第10-15講計算機總線技術

,%我迂術在應用---計算加商練技求

總餞技術及應用

第三部今

計算機總裁技術

j講人：于海送

二教中摟309室

shoreyhb@hdu.edu.cn

2011-5-301

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

-課時數(shù)：10,共5周

-第一次課概述（5.6）

-后續(xù)課程：

■計算機內(nèi)部總線（5/I3）

?計算機外部總線（5.20）

?短程無線數(shù)據(jù)通信——藍牙、Zigbee（5.27）

?總復習（6.3）6J0停課

?計算機總線技術部分參考教材：

-《計算機控制技術》，劉川來、胡乃平編著，機械工業(yè)出

版社。其中第三章“計算機總線技術，，

-《微型計算機組成原理》，陸志才，高等教育出版社。其

中第九、十章“總線技術”

2011-5-302

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?隨著微處理器技術的飛速發(fā)展，總線技術也得到不斷

創(chuàng)新。先后出現(xiàn)了ISA、MCA、EISA、VESA、

PCkAGP、IEEE1394、USB等總線技術。

?芯片內(nèi)部的總線技術也在不斷發(fā)展，AMBA、Core

Connect>CoreRAM等已經(jīng)形成集成電路內(nèi)部十分

具有競爭力的總線標準。

?工業(yè)控制的CAN、PROFIBUS,FF等現(xiàn)場總線技

術。

?總線的數(shù)據(jù)傳輸速度也不斷提升,目前，AGP局部

總線數(shù)據(jù)可達528MB/S,PCLX可達1GB/S,系統(tǒng)總

線傳輸速率也由66MB/S提高到10OMB/s甚至更高的

133MB/S、150MB/S、200MB/S。

2011-5-303

線及求%-0r用----計算加商練技求

AGP?:

AccelerateGraphicalPort,加速圖形接

口，實質(zhì)為PCI2.1

DIMM槽：

DualInlineMemoryModule.

雙列直插內(nèi)存模塊

PCI-E槽：

PCI-Express,Intel提出，

可全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP,最終實

現(xiàn)總線標準的統(tǒng)一。傳輸率目前最高

可達到10GB/S以上

南橋主要是負責I0

北橋用于CPU和內(nèi)存、顯卡、PCI交換數(shù)據(jù)

2011-5-30

意或;在求加應用——計算加歷練及求

必嘉機總筱技術

?總線的基本概念

?內(nèi)部總線

?外部總線

2011-5-30

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

1總裁的基存槐念

?總線的定義總線就是一組信號線的集合，它定義了各引

線的信號、電氣和機械特性，使計算機系統(tǒng)

內(nèi)部的各部件之間以及外部的各系統(tǒng)之間建

立信號聯(lián)系，進行數(shù)據(jù)傳遞和通信。

?總線的特點?規(guī)定了各引線的信號、時序、電氣和

機械特性

?為計算機系統(tǒng)內(nèi)部各部件、各模塊之

間或計算機各系統(tǒng)之間提供了標準的

公共信息通路

?采用總線標準設計、生產(chǎn)的計算機模

板和設備具有很強的兼容性

2011-5-306

總線技術加應用——?計算為，恁練技求

1.1總線的分類

?按照總線內(nèi)部信息傳輸?shù)男再|(zhì)，總線可分為

?數(shù)據(jù)總線:DB用于傳送數(shù)據(jù)信息

?地址總線:AB是專門用來傳送地址的

?控制總線:CB控制總線包括控制、時序和中斷信號線

?電源總線:PB用于向系統(tǒng)提供電源

2011-5-307

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

總裁的臺奏(^)

?按照總線在系統(tǒng)結(jié)構中的層次位置，總線可分為

?片內(nèi)總線(On?ChipBus)

在集成電路的內(nèi)部，用來連接各功能單元

的信息通路

?內(nèi)部總線(InternalBus)

用于計算機內(nèi)部模塊(板)之間通信

?外部總線(ExternalBus)：又稱通訊總線

用于計算機之間或計算機與設備之間通信

2011-5-30

,%我迂術在應用---計算加商練技求

總裁的臺類(^)

?根據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸方式，總線可分為

?并行總線：每個信號都有自己的信號線

?串行總線：所有信號復用一對信號線

2011-5-30

,%我迂術在應用---計算加商練技求

總裁的合類(^)

一?

