第9章-總線-微型計算機原理(第三版)(共10章)課件

,,,,,*,第,*,頁,,,單擊此處輸入文本,,,,,,,,微型計算機原理,,第,9,章總線,31 十月 2024,第,1,頁,,9.1,概述,,9.2,系統(tǒng)總線,,9.3,局部總線,,,本章內(nèi)容,,9.4,外部總線,17 九月 2023第1頁 9.1 概述 9.2 系統(tǒng)總,31 十月 2024,第,2,頁,本章內(nèi)容：,介紹有關(guān)總線的基本知識，包括總線概念、總線分類、總線標(biāo)準(zhǔn)、總線仲裁、總線通信協(xié)議等。并分類介紹幾種常用的系統(tǒng)總線（包括局部總線）和外部總線。,17 九月 2023第2頁本章內(nèi)容：介紹有關(guān)總線的基本知識，,31 十月 2024,第,3,頁,總線（,Bus,）是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束， 按照計算機所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號?？偩€是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是,cpu,、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機的各個部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計算機硬件系統(tǒng)。在計算機系統(tǒng)中，各個部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計算機是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個功能部件的。,17 九月 2023第3頁 總線（Bus）,31 十月 2024,第,4,頁,工作原理,,如果說主板（,Mother Board,）是一座城市，那么總線就像是城市里的公共汽車（,bus,），能按照固定行車路線，傳輸來回不停運作的比特（,bit,）。這些線路在同一時間內(nèi)都僅能負責(zé)傳輸一個比特。因此，必須同時采用多條線路才能傳送更多數(shù)據(jù)，而總線可同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)就稱為寬度（,width,），以比特為單位，總線寬度愈大，傳輸性能就愈佳。總線的帶寬（即單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)數(shù)）為：總線帶寬,=,頻率,x,寬度（,Bytes/sec,）。當(dāng)總線空閑（其他器件都以高阻態(tài)形式連接在總線上）且一個器件要與目的器件通信時，發(fā)起通信的器件驅(qū)動總線，發(fā)出地址和數(shù)據(jù)。其他以高阻態(tài)形式連接在總線上的器件如果收到（或能夠收到）與自己相符的地址信息后，即接收總線上的數(shù)據(jù)。發(fā)送器件完成通信，將總線讓出（輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)）。,17 九月 2023第4頁工作原理,31 十月 2024,第,5,頁,9.1,概述,9.1.1,總線的概念,總線：,連接計算機有關(guān)部件的一組信號線，是計算機中用來傳送信息代碼的公共通道。,總線由物理介質(zhì)和通用規(guī)則（協(xié)議）構(gòu)成。,總線堪稱一個獨立的部件。,采用標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，可使不同廠家生產(chǎn)的但遵守同一總線標(biāo)準(zhǔn)的部件或設(shè)備方便的進行互連。,17 九月 2023第5頁9.1 概述9.1.1 總線的概,31 十月 2024,第,6,頁,總線的優(yōu)點,⑥,便于故障診斷和維修,①,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)設(shè)計制造,②,減少連線數(shù)目，便于布線，減小體積，提高系統(tǒng)的可靠性,③,便于接口設(shè)計,④,便于系統(tǒng)的擴充、更新與靈活配置，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化,⑤,便于設(shè)備的軟件設(shè)計,17 九月 2023第6頁總線的優(yōu)點⑥便于故障診斷和維修①簡,31 十月 2024,第,7,頁,9.1.2,總線的分類,外部總線,(External Bus,，,E-BUS),：,RS-232,、,IEEE-488,、,USB,等。