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1、第第9 9章总线章总线10 一月 2023第1页 9.1 概述概述 9.2 系统总线系统总线 9.3 局部总线局部总线 本章内容本章内容 9.4 外部总线外部总线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第2页本章内容：本章内容：介绍有关总线的基本知识，包括总线介绍有关总线的基本知识，包括总线概念、总线分类、总线标准、总线仲概念、总线分类、总线标准、总线仲裁、总线通信协议等。并分类介绍几裁、总线通信协议等。并分类介绍几种常用的系统总线（包括局部总线）种常用的系统总线（包括局部总线）和外部总线。和外部总线。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第3页 总线（总线（BusBus）是计算机各种功
2、能部件之间传送）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是结构，它是cpucpu、内存、输入、输出设备传递信息的、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接
3、口电路再与总线相连接，从而形设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。总线结构来连接各个功能部件的。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第4页工作原理工作原理 如果说主板（如果说主板（Mother BoardMother Board）是一座城市，那么总线就）是一座城市，那么总线就像是城市里的公共汽车（像是城市里的公共汽车（busbus），能按照固定行车路线，传），能按照固定行车路线，
4、传输来回不停运作的比特（输来回不停运作的比特（bitbit）。这些线路在同一时间内都）。这些线路在同一时间内都仅能负责传输一个比特。因此，必须同时采用多条线路才仅能负责传输一个比特。因此，必须同时采用多条线路才能传送更多数据，而总线可同时传输的数据数就称为宽度能传送更多数据，而总线可同时传输的数据数就称为宽度（widthwidth），以比特为单位，总线宽度愈大，传输性能就愈），以比特为单位，总线宽度愈大，传输性能就愈佳。总线的带宽（即单位时间内可以传输的总数据数）为：佳。总线的带宽（即单位时间内可以传输的总数据数）为：总线带宽总线带宽 =频率频率 x x 宽度（宽度（Bytes/secByte
5、s/sec）。当总线空闲（其他）。当总线空闲（其他器件都以高阻态形式连接在总线上）且一个器件要与目的器件都以高阻态形式连接在总线上）且一个器件要与目的器件通信时，发起通信的器件驱动总线，发出地址和数据。器件通信时，发起通信的器件驱动总线，发出地址和数据。其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到（或能够其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到（或能够收到）与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。收到）与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送器件完成通信，将总线让出（输出变为高阻态）。发送器件完成通信，将总线让出（输出变为高阻态）。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第5页9
6、.1 概述概述9.1.1 总线的概念总线的概念 总线：总线：连接计算机有关部件的一组信号线，连接计算机有关部件的一组信号线，是计算机中用来传送信息代码的公共通道。是计算机中用来传送信息代码的公共通道。总线由物理介质和通用规则（协议）构成。总线由物理介质和通用规则（协议）构成。总线堪称一个独立的部件。总线堪称一个独立的部件。采用标准的总线结构，可使不同厂家生产的采用标准的总线结构，可使不同厂家生产的但遵守同一总线标准的部件或设备方便的进但遵守同一总线标准的部件或设备方便的进行互连。行互连。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第6页总线的优点总线的优点便于故障诊断和维修便于故障诊断和维修简化