22_3

303-

4接

404:

5收

一

5156端

606-

—?77

18

818-

2011-5-3010

意或;在求加應用——計算加歷練及求

總裁的臺美(^)

---------1

計算機總線結(jié)構示意圖

2011-5-3011

總線:或一求及應用---■翼;，(.商練技■

總裁的臺美(^)

?片內(nèi)總線

?在集成電路的內(nèi)部，用來連接各功能單元的信息通路。

?受芯片面積及對外引腳數(shù)的限

制，片內(nèi)總線大多采用單總線結(jié)

構，這有利于芯片集成度和成品

率的提高，而對于內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送

速度要求較高的，也可采用雙總

線或三總線結(jié)構。

?ASIC技術的出現(xiàn)，用戶也可以

按照自己的要求，借助于適當?shù)?/p>

EDA工具，設計自己的芯片。

2011-5-3012

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

總裁的臺美(^)

?內(nèi)部總線：系統(tǒng)總線或板級總線

-內(nèi)部總線是微機系統(tǒng)中最重要的總線，人們平常所說的微

機總線就是指系統(tǒng)總線，如STD總線、PC總線、ISA總

線、PCI總線等

-按功能可分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB、控制總線

CB、和電源總線PB

2011-5-3013

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

數(shù)據(jù)總線D：用于傳遞數(shù)據(jù)信息

總線寬度：數(shù)據(jù)信號線的根數(shù)。

決定設備獲得最大性能

影響計算機系統(tǒng)性能

地址總線A：用于傳遞地址信息

地址總線寬度：地址線的根數(shù)

決定直接尋址能力

避免10地址與內(nèi)存地址的重疊

控制總線C：

包括控制、時序和中斷信號線，用于傳遞各種

控制信息，決定了總線的性能好壞

電源總線P：提供電源

2011-5-3014

意或;在求加應用——計算加歷練及求

總裁的臺類(^)

?外部總線

?如：IEEE-488、RS-232C、RS-485等

2011-5-30

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

1.2總鐵：要做犍捐粽

?總線頻率即總線工作時鐘頻率，單位為MHz,它是影響總

線傳輸速率的重要因素之一。

?總線寬度又稱總線位寬，是總線可同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，

用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。顯

然，總線的寬度越大，它在同一時刻就能夠傳輸

更多的數(shù)據(jù)。

?總線帶寬又稱總線傳輸率，表示在總線上每秒傳輸字節(jié)的多

少，單位是MB/S。影響總線傳輸率的因素有總線

寬度、總線頻率等。一般的，

總線帶寬（MB/S）=1/8X總線寬度X總線頻率

2011-5-3016

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?同步方式可分為同步方式和異步方式。在同步方式下，總線上

主模塊與從模塊進行一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間是固定的，

并嚴格按照系統(tǒng)時鐘來統(tǒng)一定時主模塊、從模塊之間

的傳輸操作，只要總線上的設備都是高速的，就可達

到很高的總線帶寬。

?總線復用采用多路復用技術，可以減少總線的數(shù)目。

?信號線數(shù)表明總線擁有多少信號線，是數(shù)據(jù)總線、地址

總線、控制總線和電源總線的總和。信號線數(shù)

與總線性能不成正比，但一般與復雜度成正

比。

?總線控制方式包括并發(fā)工作、自動配置、仲裁方式、

邏輯方式、計數(shù)方式等。

2011-5-3017

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

幾種版型計耳機總錢物惋參熬

ISA(PC-

名稱EISASTDMCAPCIPCI-E

AT)

386,486,586Z-80,IBM個人P5個人機，全面取代現(xiàn)有

80286,386,

適用機型IBM系列IBM-PC機與工作PowerPC,內(nèi)部總線，實

486系列機

機系列機站Alpha工作站現(xiàn)統(tǒng)一標準

IGB/s(lx)