,按照層次位置分類,片總線,(Chip Bus,，,C-BUS),：又稱元件級總線,內(nèi)部總線,(Internal Bus,，,I-BUS),：又稱系統(tǒng)總線。,PC/XT,、,ISA,、,EISA,等。,17 九月 2023第7頁9.1.2 總線的分類 外部總,31 十月 2024,第,8,頁,可減少成本，適用于模塊距離較遠的情況。,9.1.2,總線的分類,按照信息傳送形式分類,分為,并行總線和串行總線,并行總線,：每位固定占用一條信號線。,串行總線,：所有二進制位依次先后通過,若傳送的信息有,n,位，則所需時間至少是并行傳送的,n,倍。,17 九月 2023第8頁可減少成本，適用于模塊距離較遠的情,31 十月 2024,第,9,頁,三總線的地位和關(guān)系為：,9.1.2,總線的分類,,,系統(tǒng)總線,接口,,外圍接口,,微處理器,,存儲器,,,,,系統(tǒng)總線,接口,,外圍控制器,,,,,外圍接口,,系統(tǒng)總線,接口,,存儲器,,,,,,,,,,,,外圍設(shè)備,,外圍設(shè)備,,外圍設(shè)備,,,,,,,I/O,接口模塊,存儲器模塊,CPU,模塊,片總線,,系統(tǒng),總線,,外,總線,外,總線,微型計算機的各級總線,,17 九月 2023第9頁三總線的地位和關(guān)系為：9.1.2,31 十月 2024,第,10,頁,③,電氣規(guī)范,9.1.3,總線標(biāo)準(zhǔn),總線標(biāo)準(zhǔn)是國際正式公布或推薦的互連各個模塊的標(biāo)準(zhǔn)，是把各種不同的模塊組成計算機系統(tǒng)時必須遵守的規(guī)范，為計算機系統(tǒng)中各模塊的互連提供了一個標(biāo)準(zhǔn)界面 。,總線標(biāo)準(zhǔn)包括以下幾部分,①,機械結(jié)構(gòu)規(guī)范,②,功能規(guī)范,17 九月 2023第10頁③電氣規(guī)范9.1.3 總線標(biāo)準(zhǔn),31 十月 2024,第,11,頁,9.1.4,總線仲裁,為了避免各部件同時使用總線，正確地實現(xiàn)多個部件間的通信，系統(tǒng)中設(shè)置一個專門的機構(gòu)，以實現(xiàn)各部件對總線使用的合理分配和管理，這個機構(gòu)（部件）稱為總線仲裁機構(gòu)。,當(dāng)總線上某個部件要與其他部件進行通信時，首先發(fā)出使用總線的請求信號，如果某個時刻有多個部件同時請求使用總線，由總線仲裁機構(gòu)根據(jù)一定的判決原則，進行判斷并決定總線的使用權(quán)的歸屬。只有獲得了總線使用權(quán)的部件，才能傳送數(shù)據(jù)。,,設(shè)備分為：總線主控設(shè)備，總線從屬設(shè)備,總線仲裁方式,,：集中方式、分散方式,17 九月 2023第11頁9.1.4 總線仲裁為了避免各,31 十月 2024,第,12,頁,9.1.5,總線性能指標(biāo),⑴總線數(shù)據(jù)通路寬度,,指總線一次能同時傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，簡稱總線寬度。,總線寬度越寬，其數(shù)據(jù)傳送能力越強。,⑵總線頻率,⑵總線頻率,指總線每秒鐘能傳送數(shù)據(jù)的次數(shù)。用來衡量總線的工作速度，總線頻率越高，總線傳送速度越快。,⑶總線數(shù)據(jù)傳輸率,指總線在單位時間內(nèi)能傳送的數(shù)據(jù)量，通常用每秒傳輸多少字節(jié)（,Bps-Byte per second,）或每秒傳輸多少位（,bps-bit per second,）表示。又稱為總線帶寬。,總線數(shù)據(jù)傳輸率＝總線寬度,×,總線頻率,(bps),＝總線寬度,×,總線頻率,/8,（,Bps,）,17 九月 2023第12頁9.1.5 總線性能指標(biāo) ⑴總,31 十月 2024,第,13,頁,以通道的形式經(jīng)過擴充和再驅(qū)動連接到擴充插槽上，擴充插槽有,62,個引腳 。,9.2,系統(tǒng)總線,用于把微機系統(tǒng)中各插件連接在一起，以實現(xiàn)這些模塊的信息交換,9.2.1 PC/XT,總線,用于連接,I/O,接插件,17 九月 2023第13頁以通道的形式經(jīng)過擴充和再驅(qū)動連接,31 十月 2024,第,14,頁,PC/XT,總線的機械特性,,,17 九月 2023第14頁PC/XT總線的機械特性,31 十月 2024,第,15,頁,,地址線,,數(shù)據(jù)線,,,控制線,,,,,狀態(tài)線,定時信號線,,,17 九月 2023第15頁地址線數(shù)據(jù)線控制線狀態(tài)線定時信號,31 十月 2024,第,16,頁,,9.2.2 ISA,總線,ISA,總線保留了,PC,總線的全部,62,個引腳，同時又增加了,36,個引腳 。