7、了系统结构，便于系统设计制造简化了系统结构，便于系统设计制造减少连线数目，便于布线，减小体积，提减少连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性高系统的可靠性便于接口设计便于接口设计便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化实现系统的模块化便于设备的软件设计便于设备的软件设计第第9 9章总线章总线10 一月 2023第7页9.1.2 总线的分类总线的分类 外部总线外部总线(External Bus，E-BUS)：RS-232、IEEE-488、USB等。等。按照层次位置分类按照层次位置分类 片总线片总线(Chip Bus，C-BUS)：又称元件级
8、总线：又称元件级总线 内部总线内部总线(Internal Bus，I-BUS)：又称系统总：又称系统总线。线。PC/XT、ISA、EISA等。等。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第8页可减少成本，适用于模块距离较远的情况。可减少成本，适用于模块距离较远的情况。9.1.2 总线的分类总线的分类按照信息传送形式分类按照信息传送形式分类分为分为并行总线和串行总线并行总线和串行总线并行总线并行总线：每位固定占用一条信号线。：每位固定占用一条信号线。串行总线串行总线：所有二进制位依次先后通过：所有二进制位依次先后通过若传送的信息有若传送的信息有n位，则所需时间至少是并行传送位，则所需时间至少是
9、并行传送的的n倍。倍。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第9页三总线的地位和关系为：三总线的地位和关系为：9.1.2 总线的分类总线的分类系统总线接口外围接口微处理器存储器系统总线接口外围控制器外围接口系统总线接口存储器外围设备外围设备外围设备I/O接口模块存储器模块CPU模块片总线 系统总线 外总线外总线微型计算机的各级总线 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第10页电气规范电气规范9.1.3 总线标准总线标准总线标准是国际正式公布或推荐的互连各个总线标准是国际正式公布或推荐的互连各个模块的标准，是把各种不同的模块组成计算模块的标准，是把各种不同的模块组成计算机系统时必须遵守
10、的规范，为计算机系统中机系统时必须遵守的规范，为计算机系统中各模块的互连提供了一个标准界面各模块的互连提供了一个标准界面 。l总线标准包括以下几部分总线标准包括以下几部分机械结构规范机械结构规范功能规范功能规范第第9 9章总线章总线10 一月 2023第11页9.1.4 总线仲裁总线仲裁为了避免各部件同时使用总线，正确地实现多个部为了避免各部件同时使用总线，正确地实现多个部件间的通信，系统中设置一个专门的机构，以实现件间的通信，系统中设置一个专门的机构，以实现各部件对总线使用的合理分配和管理，这个机构各部件对总线使用的合理分配和管理，这个机构（部件）称为总线仲裁机构。（部件）称为总线仲裁机构。
11、当总线上某个部件要与其他部件进行通信时，首先发出使用当总线上某个部件要与其他部件进行通信时，首先发出使用总线的请求信号，如果某个时刻有多个部件同时请求使用总总线的请求信号，如果某个时刻有多个部件同时请求使用总线，由总线仲裁机构根据一定的判决原则，进行判断并决定线，由总线仲裁机构根据一定的判决原则，进行判断并决定总线的使用权的归属。只有获得了总线使用权的部件，才能总线的使用权的归属。只有获得了总线使用权的部件，才能传送数据。传送数据。设备分为：总线主控设备，总线从属设备设备分为：总线主控设备，总线从属设备总线仲裁方式总线仲裁方式：集中方式、分散方式：集中方式、分散方式第第9 9章总线章总线10
12、一月 2023第12页9.1.5 总线总线性能指标性能指标 总线数据通路宽度总线数据通路宽度 指总线一次能同时传送的数据位数，简称总线宽度。指总线一次能同时传送的数据位数，简称总线宽度。总线宽度越宽，其数据传送能力越强。总线宽度越宽，其数据传送能力越强。总线频率总线频率 总线频率总线频率 指总线每秒钟能传送数据的次数。用来衡量总线的工作速度，指总线每秒钟能传送数据的次数。用来衡量总线的工作速度，总线频率越高，总线传送速度越快。总线频率越高，总线传送速度越快。总线数据传输率总线数据传输率 指总线在单位时间内能传送的数据量，通常用每秒传输多少指总线在单位时间内能传送的数据量，通常用每秒传输多少字节
13、（字节（Bps-Byte per second）或每秒传输多少位（）或每秒传输多少位（bps-bit per second）表示。又称为总线带宽。）表示。又称为总线带宽。总线数据传输率总线宽度总线数据传输率总线宽度总线频率总线频率(bps)总线宽度总线宽度总线总线频率频率/8（Bps）第第9 9章总线章总线10 一月 2023第13页以通道的形式经过扩充和再驱动连接到扩充以通道的形式经过扩充和再驱动连接到扩充插槽上，扩充插槽有插槽上，扩充插槽有62个引脚个引脚。9.2 系统总线系统总线用于把微机系统中各插件连接在一起，以实用于把微机系统中各插件连接在一起，以实现这些模块的信息交换现这些模块的信