最大傳輸率8MB/S33MB/S2MB/S33MB/S133MB/S

8GB/s(16x)

總線寬度8/16位32位8/16位32位32位8位

總線頻率8MHz8.33MHz2MHz10MHz20?33MHz2.5GHz

日中

同步方式半同步同步同步升少同步支持同步

地址寬度2432243232/6432/64

負載能力86無限制無限制3無限制

信號線數(shù)9814356109120164(xl6)

64位擴展不口J無規(guī)定不可可可可

多路復用非非非是是

2011-5-3018

總線拉次及履別---計算為，總綱;段求

1.3總線的演板也輅構

-板匕結(jié)構

?按功能劃分計算機的各個部件，并按總線標

準設計成由總線連接的模板結(jié)構：CPU主

板、RAM/ROM存儲板、A/D、D/A、DI、

DO等

-模板化結(jié)構的優(yōu)點

■增加計算機系統(tǒng)的通用性、靈活性、開放

性、擴展性和可靠性

?為系統(tǒng)的維修提供了方便

2011-5-3019

總線技點方一應用----,計算皮」商劣癥求

1.4總鐵控制與總裁傳輸

?總線控制

集中式將控制邏輯集中在一處（如在CPU中）。集中

控制是單總線、雙總線和三總線結(jié)構計算機

主要采用的方式，常見的集中控制方式主要

有鏈式查詢方式、計數(shù)器定時查詢方式和獨

立請求總線控制方式。

分布式將總線控制邏輯分散在與總線連接的各個部

件或設備上。

2011-5-3020

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?總線傳輸

總線上的數(shù)據(jù)在主模塊的控制下進行傳送。一般的，總

線在完成一次傳輸周期時，可分為四個階段：

申請分配階段由需要使用總線的主模塊（或主設備）提出申請，經(jīng)總線仲裁機

I構決定在下一傳輸周期是否能獲得總線使用權；

尋址階段取得了使用權的主模塊，通過總線發(fā)出本次打算訪問的從模

n塊（或從設備）的存儲地址或設備地址及有關命令，啟動參與

I本次傳輸?shù)膹哪K；

數(shù)據(jù)傳輸階段主模塊和從模塊進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)