,17 九月 2023第16頁9.2.2 ISA總線ISA總,31 十月 2024,第,17,頁,,,,,,,,地址線,高位數(shù)據(jù)線,存儲器,讀寫,中斷請求,DMA,信號,主控信號,17 九月 2023第17頁地址線高位數(shù)據(jù)線存儲器中斷請求D,31 十月 2024,第,18,頁,總線能自動識別所連接的插卡是,ISA,卡還是,EISA,卡，并采用相應(yīng)的周期,9.2.3 EISA,總線,EISA,(Extended Industry Standard Architecture),是,ISA,的擴展,支持多總線主控器,增加了突發(fā)式傳送（,Burst transfer,），最高數(shù)傳率為,33M,字節(jié),/,秒,在,ISA,的基礎(chǔ)上，又增加了,E,、,F,、,G,和,H,總線擴展槽的插腳分上下兩層，上層是原,ISA,總線的連接，下層是,EISA,總線新增信號的連接。,17 九月 2023第18頁總線能自動識別所連接的插卡是IS,31 十月 2024,第,19,頁,,為了使圖中信號不至太亂，省略了原,ISA,總線信號,A,、,B,、,C,、,D,列的說明,(,紅色腳,),，只給出了,EISA,增加的信號,E,、,F,、,G,、,H,列的說明。,17 九月 2023第19頁為了使圖中信號不至太亂，省略了原,31 十月 2024,第,20,頁,單總線連接時，有,96,條信號線，支持,16,位數(shù)據(jù)線和,24,位地址線；雙總線連接時，有,128,條信號線，支持,32,位數(shù)據(jù)和,32,位地址線,9.2.4 VME,總線,VME,（,Versa Mould European,）是商業(yè)化的完全開放的,32,位總線。現(xiàn)采用的大多為,VME64,。,1.VME,總線的主要特點,異步總線結(jié)構(gòu)，沒有事先固定的傳輸速率,地址線和數(shù)據(jù)線采用非復(fù)用方式并行傳輸，總線的最大傳輸速率可達到,40MB/s,支持多機和多主控設(shè)備,17 九月 2023第20頁單總線連接時，有96條信號線，支,31 十月 2024,第,21,頁,VME,總線是電氣電子工程學(xué)會（,IEEE,）和國家電子技術(shù)委員會制定的第一個,32,位總線標(biāo)準(zhǔn)，其高性能使其成為最流行的,32,位總線。而其多用性，則同時確保當(dāng)技術(shù)性能發(fā)展到高水平時，,VME,總線將很容易適應(yīng)新的要求，而不會使現(xiàn)有的設(shè)備過時。,2. VME,總線的組成,⑴,數(shù)據(jù)傳送總線,⑵,裁決總線,⑶,中斷總線,⑷,公用總線,17 九月 2023第21頁VME總線是電氣電子工程學(xué)會（I,31 十月 2024,第,22,頁,9.2.5 STD,總線,STD,總線于,1987,年推出，是一種針對工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)的總線。,1. STD,總線特點,高可靠性,小板結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡單,總線兼容結(jié)構(gòu),17 九月 2023第22頁9.2.5 STD總線STD總,31 十月 2024,第,23,頁,2,．,STD,總線規(guī)范,最初針對,8,位微型計算機推出,現(xiàn)提供全,16,位的數(shù)據(jù)傳送能力,在,20,世紀(jì),80,年代末由,56,個信號線,發(fā)展到了,114,個信號,，現(xiàn)在已發(fā)展到,136,個信號的,32,位,STD,總線標(biāo)準(zhǔn)。,STD,總線的,56,個引腳按功能分為,5,組：邏輯電源總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和輔助電源總線。,17 九月 2023第23頁2．STD總線規(guī)范最初針對8位微,31 十月 2024,第,24,頁,地址總線：,A,23,~A,0,數(shù)據(jù)總線：,D,0,/A,16,~D,7,/A,23,，,A,8,/D,8,～,A,15,/D,15,。,控制總線 ：,電源總線：,V,CC,、,GND,、,V,BB.1,、,V,BB.2,、,V,BAT,、,V,CPD,、,AUX,輔助地、,AUX +12V,、,AUX -12V,。,17 九月 2023第24頁地址總線：A23~A0數(shù)據(jù)總線：,31 十月 2024,第,25,頁,ROM,RAM,I/O,CPU,,,,,,總線控制器,總線驅(qū)動器,,,,,系統(tǒng)總線,局部總線,9.3,局部總線,系統(tǒng)總線不夠快而妨礙系統(tǒng)性能的提高,解決辦法：將模塊直接掛到,CPU,芯片的總線上去，以,CPU,的速度運行。