14、息交换 9.2.1 PC/XT总线总线 用于连接用于连接I/O接插件接插件第第9 9章总线章总线10 一月 2023第14页PC/XT总线的机械特性总线的机械特性第第9 9章总线章总线10 一月 2023第15页地址线地址线数据线数据线控制线控制线状态线状态线定时信号线定时信号线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第16页9.2.2 ISA总线总线ISA总线保留了总线保留了PC总线的全部总线的全部62个引脚，同时又增个引脚，同时又增加了加了36个引脚个引脚。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第17页地址线地址线高位数据线高位数据线存储器存储器读写读写中断请求中断请求DMADMA信
15、号信号主控信号主控信号第第9 9章总线章总线10 一月 2023第18页总线能自动识别所连接的插卡是总线能自动识别所连接的插卡是ISA卡还是卡还是EISA卡，并采用相应的周期卡，并采用相应的周期9.2.3 EISA总线总线EISA(Extended Industry Standard Architecture)是是ISA的扩展的扩展支持多总线主控器支持多总线主控器增加了突发式传送（增加了突发式传送（Burst transfer），最高数传率为），最高数传率为33M字节字节/秒秒在在ISA的基础上，又增加了的基础上，又增加了E、F、G和和H总线扩展槽的插脚分上下两层，上层是原总线扩展槽的插脚分上
16、下两层，上层是原ISA总线总线的连接，下层是的连接，下层是EISA总线新增信号的连接。总线新增信号的连接。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第19页为了使图中信号不至太乱，省略了原ISA总线信号A、B、C、D列的说明(红色脚)，只给出了EISA增加的信号E、F、G、H列的说明。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第20页单总线连接时，有单总线连接时，有96条信号线，支持条信号线，支持16位数位数据线和据线和24位地址线；双总线连接时，有位地址线；双总线连接时，有128条条信号线，支持信号线，支持32位数据和位数据和32位地址线位地址线9.2.4 VME总线总线VME（Versa
17、Mould European）是商业化的完全开）是商业化的完全开放的放的32位总线。现采用的大多为位总线。现采用的大多为VME64。1.VME总线的主要特点总线的主要特点异步总线结构，没有事先固定的传输速率异步总线结构，没有事先固定的传输速率地址线和数据线采用非复用方式并行传输，总线的地址线和数据线采用非复用方式并行传输，总线的最大传输速率可达到最大传输速率可达到40MB/s支持多机和多主控设备支持多机和多主控设备第第9 9章总线章总线10 一月 2023第21页pVME总线是电气电子工程学会（总线是电气电子工程学会（IEEE）和国）和国家电子技术委员会制定的第一个家电子技术委员会制定的第一个
18、32位总线标位总线标准，其高性能使其成为最流行的准，其高性能使其成为最流行的32位总线。位总线。而其多用性，则同时确保当技术性能发展到而其多用性，则同时确保当技术性能发展到高水平时，高水平时，VME总线将很容易适应新的要求，总线将很容易适应新的要求，而不会使现有的设备过时。而不会使现有的设备过时。2.VME总线的组成总线的组成数据传送总线数据传送总线裁决总线裁决总线中断总线中断总线公用总线公用总线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第22页9.2.5 STD总线总线STD总线于总线于1987年推出，是一种针对工业控制系统年推出，是一种针对工业控制系统开发的总线。开发的总线。1.STD总线
19、特点总线特点高可靠性高可靠性小板结构小板结构结构简单结构简单总线兼容结构总线兼容结构第第9 9章总线章总线10 一月 2023第23页2 2STDSTD总线规范总线规范p最初针对最初针对8位微型计算机推出位微型计算机推出p现提供全现提供全16位的数据传送能力位的数据传送能力p在在20世纪世纪80年代末由年代末由56个信号线个信号线发展到了发展到了114个信号个信号，现在已发展到现在已发展到136个信号的个信号的32位位STD总线标准。总线标准。pSTD总线的总线的56个引脚按功能分为个引脚按功能分为5组：逻辑电源总线、组：逻辑电源总线、数据总线、地址总线、控制总线和辅助电源总线。数据总线、地址