]據(jù)總線流入目的模塊；

結(jié)束階段主模塊的有關信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線使用權。

2011-5-3021

意或;在求加應用——計算加歷練及求

2向都總裁

本節(jié)主要內(nèi)容

?STD總線

?PC系列總線

2011-5-3022

總線技術雙.應荊---計算加商練技才二

2.1STD總錢

?STD總線起初設計為可用于64K存儲空間的8位總線，后發(fā)展成可用于尋址16M空間的16

位總線

?美國PRO-LOG公司1978年推出,后被重新定名為IEEE961

?STD總線的特點：

?56根并行總線，采用小模板結(jié)構,尺寸為165X114mm

?模塊化的總體設計布局

?開放式的系統(tǒng)結(jié)構

?兼容式總線結(jié)構，擁有豐富的I/O功能，廣泛適用

于工業(yè)控制

?小模板結(jié)構，模板尺寸小，可減少沖擊和震動的影響

2011-5-3023

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?STD總線的信號分配

56根并行總線都有明確的定義，按功

能可分為五大類

⑴邏輯電源線6根（引線1~6）

（2）數(shù)據(jù)總線8根（引線7?14）

（3）地址總線16根（引線15~30）

（4）控制總線224艮（弓|線31~52）

（5）輔助電源線4根（引線53~56）

2011-5-3024

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?STD總線與存儲器連接方法

A13-A15

-總線低位地址

Ao~A］？直接連接

到各存儲器芯片

-高位地址A"?A15

用來選片（可選

64K基本存儲器，

通過擴展，可增至

128K）

STD總線與存儲器的連接

2011-5-3025

意或;在求加應用——計算加歷練及求

?STD總線與I/O的連接方法

-地址碼的低位

A5-A7

字節(jié)連接到總選浜信號

線譯碼器,形成

選取佶號

6根選板信號和

2根選口信號，選口信號

選通I/O端口工

D0-D7八

作=^>

-（可選128個

口，擴展后可

增至256個STD總線與10板的連接

口）

2011-5-3026

總線技術出應芹1----，算打」苕練也才1

2.2PC京利總鐵

IBMPC總線的簡稱，因舊M及其兼容機的廣泛普及成為

全世界用戶承認的一種事實上的標準

—ISA:IndustryStandardArchitecture

—MCA:MicroChannelArchitecture

—EISA:ExtensionISA

-PCI：PeripheralComponentsInterconnect

2011-5-3027

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

?ISA總線

-問世較早，是8位、16位數(shù)據(jù)傳輸總線

的工業(yè)標準

-最高傳輸速率8Mbps

-尋址空間為16MB

-將CPU看作唯一的主模塊，其余外設

均為從模塊，包括可以暫時掌握總線

的DMA和協(xié)處理器

-98根總線分成5類：地址線、數(shù)據(jù)線、控制

線、時鐘線和電源線

2011-5-3028

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?MCA總線(MicroChannelArchitecture)

-舊M在推出386時提出

-數(shù)據(jù)、地址總線寬度32位，支持4GB的尋

址能力

-數(shù)據(jù)傳輸速率33Mbps

-在電氣及物理上與ISA不兼容

-舊M沒有公布標準

2011-5-3029

怠線及才）一應用—計算加百麴應求

?日SA總線

一89年，為沖破舊M公司對MCA標準的壟斷，以

Compaq公司為首的9家兼容機制造商聯(lián)合推出

-32位數(shù)據(jù)總線，支持32位地址通路

-總線主控技術，擴展卡上具有總線主控處理器

-與ISA兼容，支持多個主模塊

-可以自動根據(jù)需要進行32、16、8位數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換

-支持多總線主控模塊

-擴展卡的安裝十分容易，可根據(jù)配置文件自動配置

系統(tǒng)和擴展板

2011-5-3030

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

?PCI局部總線

-PCI（PeripheralComponentInterconnects

設備部件互連總線）是一種高性能局部總線，它

是92年由Intel公司帶頭制定的設備總線標準

-支持64位數(shù)據(jù)傳送、多總線主控模塊、線性猝

發(fā)讀寫和并發(fā)工作方式

一具有即插即用功能（PnP,PlugandPlay,可

自動找到一個不沖突的中斷和I/O地址分配給外

部設備）

-最高傳送數(shù)據(jù)132Mbps

-兼容性強、成本低

2011-5-3031

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?PCI局部總線已形成工業(yè)標準。它的高性能總線體系結(jié)構

滿足了不同系統(tǒng)的需求，低成本的PCI總線構成的計算機

系統(tǒng)達到了較高的性能/價格比水平。因此，PCI總線被應

用于多種平臺和體系結(jié)構中。

?PCI總線的組件、擴展板接口與處理器無關，在多處理

器系統(tǒng)結(jié)構中，數(shù)據(jù)能夠高效地在多個處理器之間傳

輸。與處理器無關的特性，使PCI總線具有很好的I/O性

能，最大限度地使用各類CPU/RAM的局部總線操作系

統(tǒng)、各類高檔圖形設備和各類高速外部設備，如SCSI、

HDTV、3D等。

?PCI總線特有的配置寄存器為用戶使用提供了方便。系統(tǒng)

嵌入自動配置軟件，在加電時自動配置PCI擴展卡，為用

戶提供了簡便的使用方法。

2011-5-3032

,%我迂術在應用---計算加商練技求

PCI總線結(jié)構

2011-5-3033

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

?PCI-E(PCIExpress)總線

-PCIExpress和PCI不同的是實現(xiàn)了傳輸方式從

并行到串行的轉(zhuǎn)變。

-PCIExpress是采用點對點的串行連接方式，

這個和以前的并行通道大為不同，

-允許和每個設備建立獨立的數(shù)據(jù)傳輸通道。不

用再向整個系統(tǒng)請求帶寬，這樣也就輕松地到

達了高帶寬要求。

2011-5-3034

怠我物術之應荊——計算須」總練技養(yǎng)