,17 九月 2023第25頁ROMRAMI/OCPU總線控制,31 十月 2024,第,26,頁,9.3.1 VESA,的,VL-Bus,極大地增強了系統(tǒng)的性能,VL-Bus,的主要特性,⑴,支持多總線主控器；,⑵,支持,0,～,3,個,VL-Bus,插槽；,⑶,支持高速視頻控制器、硬盤控制器、,LAN,控制卡等高速外設(shè)；,⑷,接口速度快，,VL-Bus,的時鐘在頻率和相位上與,CPU,時鐘相同；,⑸,支持回寫高速緩存（,Write back Cache,）。,VESA,標(biāo)準(zhǔn)局部總線是面向,i486,設(shè)計的。,17 九月 2023第26頁9.3.1 VESA的VL-B,31 十月 2024,第,27,頁,,17 九月 2023第27頁,31 十月 2024,第,28,頁,,9.3.2 PCI,總線,PCI,（,Peripheral Component Interconnect,，周邊組件互連）總線是由,Intel,公司在,1991,年首先提出的。,PCI,總線是一種先進的局部總線。,PCI,總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),17 九月 2023第28頁9.3.2 PCI總線PCI（,31 十月 2024,第,29,頁,1. PCI,總線的特點,⑴,高性能,⑵,支持突發(fā)工作方式，且后面可跟無限個數(shù)據(jù)周期,⑶,減少存取延遲,⑷,采用總線主控和同步操作,⑸,不受處理器限制,⑹,適用于各種機型,⑺,成本低,⑻,兼容性好，易于擴展,⑼,自動配置（即插即用，,Plug and Play,）,⑽,規(guī)范嚴(yán)格,17 九月 2023第29頁1. PCI總線的特點⑴ 高性能,31 十月 2024,第,30,頁,,2. PCI,總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),17 九月 2023第30頁2. PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),31 十月 2024,第,31,頁,3. PCI,總線的信號,,,可選的引腳,,PCI,總線設(shè)備,必備的引腳,,地址,/,數(shù)據(jù)線,,,接口控制信號,,,錯誤報告信號,,,,仲裁信號,,系統(tǒng)信號,,,64,位總線,擴展信號,,,,接口控制,,,中斷信號,,,邊界掃描信號,,,Cache,支持信號,,RST,CLK,GNT,REQ,SERR,IDSEL,DEVSEL,IRDY,TRDY,FRAME,,PAR,C/BE,3~0,,AD,31~0,,,,,,,,,,,,,,,,,STOP,PERR,,,,,,,,,,,,,,,,,,LOCK,INTA,INTB,INTC,INTD,S,BO,SDONE,TDI,TRST,,TDO,,TCK,TMS,ACK64,REQ64,PAR64,C/BE,7~4,,AD,63~32,17 九月 2023第31頁3. PCI總線的信號可選的引腳,31 十月 2024,第,32,頁,9.3.3 AGP,總線,AGP,(Accelerated Graphics Port,，加速圖形接口,),接口。,顯示卡專用的局部總線,1. AGP,局部總線的特點,①,允許在一個時鐘內(nèi)傳輸一次或兩次數(shù)據(jù),②,采用邊帶信號傳輸技術(shù),③,采用內(nèi)存請求流水線技術(shù),④,能延長,PCI,總線壽命,⑤,對,MPEG2,視頻的再生具有積極作用,17 九月 2023第32頁9.3.3 AGP總線AGP(,31 十月 2024,第,33,頁,2. AGP,總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,17 九月 2023第33頁2. AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),31 十月 2024,第,34,頁,9.4,外部總線,10.4.1 RS-232C/422/485,總線,RS-232C,（,Recommended Standard,，推薦標(biāo)準(zhǔn)）是應(yīng)用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。,RS-232C,的邏輯電平與,TTL,及,MOS,電平不一致,其電氣特性為：,①,數(shù)據(jù)“,0”,及控制線的接通狀態(tài)規(guī)定為,+3V~+15V,②,數(shù)據(jù)“,1”,及控制線的斷開狀態(tài)規(guī)定為,-3V~-15V,③,噪聲容限為,3~5V,④,當(dāng)輸入恰好為,±3V,時，分別確定為空號和傳號；當(dāng)輸入端開路時，終端定為傳號。