20、总线、控制总线和辅助电源总线。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第24页地址总线：地址总线：A23A0数据总线：数据总线：D0/A16D7/A23，A8/D8A15/D15。控制总线控制总线：电源总线：电源总线：VCC、GND、VBB.1、VBB.2、VBAT、VCPD、AUX辅助地、辅助地、AUX+12V、AUX-12V。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第25页ROMRAMI/OCPU总线控制器总线驱动器系统总线局部总线9.3 局部总线局部总线系统总线不够快而妨碍系统性能的提高系统总线不够快而妨碍系统性能的提高解决办法：将模块直接挂到解决办法：将模块直接挂到CPU芯片的总线
21、上去，芯片的总线上去，以以CPU的速度运行。的速度运行。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第26页9.3.1 VESA的的VL-Bus极大地增强了系统的性能极大地增强了系统的性能VL-Bus的主要特性的主要特性支持多总线主控器；支持多总线主控器；支持支持03个个VL-Bus插槽；插槽；支持高速视频控制器、硬盘控制器、支持高速视频控制器、硬盘控制器、LAN控制卡控制卡等高速外设；等高速外设；接口速度快，接口速度快，VL-Bus的时钟在频率和相位上与的时钟在频率和相位上与CPU时钟相同；时钟相同；支持回写高速缓存（支持回写高速缓存（Write back Cache）。）。VESA标准局部标
22、准局部总线是面向总线是面向i486设计的。设计的。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第27页第第9 9章总线章总线10 一月 2023第28页9.3.2 PCI总线总线PCI（Peripheral Component Interconnect，周边组，周边组件互连）总线是由件互连）总线是由Intel公司在公司在1991年首先提出的。年首先提出的。PCI总线是一种先进的局部总线。总线是一种先进的局部总线。PCI总线的系统结构总线的系统结构第第9 9章总线章总线10 一月 2023第29页1.PCI总线的特点总线的特点 高性能高性能 支持突发工作方式，且后面可跟无限个数据周期支持突发工作方
23、式，且后面可跟无限个数据周期 减少存取延迟减少存取延迟 采用总线主控和同步操作采用总线主控和同步操作 不受处理器限制不受处理器限制 适用于各种机型适用于各种机型 成本低成本低 兼容性好，易于扩展兼容性好，易于扩展 自动配置（即插即用，自动配置（即插即用，Plug and PlayPlug and Play）规范严格规范严格第第9 9章总线章总线10 一月 2023第30页2.PCI总线的系统结构总线的系统结构第第9 9章总线章总线10 一月 2023第31页3.PCI总线的信号总线的信号可选的引脚PCI 总线设备必备的引脚地址/数据线接口控制信号 错误报告信号 仲裁信号 系统信号 64位总线扩
24、展信号 接口控制 中断信号 边界扫描信号 Cache支持信号 RSTCLKGNTREQSERRIDSELDEVSELIRDYTRDYFRAME PARC/BE30 AD310 STOPPERRLOCKINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITRST TDO TCKTMSACK64REQ64PAR64C/BE74 AD6332第第9 9章总线章总线10 一月 2023第32页9.3.3 AGP总线总线AGP(Accelerated Graphics Port，加速图形接口，加速图形接口)接接口。口。显示卡专用的局部总线显示卡专用的局部总线 1.AGP局部总线的特点局部总线的特点允许
25、在一个时钟内传输一次或两次数据允许在一个时钟内传输一次或两次数据 采用边带信号传输技术采用边带信号传输技术采用内存请求流水线技术采用内存请求流水线技术 能延长能延长PCI总线寿命总线寿命 对对MPEG2视频的再生具有积极作用视频的再生具有积极作用 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第33页2.AGP总线的系统结构总线的系统结构第第9 9章总线章总线10 一月 2023第34页9.4 外部总线外部总线10.4.1 RS-232C/422/485总线总线RS-232C（Recommended Standard，推荐标准）是，推荐标准）是应用于串行通信的标准。应用于串行通信的标准。RS-23