PCLE總線結(jié)構

圖9-13PCIExpress總線結(jié)構

2011-5-3035

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

?PCI-E總線主要特點

-串行的點對點互連

-差分信號傳送

-采用交換開關互連多臺設備

-PCIExpress事務與包

?PCIExpress的事務分成兩類：

-非轉(zhuǎn)發(fā)事務，即請求者發(fā)送請求包給完成者，完成者返回

完成包給請求者，如存儲器讀事務；

-轉(zhuǎn)發(fā)事務，即只有請求者給完成者發(fā)送請求包，而完成者

不用返回完成包給請求者，如存儲器寫事務

-具有更高的數(shù)據(jù)傳輸率

2011-5-3036

意或;在求加應用——計算加歷練及求

-PCIExpress設備采用層次結(jié)構

PCIExpress設備APCIExpress設番B

構

2011-5-3037

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

-錯誤處理

-具有優(yōu)先級的傳送

—兩種中斷方式

?一種是類似PCI-X的MSI協(xié)議，PCIExpress設備啟

動一個寫存儲器包，向根復合體發(fā)送一個中斷向

量，根復合體再中斷CPU。

?另一種是使用中斷消息事務向根復合體傳送傳統(tǒng)

PCI總線上的INTx#信號的跳變情況，這種中斷方

式只對具有傳統(tǒng)功能的端點設備和PCIExpress-

PCI橋的系統(tǒng)有用。

-支持熱插拔（即帶電插拔，允許用戶在不關閉

系統(tǒng)，不切斷電源的情況下取出設備）

2011-5-3038

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

3外部總裁

?外部總線又稱為通信總線，用于計算機之間，

計算機與遠程終端，計算機與外部設備以及計

算機與測量儀器儀表之間的通信。

?該類總線不是計算機系統(tǒng)已有的總線，而是利

用電子工業(yè)或其他領域已有的總線標準。外部

總線又分為并行總線和串行總線.

2011-5-3039

意或;在求加應用——計算加歷練及求

本節(jié)主要內(nèi)容

?IEEE-4總線

?RS?232?C總線

?RS?422和RS?485總線

■通用串行總線（USB）

2011-5-3040

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

3.1IEEE-488總裁

?IEEE-488總線是一種并行外部總線，專門用

于計算機與測量儀器、輸入輸出設備，以及

這些儀器設備之間的并行通信。

?IEEE-488是1970年由美國惠普公司開發(fā)的并行通訊

總線,總線上連接的設備有三種，工作方式也有三種:

?聽者（“受話”方式）：同時可有多個

?講者（“送話”方式）：每時只能有一個

?控者（“控制”方式）：每時只能有一個

2011-5-3041

意或;在求加應用——計算加歷練及求

IEEE-488總線的連接示意圖

DIO1?

數(shù)據(jù)線

DIO8_____________________

DAV_____________________________________

'數(shù)據(jù)rr-r

NRFD_____________________________________控制線

NDAC_____________________________________

IFC________________________________

ATN_____________________________________

接口

SRQ:管理線

REN____________________________

EOI---------------------------------------------------------

設備A設備B

者

控講者

者

講聽者

者

聽

電壓表1

討算機

2011-5-3042

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

IEEE-4總線的信號分配

?IEEE-488共定義了24寸艮線（其中8根地線）

-數(shù)據(jù)總線D1-D8

-數(shù)據(jù)傳送控制線

?數(shù)據(jù)有效線DAV、未準備好接受數(shù)據(jù)線NRFD、未

接受好數(shù)據(jù)線NDAC

-接口管理總線

?接口清除線IFC、服務請求線SQR、注意線ATN、

結(jié)束或識別線EQI、遠程允許REN

2011-5-3043

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

使用IEEE-488的約定

-數(shù)據(jù)傳輸率不得超過每秒1M字節(jié)