,使用,1488,和,1489,實現(xiàn),RS-232C,到,TTL,電平的轉(zhuǎn)換,17 九月 2023第34頁9.4 外部總線10.4.1,31 十月 2024,第,35,頁,通信系統(tǒng) 組成包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備,DTE,（,Data Terminal Equipment,）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備,DCE,（,Data Communication Equipment,）,,RS-232C,是用于,DTE,和,DCE,之間的接口標(biāo)準(zhǔn),17 九月 2023第35頁通信系統(tǒng) 組成包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備D,31 十月 2024,第,36,頁,RS-232C,標(biāo)準(zhǔn)使用最多的是,DB 25,插頭座（,25,引腳）,引腳,名稱,方向,代號,引腳,名稱,方向,代號,1,保護地（屏蔽）,,AA,14,第二發(fā)送數(shù)據(jù),T→M,SBA,2,發(fā)送數(shù)據(jù),T→M,BA,15,發(fā)送信號元定時,T←M,DB,3,接收數(shù)據(jù),T←M,BB,16,第二接收數(shù)據(jù),T←M,SBB,4,請求發(fā)送,RTS,T→M,CA,17,接收器信號元定時,T←M,DD,5,允許發(fā)送,CTS,T←M,CB,18,未定義,,,6,DCE,就緒,DSR,T←M,CC,19,第二請求發(fā)送,T→M,SCA,7,信號地（公共回路）,,AB,20,DTE,就緒,T→M,CD,8,接收線路信號檢測器,CD,T←M,CF,21,信號質(zhì)量檢測,T←M,CG,9,測試預(yù)留,,,22,振鈴指示,T←M,CE,10,測試預(yù)留,,,23,數(shù)據(jù)信號速率選擇,T?M,CH,11,選擇發(fā)送通道,T→M,STF,24,發(fā)送信號元定時,T→M,DA,12,第二接收線路信號檢測器,T←M,SCF,25,未定義,,,13,第二允許發(fā)送,T←M,SCB,,,,,17 九月 2023第36頁RS-232C標(biāo)準(zhǔn)使用最多的是D,31 十月 2024,第,37,頁,RS-232C,接口,9,芯與,25,芯信號對應(yīng)關(guān)系,,9,線引腳,25,線引腳,信號名,功能說明,信號方向,,1,GND,保護地（屏蔽）,,3,2,TxD,數(shù)據(jù)發(fā)送,T→M,2,3,RxD,數(shù)據(jù)接收,T←M,7,4,RTS,請求發(fā)送（微機發(fā)向,MODEM,）,T→M,8,5,CTS,允許發(fā)送（,MODEM,發(fā)向微機）,T←M,6,6,DSR,數(shù)據(jù)設(shè)備（,DCE,）準(zhǔn)備就緒,T←M,5,7,SGND,信號地（公共回路）,,1,8,DCD,接收線路信號檢測,T←M,4,20,DTR,數(shù)據(jù)終端（,DTE,）準(zhǔn)備就緒,T→M,9,22,RI,振鈴指示,,17 九月 2023第37頁RS-232C接口9芯與25芯信,31 十月 2024,第,38,頁,RS422A,總線,,,RS-232C,總線的數(shù)據(jù)傳輸速率慢，傳送距離短，且接口處各信號間容易產(chǎn)生串?dāng)_，為了彌補,RS-232C,標(biāo)準(zhǔn)的不足，,EIA,推出了,RS-422A,標(biāo)準(zhǔn)。,RS-422A,電路由發(fā)送器、平衡連接電纜、電纜終端負載和接收器,4,部分組成。,,17 九月 2023第38頁RS422A總線 RS-232C,31 十月 2024,第,39,頁,RS485,總線,,,為適應(yīng)真正多點通信的需要，,EIA,又制定了,RS-485,總線標(biāo)準(zhǔn),RS-485,是,RS-422A,的變型，是半雙工工作方式，是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴展了,RS-422A,的性能。,,RS-485,用平衡差動的方式傳輸數(shù)據(jù)、抗干擾性強、速率高、傳輸距離遠、能夠?qū)崿F(xiàn)多點傳輸，它允許同時連接,32,個驅(qū)動器和,32,個接收器，方便地組成一個小型的網(wǎng)絡(luò)，在測控領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛。,RS-485,是一個電氣接口規(guī)范，它規(guī)定了平衡驅(qū)動器和接收器的電氣特性，而沒有規(guī)定接插件傳輸電纜和通信協(xié)議。,RS-485,一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)型或星型網(wǎng)絡(luò)。,RS-485,采用差分方式傳輸信號 。