26、2C的逻辑电平与的逻辑电平与TTL及及MOS电平不一致电平不一致其电气特性为：其电气特性为：数据数据“0”及控制线的接通状态规定为及控制线的接通状态规定为+3V+15V数据数据“1”及控制线的断开状态规定为及控制线的断开状态规定为-3V-15V噪声容限为噪声容限为 35V当输入恰好为当输入恰好为3V时，分别确定为空号和传号；时，分别确定为空号和传号；当输入端开路时，终端定为传号。当输入端开路时，终端定为传号。使用使用14881488和和14891489实现实现RS-232CRS-232C到到TTLTTL电平的电平的转换转换第第9 9章总线章总线10 一月 2023第35页通信系统通信系统 组成
27、包括数据终端设备组成包括数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）和数据通信设备）和数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）RS-232C是用于是用于DTE和和DCE之间的接口标准之间的接口标准 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第36页RS-232C标准使用最多的是标准使用最多的是DB 25插头座（插头座（25引脚）引脚）引脚引脚 名称名称方向方向代号代号引脚引脚 名称名称方向方向代号代号1保护地（屏蔽）保护地（屏蔽）AA14第二发送数据第二发送数据TMSBA2发送数据发送数据TMBA15发送信号元定时发送信号元定时TM
28、DB3接收数据接收数据TMBB16第二接收数据第二接收数据TMSBB4请求发送请求发送RTSRTSTMCA17接收器信号元定时接收器信号元定时TMDD5允许发送允许发送CTSCTSTMCB18未定义未定义6DCE就绪就绪DSRDSRTMCC19第二请求发送第二请求发送TMSCA7信号地（公共回路）信号地（公共回路）AB20DTE就绪就绪TMCD8接收线路信号检测器接收线路信号检测器CDCDTMCF21信号质量检测信号质量检测TMCG9测试预留测试预留22振铃指示振铃指示TMCE10测试预留测试预留23数据信号速率选择数据信号速率选择TMCH11选择发送通道选择发送通道TMSTF24发送信号元定
29、时发送信号元定时TMDA12第二接收线路信号检测器第二接收线路信号检测器TMSCF25未定义未定义13第二允许发送第二允许发送TMSCB第第9 9章总线章总线10 一月 2023第37页RS-232C接口接口9芯与芯与25芯信号对应关系芯信号对应关系 9线线引脚引脚25线线引脚引脚信号名信号名功能功能说说明明信号方向信号方向1GND保保护护地（屏蔽）地（屏蔽）32TxD数据数据发发送送TM23RxD数据接收数据接收TM74RTS请请求求发发送（微机送（微机发发向向MODEM）TM85CTS允允许发许发送（送（MODEM发发向微机）向微机）TM66DSR数据数据设备设备（DCE）准）准备备就就绪
30、绪TM57SGND信号地（公共回路）信号地（公共回路）18DCD接收接收线线路信号路信号检测检测TM420DTR数据数据终终端（端（DTE）准）准备备就就绪绪TM922RI振振铃铃指示指示第第9 9章总线章总线10 一月 2023第38页RS422A总线总线 RS-232C总线的数据传输速率慢，传送距离短，且接口处各总线的数据传输速率慢，传送距离短，且接口处各信号间容易产生串扰，为了弥补信号间容易产生串扰，为了弥补RS-232C标准的不足，标准的不足，EIA推出了推出了RS-422A标准。标准。RS-422A电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载和接电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载和
31、接收器收器4部分组成。部分组成。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第39页RS485总线总线 为适应真正多点通信的需要，为适应真正多点通信的需要，EIA又制定了又制定了RS-485总线标准总线标准RS-485是是RS-422A的变型，是半双工工作方式，是一种多发的变型，是半双工工作方式，是一种多发送器的电路标准，它扩展了送器的电路标准，它扩展了RS-422A的性能。的性能。RS-485用平衡差动的方式传输数据、抗干扰性强、速率高、用平衡差动的方式传输数据、抗干扰性强、速率高、传输距离远、能够实现多点传输，它允许同时连接传输距离远、能够实现多点传输，它允许同时连接32个驱动个驱动器和器和