-總線上的設備數(shù)不得多于15個

-電纜總長度不超過20m,兩設備間不超過

2m

-采用負邏輯（低電平為“0”，高電平為“1”，

稱為正邏輯。反之，如果規(guī)定高電平為

“0”,低電平為“1”稱為負邏輯）

2011-5-3044

意或;在求加應用——計算加歷練及求

IEEE-4總線數(shù)據(jù)傳送時序

-采用異步方式，利用三條控制線進行握手聯(lián)絡,

實現(xiàn)三線握手的數(shù)據(jù)傳輸

2011-5-3045

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

3.2RS?232?C總裁

?RS-232-C總線是一種串行外部總線，專

門用于數(shù)據(jù)終端設備DTE(DataTerminal

Equipment)和數(shù)據(jù)通信設備DCE(Data

CommunicationEquipment)之間的串行通

信

-是1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會(日A)從

CCITT遠程通信標準中導出的一個標準

2011-5-3046

商線按求a應用---計算切」商練技■

RS-232C總線的機械特性

?RS-232-C總線的接口連接器采用DB?25插頭和插

座，其中陽性插頭（DB?25?P）與DTE相連，陰性

插座（DB?25?S）與DCE相連。

\123lT7

\嗎………

?RS-232-C25個引腳只定義了22個。

?通常使用的RS?232?C接口信號只有9根引腳，其插頭

插座在RS-232-C的機械特性中都有規(guī)定。

?最基本的三根線是發(fā)送數(shù)據(jù)線2、接收數(shù)據(jù)線3和信號

地線7

2011-5-3047

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

常用的9根引腳分為兩類:

?一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳

?基本數(shù)據(jù)傳送引腳包括：TXD、RXD和GND

?另一類是用于調(diào)制解調(diào)器（MODEM）的控制和反

映其狀態(tài)的引腳。

?MODEM控制和狀態(tài)引腳分為兩組

-一組為DTR和RTS,負責從計算機通過RS-232C接

口送給MODEM

一另一組為DSR、CTS、DCD和RL負責從MODEM

通過RS-232C接口送給計算機的狀態(tài)信息

2011-5-3048

總我桎術出應荊——?計算加總練也求

RS-232C總線的電氣特性

?電氣連接方式：

?TTL電平：+5V為邏輯“1”，0V為邏輯“0”；

?EIA電平：3~15V為邏輯“1”，?3~?15V為邏輯“0”

?主要特點：

-非平衡的連接方式

-采用點對點通信

-公用地線

2011-5-3049

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

?電氣參數(shù)

?引線信號狀態(tài)

?RS-232C標準引線狀態(tài)必須是以下三種之一，即

SPACE/MARK（空號/傳號）、或ON/OFF（通/斷）、或邏輯

0/邏輯1O

?引線邏輯電平?用?3??15V表示邏輯1

?用+3?+15V表示邏輯0

＞短路抑制性能RS-232C的驅(qū)動電路必須能承受電纜中任何

導線短路

?通信速率

-最高通信速率為115200bps

-RS-232C標準規(guī)定通信距離應小于15m。

2011-5-3050

意或;在求加應用——計算加歷練及求

RS?232?C總線的通信結(jié)構

?具有MODEM設備的遠距離通信線路

發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)2

2

RTSPTS4

計4

終

接收數(shù)據(jù)MODEM接收數(shù)據(jù)3

算3MODEM端

機6DSRDSR6

信號地公用電話線信號地7

7

2011-5-3051

意或;在求加應用——計算加歷練及求

發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)

22

接收數(shù)據(jù)

3接收數(shù)據(jù)3

?不用MODEM的4RTSRTS4

計CTS

直接通信線路5CTS5終

載體檢測

算8載體檢測8

端

機

6DSRDSR6

22振鈴指示振鈴指示22

DTR

20DTR20

7信號地信號地7

?最簡單的RS-232C

數(shù)據(jù)通信

2011-5-3052

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

3.3RS-422和RS?485總裁

RS-422A標準接口

>RS-422由RS-232C發(fā)展而來

ARS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸?shù)目偩€標

準

ARS?422標準規(guī)定了雙端電氣接口型式，使用雙端線傳送信號。它通過傳輸

線驅(qū)動器，把邏輯電平變換成電位差，完成始端的信息傳送；通過傳輸線接

收器，把電位差轉(zhuǎn)變成邏輯電平，實現(xiàn)終端的信息接收

RS-422電平

2011-5-3053

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?RS-422的數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式傳輸。