,17 九月 2023第39頁RS485總線 為適應(yīng)真正多點通,31 十月 2024,第,40,頁,,RS-485,電氣特性,,,,項目,條件,最小值,最大值,驅(qū)動器開路輸出電壓,邏輯,1,1.5V,6V,邏輯,0,-1.5V,-6V,驅(qū)動器帶載輸出電壓,RL,＝,100Ω,，邏輯,1,1.5V,5V,RL,＝,100Ω,，邏輯,0,-1.5V,-5V,驅(qū)動器輸出短路電流,每個輸出對公共端,,±250mA,驅(qū)動器輸出上升時間,RL,＝,54Ω,，,C,＝,50pF,,總周期的,30%,驅(qū)動器共模電壓,RL,＝,54Ω,,±3V,接收器靈敏度,-7V<V,CM,<12V,,±200mV,接收器共模電壓范圍,,-,7V,+12V,接收器輸入電阻,,12kΩ,,17 九月 2023第40頁 RS-485電氣特性 項目條件,31 十月 2024,第,41,頁,9.4.2 IEEE-488,總線,并行,的外部總線，主要用于儀表之間的連接以及計算機與儀表之間的互相連接 。,連接器是一個,24,線的帶有插頭和插座的組合式接頭,電氣性能有,①,信息量都是數(shù)字量,②,總線上連接設(shè)備的總數(shù)不能超過,15,個,③,數(shù)據(jù)速率必須小于或等于,1Mb/S,④,傳輸線總長度不能超過,20m,17 九月 2023第41頁9.4.2 IEEE-488總,31 十月 2024,第,42,頁,IEEE-488,總線接口,,在總線上掛接的設(shè)備從邏輯上分為三種：控制器、發(fā)話器、收聽器。,17 九月 2023第42頁IEEE-488總線接口在總線上,31 十月 2024,第,43,頁,IEEE-488,總線由具有,TTL,電平的,16,條線組成，采用,24,芯的連接器。,16,條信號線按功能分為三組,⑴,數(shù)據(jù)輸入,/,輸出總線,⑵,字節(jié)傳送控制總線,⑶,接口管理總線,,引腳,信號,信號類型,引腳,信號,信號類型,1,D,1,(DIO,1,),數(shù)據(jù)線,13,D,5,(DIO,5,),數(shù)據(jù)線,2,D,2,(DIO,2,),數(shù)據(jù)線,14,D,6,(DIO,6,),數(shù)據(jù)線,3,D,3,(DIO,3,),數(shù)據(jù)線,15,D,7,(DIO,7,),數(shù)據(jù)線,4,D,4,(DIO,4,),數(shù)據(jù)線,16,D,8,(DIO,8,),數(shù)據(jù)線,5,EOI,接口管理線,17,REN,接口管理線,6,,握手線,18,GND,地,7,NRFD,握手線,19,GND,地,8,NDAC,握手線,20,GND,地,9,IFC,接口管理線,21,GND,地,10,SRQ,接口管理線,22,GND,地,11,ATN,接口管理線,23,GND,地,12,SHIELD,機殼地,24,GND,數(shù)字地,數(shù)據(jù)輸入輸出總線,數(shù)據(jù)輸入輸出總線,字節(jié)傳送控制總線,字節(jié)傳送控制總線,字節(jié)傳送控制總線,字節(jié)傳送控制總線,17 九月 2023第43頁IEEE-488總線由具有TTL,31 十月 2024,第,44,頁,傳送一個字節(jié)進行的握手過程,,發(fā)話器,,NRFD,、,NDAC,都高嗎？,,,開始,,,DAV,置高,,送數(shù)據(jù)到,DIO,,,NRFD,高嗎？,,DAV,置低,,NDAC,高嗎？,,DAV,置高,,還有數(shù)據(jù)嗎？,,,結(jié)束,收聽器,,開始,,NRFD,、,NDAC,置低,,準(zhǔn)備好接收,數(shù)據(jù)否？,,NRFD,置高,,DAV,低否？,,NRFD,置低,,接收數(shù)據(jù),,NDAC,置高,,DAV,高否？,,NDAC,置低,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,錯誤情況,,,,,僅當(dāng)所有收聽器均準(zhǔn)備,好,NRFD,才變高,,數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)已穩(wěn),定有效，可被接收,,所有收聽器都已收到數(shù)據(jù),,,,結(jié)束,,,Y,N,N,Y,Y,N,N,Y,Y,N,N,N,Y,Y,此后數(shù)據(jù)被認為無效,,17 九月 2023第44頁傳送一個字節(jié)進行的握手過程發(fā)話器,31 十月 2024,第,45,頁,9.4.3 SCSI,總線,SCSI,（,Small Computer System Interface,）用于與磁帶機、軟磁盤機、硬磁盤機、光盤機、打印機等設(shè)備的連接。