示器等。 微型計算機的總線技術(shù) 第43頁，共63頁。43第5章 4. USB系統(tǒng)的構(gòu)成USB規(guī)范將USB分為5個部分：（1）控制器：負(fù)責(zé)執(zhí)行由控制器驅(qū)動程序發(fā)出的命令

26、。（2）控制器驅(qū)動程序：在控制器與USB設(shè)備之間建立通信信道。（3）USB芯片驅(qū)動程序：提供對USB的支持。（4）USB設(shè)備：包括與PC相連的USB集線器（Hub）及設(shè)備。（5）USB設(shè)備驅(qū)動程序，是用來驅(qū)動USB設(shè)備的程序。通常由操作系統(tǒng)或USB設(shè)備制造商提供。微型計算機的總線技術(shù) 第44頁，共63頁。44第5章 5. USB總線的電氣特性和機械特性（1）電氣特性 USB總線通過一條四芯電纜傳送電源和數(shù)據(jù)，電纜以點到點方式在設(shè)備之間連接。USB接口的四條連接線分別是VBUS、GND、D+和D。 VBUS和GND用來向設(shè)備提供電源。在源端，VBUS通常為+5V。USB主機和USB設(shè)備中通常包含

27、電源管理部件。 D+和D是發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半雙工差分信號線，時鐘信號也被編碼在這對數(shù)據(jù)線中傳輸。每個分組中都包含同步字段，以便接收端能夠同步于比特時鐘。微型計算機的總線技術(shù) 第45頁，共63頁。45第5章 （2）機械特性 USB連接器分為A系列和B系列兩種：A系列用于和主機連接，B系列用于和USB設(shè)備的連接。這兩種連接器有不同的結(jié)構(gòu)，不會造成誤連接。微型計算機的總線技術(shù) 第46頁，共63頁。46第5章 6. 總線協(xié)議 USB總線由主機控制器控制所有的數(shù)據(jù)傳輸。大多數(shù)傳輸包含三個USB分組：（1）主機控制器首先發(fā)出一個“令牌分組”，指明傳輸?shù)念愋秃头较?、USB設(shè)備的地址及終點編號。USB設(shè)備對相

28、應(yīng)的地址字段進行譯碼，選中被尋址的設(shè)備。（2）如果本次傳輸?shù)脑炊四軌蛱峁?shù)據(jù)，它將發(fā)出數(shù)據(jù)分組；否則將發(fā)出一個指示分組，指明它沒有數(shù)據(jù)可以傳輸。（3）一般情況下，目的端將回送一個握手分組指明本次傳輸是否成功。微型計算機的總線技術(shù) 第47頁，共63頁。477. USB設(shè)備的接入和應(yīng)用（1）操作系統(tǒng)對USB的支持 支持USB的操作系統(tǒng)應(yīng)滿足以下三個要求：當(dāng)一個設(shè)備連接到USB上或從USB中撤除，能自動檢測出來；與新連接的設(shè)備通信，可找到如何與它們通信的方法；提供軟件驅(qū)動與計算機的USB硬件以及訪問USB的外設(shè)的應(yīng)用程序通信。 第5章微型計算機的總線技術(shù) 第48頁，共63頁。48第5章 （2）主機對

29、USB的支持 使用USB設(shè)備必須激活主機板BIOS中的USB功能，在Windows 2000下先打開“設(shè)備管理器”，具體操作為：在桌面“我的電腦”圖標(biāo)上點擊鼠標(biāo)右鍵，彈出的菜單中選擇“屬性”選項，在“系統(tǒng)”窗口的菜單欄內(nèi)選擇“設(shè)備管理器”選項，提示框會出現(xiàn)“通用串行總線控制器”的選項。然后選中“通用串行總線控制器”，可看到主機系統(tǒng)中存在兩個USB設(shè)備：一個是“USB Universal Host Controller”，另一個是“USB Root Hub”。微型計算機的總線技術(shù) 第49頁，共63頁。49第5章 （3）USB設(shè)備的熱插拔 USB總線協(xié)議支持熱插拔功能，在Windows運行過程中可

30、以接入任何符合USB規(guī)范的USB設(shè)備。當(dāng)接入一個USB設(shè)備后，操作系統(tǒng)會自動檢測到該硬件設(shè)備，Windows 會顯示以下信息：“New Hardware Found”或“Unknow Device”。如果設(shè)備首次接入這個系統(tǒng)，則Windows還需要定位驅(qū)動。 微型計算機的總線技術(shù) 第50頁，共63頁。50第5章 （4）USB設(shè)備的應(yīng)用 USB已經(jīng)在PC機的多種外設(shè)上得到應(yīng)用，包括掃描儀、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、音頻系統(tǒng)、顯示器、輸入設(shè)備等。微型計算機的總線技術(shù) 第51頁，共63頁。51第5章 5-4-2 IEEE1394 IEEEl394是一種高性能的串行總線。應(yīng)用范圍主要是那些帶寬要求超過10

31、0Kbit/s的硬盤和視頻外設(shè)。利用同樣的四條信號線，IEEE1394即可以同步傳輸，也可以支持異步傳輸。這四根信號線分為差模時鐘信號線對和差模數(shù)據(jù)線對。 IEEE1394規(guī)范得到了很好的定義，而且基于IEEE規(guī)范的產(chǎn)品也出現(xiàn)在了市場上。目前，IEEE1394解決方案的價位被認(rèn)為可以同SCSI磁盤接口相競爭，但它不適用于一般的桌面連接。 微型計算機的總線技術(shù) 第52頁，共63頁。52第5章1. IEEE1394的特點及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) IEEEl394是一種新型的高速串行總線，它具有以下顯著的特點：（1）高傳輸速率（2）采用同步傳輸和異步傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。（3）可以實現(xiàn)即插即用并支持熱插拔 上述特

32、點使它可廣泛地應(yīng)用于多媒體聲卡、圖像和視頻產(chǎn)品、打印機、掃描儀的圖像處理等方面，尤其是磁盤陣列、數(shù)字照相機，顯示器和數(shù)字錄像機等。 IEEE1394系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5-10所示。微型計算機的總線技術(shù) 第53頁，共63頁。53圖5-10 IEEE1394系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第54頁，共63頁。54第5章 2. IEEE1394的尋址 用IEEE 1394聯(lián)接起來的設(shè)備采用一種內(nèi)存編址方法，各設(shè)備就像內(nèi)存中的存儲單元一樣。設(shè)備地址64位寬，占用10位作為網(wǎng)絡(luò)ID號，6位用作節(jié)點號，48位用作內(nèi)部編址。可得到總共64個節(jié)點，每個節(jié)點上有1023個網(wǎng)絡(luò)ID號，每個ID號又具有231TM的內(nèi)存編址。微型計算機的總線技術(shù) 第55頁，共63頁。55第5章3. IEEE1394協(xié)議 IEEE1394總線是一種基于數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)傳輸，協(xié)議中實現(xiàn)了OSI七層協(xié)議的下三層：物理層、鏈路層和傳輸層。串行總線的管理層將三個層次聯(lián)接起來，如圖5-11所示。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，子程序?qū)@些定義的變量直接訪問即可。微型計算機的總線技術(shù) 第56頁，共63頁。56圖5-11 IEE