?RS-422有4根信號線，兩根發(fā)送、兩根接收，RS-422的收與發(fā)是分

開的，支持全雙工的通訊方式。

?RS-422的最大傳輸距離為1200m,最大傳輸速率為10Mbps。

?RS-422A接口電路

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,%線及求%-0r用---計算加商練技求

RS-485標準接口

-RS-485是一種多發(fā)送器的電路標準，它是RS-422A性能的

擴展，是真正意義上的總線標準。

-允許在二根導線

（總線）上掛接32臺

RS-485負載設

備。負載設備可

以是發(fā)送器、被

動發(fā)送器、接收

器或組合收發(fā)器

（發(fā)送器和接收

器的組合）

2011-5-3055

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

RS485具有以下特點:

?RS?485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為

+2V?+6V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為?2V~?

6V表示。

?RS?485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps

ARS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組

合，抗共模干擾能力增強。

?RS?485接口的最大傳輸距離為1200m,在總線上是

允許連接多達128個收發(fā)器，即具有多站能力和多機通

信功能。

2011-5-3056

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

RS-485與RS-422的區(qū)別在于：

?硬件線路上，RS-422至少需要4根通信線，而RS-485

僅需2根

?通信方式上，RS-422可以全雙工，而RS-485只能半雙

工

ARS-485驅(qū)動器共模電壓的輸出范圍是?7V和+12V之

間；而RS-422驅(qū)動器這個指標只有7V；RS-422接收器

的最小輸入電阻是4千歐姆，而RS-485的最小輸入電阻

則是12千歐姆

>RS-485的驅(qū)動器可以用在RS-422的應用中，因為RS?

485滿足所有的RS?422規(guī)范，反之則不成立

2011-5-3057

,%我迂術在應用---計算加商練技求

串行總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器

1#2#3#一?一?一N”

2011-5-3058

總線撥求ZL應用---計算切」商練技■

3.4USB通用串行總裁

USB(UniversalSerialBus)協(xié)議標準

一USBLO、USBL1、USB2Q和USBOn?The?

Go(OTG)總線標準

USB設備的主要特點

-采用USB接口的設備支持熱拔插

-USB接口可以同時連接127臺USB設備。

-速度方面，USB1.1總線規(guī)范定義了12Mb/s的帶

寬，而USB2Q可提供480Mb/s的傳輸速度。

-USB總線能夠提供500mA的電流。

2011-5-3059

,%我迂術在應用---計算加商練技求

USB傳輸速率及其適用范圍

—及其適腕和

傳輸模揶逋度適用類和特性應用

m.娥根犍盤、鼠標,徽

10-20kbsp交互設副

易用曲

低價格、易用性、

電話'音頻、壓縮

全超500kbs12Mbp頻根限定顆ISDNsPBXsPOTS，

視期

和延即

局顓、限定延遲、

25-480MVSP視頻、磁盤。音懶處理、磁盤。

易用性

2011-5-3060

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

USB設備及其體系結(jié)構

?USB總線系統(tǒng)中的設備可以分為三個類型

-USB主機

一USB集線器（HUB）

-USB總線的設備，又稱USB功能外設。

。。

2011-5-3061

怠線及才"一應用---計算加百麴應求

USB的傳輸方式

a控制(Control)傳輸方式

設備控制指令、狀態(tài)查詢及確認命令

＞中斷(Interrupt)傳輸方式

數(shù)據(jù)量小、需及時處理的數(shù)據(jù)，如鍵盤、鼠標

?同步(Isochronous)傳輸方式

對數(shù)據(jù)正確性要求不高、對時間敏感的外部設備,

如麥克風、喇叭

a批(Bulk)傳輸方式

正確無誤的大批量數(shù)據(jù)，如移動硬盤、打印機、

掃描儀和數(shù)碼相機

2011-5-3062

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

USB設備的電氣連接

?USB連接分為上行連接和下行連接。

所有USB外設都有一個上行的連接，上

行連接采用A型接口，而下行連接一般則

采用B型接口。

AUSB電纜中有四根導線，VBUS為電

源，+5V

2011-5-3063

,%我迂術在應用---計算加商練技求

USB連接設備和主機的連接方法

Vcc3V-3-6V

RpuKQ?