,1. SCSI,總線的特點,低成本、高效率,異步傳送，速率,1.5MB/s,；,最多可掛接,8,臺總線設(shè)備，但只允許兩臺設(shè)備同時進行通信,當(dāng)使用單端驅(qū)動器和單端接收器進行傳送時，電纜長度最多,6m,；,同步傳送，速率,4MB/s,當(dāng)采用差動驅(qū)動器和差動接收器時，距離可達到,25m,17 九月 2023第45頁9.4.3 SCSI總線SCS,31 十月 2024,第,46,頁,2. SCSI,總線的規(guī)范,⑴,單端,SCSI,總線,單端,SCSI,總線包括,50,條引線，有,9,條數(shù)據(jù)線、,9,條控制線和地線。,數(shù)據(jù)線：,DB,1,～,DB,8,、,DB,P,。,控制線：,BUSY,、,SEL,、,REQ,、,ACK,、,C/D,、,I/O,、,MSG,、,ATN,、,RST,。,⑵,差動,SCSI,總線,差動,SCSI,總線信號與單端,SCSI,信號相對應(yīng)，只不過單端信號只需要一個引腳，而差動信號在需要兩個引腳。,17 九月 2023第46頁2. SCSI總線的規(guī)范⑴單端S,31 十月 2024,第,47,頁,9.4.4 IDE,總線,IDE,（,Integrated Drive Electronics,）總線是一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，只支持硬盤驅(qū)動器。,1993,年，,Western Digital,推出,EIDE,，還支持磁帶機和,CD-ROM,驅(qū)動器。,FAST EIDE,和,FAST EIDE2,。,IDE,總線連接器采用,40,芯引腳,,。,17 九月 2023第47頁9.4.4 IDE總線IDE（,31 十月 2024,第,48,頁,,,,,,,,引腳,信號名稱,方向,說明,引腳,信號名稱,方向,說明,1,RESET,→,復(fù)位,21,N/C,-,未用,2,GND,—,地,22,GND,—,地,3,DD7,?,D,7,23,IOW,→,寫,4,DD8,?,D,8,24,GND,—,地,5,DD6,?,D,6,25,IOR,→,讀,6,DD9,?,D,9,26,GND,—,地,7,DD5,?,D,5,27,IO_CH_RDY,←,I/O,就緒,8,DD10,?,D,10,28,ALE,→,地址鎖存允許,9,DD4,?,D,4,29,N/C,-,未用,10,DD11,?,D,11,30,GND,—,地,11,DD3,?,D,3,31,IRQR,←,中斷請求,12,DD12,?,D,12,32,IOCS16,?,I/O,片選,16,13,DD2,?,D,2,33,DA1,→,地址,1,14,DD13,?,D,13,34,N/C,-,未用,15,DD1,?,D,1,35,DA0,→,地址,0,16,DD14,?,D,14,36,DA2,→,地址,2,17,DD0,?,D,0,37,IDE_CS0,→,1F0~1F7,18,DD15,?,D,15,38,IDE_CS1,→,3F6~3F7,19,GND,—,地,39,ACTIVE,→,燈驅(qū)動,20,KEY,-,鍵,40,GND,—,地,數(shù)據(jù)線,,17 九月 2023第48頁引腳信號名稱方向說明引腳信號名稱,31 十月 2024,第,49,頁,9.4.5 CENTRONIC,總線,CENTRONIC,總線是一種并行外部總線，主要用于計算機與打印機、繪圖機等設(shè)備的連接。,1. CENTRONIC,總線的特點,傳輸速率較高,傳輸距離最大為,2m,每兩條數(shù)據(jù)線間夾一條地線,2. CENTRONIC,總線的規(guī)范,共有,36,條信號線,分為：數(shù)據(jù)信號線、控制信號線和狀態(tài)信號線,17 九月 2023第49頁9.4.5 CENTRONIC,31 十月 2024,第,50,頁,,,,,,,引腳,信號名稱,說明,引腳,信號名稱,說明,1,STORE,選通信號,19,GND,地,2,D,1,并行數(shù)據(jù),20,GND,地,3,D,2,并行數(shù)據(jù),21,GND,地,4,D,3,并行數(shù)據(jù),22,GND,地,5,D,4,并行數(shù)據(jù),23,GND,地,6,D,5,并行數(shù)據(jù),24,GND,地,7,D,6,并行數(shù)據(jù),25,GND,地,8,D,7,并行數(shù)據(jù),26,GND,地,9,D,8,并行數(shù)據(jù),27,GND,地,10,ACK,應(yīng)答信號,28,GND,地,11,BUSY,忙信號,29,GND,地,12,PE,紙盡信號,30,GND,地,13,+5V,電源,31,INT,初始化信號,14,AUTOFEE,自動走紙信號,32,ERROR,出錯信號,15,NC,空,33,GND,地,16,GND,地,34,NC,空,17,GND,機殼地,35,+5V,電源,18,NC,空,36,SLCTIN,聯(lián)機信號,數(shù)據(jù)線,,,控制及狀態(tài)線,,,,,,17 九月 2023第50頁引腳信號名稱說明引腳信號名稱說明,31 十月 2024,第,51,頁,9.4.6,通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn),USB,通用串行總線,USB,（,Universal Serial Bus,）基于通用連接技術(shù) ，實現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接 。,為外設(shè)提供電源 。,1. USB,的特點,,⑴,熱插拔,⑵,即插即用,PNP (Plug and Play),17 九月 2023第51頁9.4.6 通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)U,31 十月 2024,第,52,頁,⑶靈活,⑷,可擴展性,⑸,可靠性高,⑹,無需外接電源,⑺,接口體積小巧,⑻,兼容性,17 九月 2023第52頁⑶靈活 ⑷可擴展性 ⑸可靠性高⑹,31 十月 2024,第,53,頁,,17 九月 2023第53頁,31 十月 2024,第,54,頁,3. USB,設(shè)備及描述器,⑴USB,設(shè)備,USB,設(shè)備分成,Hub,設(shè)備和功能設(shè)備兩種,Hub,設(shè)備即集線器,功能設(shè)備能在總線上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和控制信息,⑵,端點,USB,外設(shè)的獨立的寄存器端口,⑶,管道,USB,設(shè)備的端點和主機軟件的聯(lián)合,⑷USB,設(shè)備描述器,具有一定格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),17 九月 2023第54頁3. USB設(shè)備及描述器⑴USB,31 十月 2024,第,55,頁,4.USB,系統(tǒng)組成,,包括,USB,主機、,USB,設(shè)備（,Hub,和功能設(shè)備）和連接電纜 。只有一個主機。,①USB,硬件部分,17 九月 2023第55頁4.USB系統(tǒng)組成包括USB主機,31 十月 2024,第,56,頁,② USB,軟件部分,,5. USB,的拓撲結(jié)構(gòu),主控制器驅(qū)動程序,USB,驅(qū)動程序,USB,設(shè)備驅(qū)動程序，通過,I/O,請求包,(IRPs),發(fā)給,USB,設(shè)備的請求。,17 九月 2023第56頁② USB軟件部分5. USB的,31 十月 2024,第,57,頁,6. USB,傳輸類型,總線枚舉的過程,當(dāng),USB,設(shè)備插到,USB,總線上或從,USB,總線移走，主機通過一個叫總線枚舉的過程來確認和管理設(shè)備狀態(tài)的變遷。,7. USB,設(shè)備狀態(tài)和總線枚舉,⑷,等時傳輸,⑶,中斷傳輸,⑵,批傳輸,⑴,控制傳輸,17 九月 2023第57頁6. USB傳輸類型總線枚舉的過,31 十月 2024,第,58,頁,總線枚舉過程,⑴USB,設(shè)備接到,Hub,上，設(shè)備進入連接狀態(tài)。,⑵,主機檢測,Hub,，確認設(shè)備的接入事件和接入端口。,⑶,主機將該端口使能。,⑷Hub,向端口送一個持續(xù),100ms,的重起（,Reset,）命令。,Hub,提供,100mA,電流給,USB,設(shè)備，,USB,設(shè)備進入上電狀態(tài)。,17 九月 2023第58頁總線枚舉過程⑴USB設(shè)備接到Hu,31 十月 2024,第,59,頁,總線枚舉過程,⑸,在,USB,設(shè)備收到唯一地址前，可以通過設(shè)備的默認地址訪問默認管道。主機讀取設(shè)備的描述器獲得設(shè)備默認管道的最大數(shù)據(jù)傳輸量。這時設(shè)備處于地址默認狀態(tài)。,⑹,主機給,Hub,設(shè)備分發(fā)一個唯一的地址，設(shè)備進入地址（,Addressed,）狀態(tài)。,⑺,主機讀取設(shè)備的配置信息。,⑻,主機以配置信息和,USB,設(shè)備的用途，向設(shè)備分發(fā)一個配置值。設(shè)備進入配置（,Configured,）狀態(tài)，所有端點準(zhǔn)備就緒可以開始工作，設(shè)備可以使用。,17 九月 2023第59頁總線枚舉過程⑸在USB設(shè)備收到唯,31 十月 2024,第,60,頁,8. USB,技術(shù)的應(yīng)用,,PC,外設(shè),數(shù)碼相機、攝像機等電子產(chǎn)品,手機等通信產(chǎn)品,U,盤等移動存儲,數(shù)據(jù)采集,9. USB,技術(shù)的新發(fā)展,17 九月 2023第60頁8. USB技術(shù)的應(yīng)用 PC外設(shè),31 十月 2024,第,61,頁,謝謝,17 九月 2023第61頁謝謝,