1.5

+5V

全、低速USBD+sr全速收發(fā)器

數(shù)據(jù)線USB

收發(fā)器（主機或USBD-（主機端口或

集線器端口）功能單元）

RpdRpd

15KQ15KQ

RpuKQ?

+5V1.5

全、低速USBD+

收發(fā)器（主機或USB數(shù)據(jù)線低速USB收發(fā)器

集線器端口）（功能單元）

地

RpdRpd

15KQ15KQ

USB集線器和設備的電阻連接

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怠線及才"一應用---計算加百麴應求

USB連接設備和主機的連接方法

USB集線器通過監(jiān)視差分數(shù)據(jù)線來檢測設備是否已連接到集線

器的端口上.

?當沒有設備連接到USB端口時，D+和D■通過下拉電阻Rpd電平是近

地的。

?USB設備必須至少在D+和D?線的任意一條上有一個上拉電阻區(qū)也

a由于Rpu=1.5KQ,Rpd=15K。，所以數(shù)據(jù)線上會有90%的Vcc電壓

》集線器通過檢測不同的數(shù)據(jù)線電壓接近Vcc來判別是哪一類USB

設備連接到其端口上

-如D+電平接近Vcc,D?近地，則所連設備為全速設備

-如D-電平接近Vcc,D+近地，則所連設備為低速設備

-當D+和D-的電壓都降到0.8V以下，并持續(xù)2.5微秒以上的

話，就認為該設備斷開連接了。

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意或;在求加應用——計算加歷練及求

其他幾種多見的申行總餞

?12c總線

?SPI總線

2011-5-3066

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

串行通信

收到的每一個字符

八戢著為0

?采用串行總線技術可以使系統(tǒng)的硬件設計大大簡化、系統(tǒng)

的體積減小、可靠性提高。同時，系統(tǒng)的更改和擴充極為

容易

?可分為同步通信和異步通信兩類

-同步通信：發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴格的同步，如：RC,

SPI

-異步通信：發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的

發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，互不同步。每個字符

都有開始位和停止位，一次同步一個字符，在開始位進行同

步。如：UART

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,%線及求%-0r用---計算加商練技求

12c總俵flic,I2C；

?l2C(InterICBus)總線是Philips公司開發(fā)的

工更理向西線串營總線，以實現(xiàn)集感禹撤之回

的有效控匍。目前，Philips及其倉半導體廠商

提供了大量的含有12c總^的外圍接口芯片，

12c總線已成為廣泛應用的工業(yè)標準之一

?12c總線傳輸率

-標雇模式下，基本的12c總線規(guī)范的規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸

速率為100kb/s

-快速模式下，數(shù)據(jù)傳輸速率為400KB/S

-高速模式下，數(shù)據(jù)傳輸速率為3.4Mb/s

2011-5-3068

,%線及求%-0r用---計算加商練技求

?RC總線采用二線制傳輸，一根是數(shù)據(jù)線SDA

（SerialDataLine）,另一根是時鐘線SCL

（serialclockline）,所有12c器件都連接在

SDA和SCL上，每一個器件具有一個唯一的地

址

?RC總線是一個多主機總線，總線上可以有一

個或多個主機（或稱主控制器件），總線運行

由主機控制

-主機是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)起始信號）、發(fā)出時

鐘信號、發(fā)出終止信號的器件。通常，主機由單片

機或其它微處理器擔任

-被主機訪問的器件叫從機（或稱從器件），它可以

是其它單片機，或者其他外圍芯片，如：A/D、

D/A、LED或LCD驅(qū)動串行存儲器芯片

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意或