32、32个接收器，方便地组成一个小型的网络，在测控领域个接收器，方便地组成一个小型的网络，在测控领域应用很广泛。应用很广泛。RS-485是一个电气接口规范，它规定了平衡驱动器和接收器是一个电气接口规范，它规定了平衡驱动器和接收器的电气特性，而没有规定接插件传输电缆和通信协议。的电气特性，而没有规定接插件传输电缆和通信协议。RS-485一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环型或星型一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环型或星型网络。网络。RS-485采用差分方式传输信号采用差分方式传输信号。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第40页 RS-485电气特性电气特性 项目项目条件条件最小值最小值
33、最大值最大值驱动器开路输出电压驱动器开路输出电压逻辑逻辑11.5V6V逻辑逻辑0-1.5V-6V驱动器带载输出电压驱动器带载输出电压RL100，逻辑，逻辑11.5V5VRL100，逻辑，逻辑0-1.5V-5V驱动器输出短路电流驱动器输出短路电流每个输出对公共端每个输出对公共端250mA驱动器输出上升时间驱动器输出上升时间RL54，C50pF总周期的总周期的30%驱动器共模电压驱动器共模电压RL543V接收器灵敏度接收器灵敏度-7VVCM12V200mV接收器共模电压范围接收器共模电压范围-7V+12V接收器输入电阻接收器输入电阻12k第第9 9章总线章总线10 一月 2023第41页9.4.2
34、 IEEE-488总线总线并行并行的外部总线，主要用于仪表之间的连接以及计的外部总线，主要用于仪表之间的连接以及计算机与仪表之间的互相连接算机与仪表之间的互相连接。连接器是一个连接器是一个24线的带有插头和插座的组合式接头线的带有插头和插座的组合式接头电气性能有电气性能有信息量都是数字量信息量都是数字量总线上连接设备的总数不能超过总线上连接设备的总数不能超过15个个数据速率必须小于或等于数据速率必须小于或等于1Mb/S传输线总长度不能超过传输线总长度不能超过20m第第9 9章总线章总线10 一月 2023第42页IEEE-488总线接口总线接口在总线上挂接的设备从逻辑上分为三种：控制器、发在总
35、线上挂接的设备从逻辑上分为三种：控制器、发话器、收听器。话器、收听器。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第43页IEEE-488总线由具有总线由具有TTL电平的电平的16条线组成，采用条线组成，采用24芯的连接器。芯的连接器。16条信号线按功能分为三组条信号线按功能分为三组 数据输入数据输入/输出总线输出总线 字节传送控制总线字节传送控制总线 接口管理总线接口管理总线 引脚信号信号类型引脚信号信号类型1D1(DIO1)数据线13D5(DIO5)数据线2D2(DIO2)数据线14D6(DIO6)数据线3D3(DIO3)数据线15D7(DIO7)数据线4D4(DIO4)数据线16D8(DI
36、O8)数据线5EOI接口管理线17REN接口管理线6握手线18GND地7NRFD握手线19GND地8NDAC握手线20GND地9IFC接口管理线21GND地10SRQ接口管理线22GND地11ATN接口管理线23GND地12SHIELD机壳地24GND数字地数据输入数据输入输出总线输出总线数据输入数据输入输出总线输出总线字节传送字节传送控制总线控制总线字节传送字节传送控制总线控制总线字节传送字节传送控制总线控制总线字节传送字节传送控制总线控制总线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第44页传送一个字节进行的握手过程传送一个字节进行的握手过程发话器NRFD、NDAC都高吗？开始DAV置高送
37、数据到DIONRFD高吗？DAV 置低NDAC高吗？DAV置高还有数据吗？结束收听器开始NRFD、NDAC置低准备好接收数据否？NRFD置高DAV低否？NRFD置低接收数据NDAC置高DAV高否？NDAC置低错误情况仅当所有收听器均准备好NRFD才变高数据总线上的数据已稳定有效，可被接收 所有收听器都已收到数据 结束YNNYYNNYYNNNYY此后数据被认为无效 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第45页9.4.3 SCSI总线总线SCSI（Small Computer System Interface）用于与）用于与磁带机、软磁盘机、硬磁盘机、光盘机、打印机等磁带机、软磁盘机、硬磁盘
38、机、光盘机、打印机等设备的连接。设备的连接。1.SCSI总线的特点总线的特点低成本、高效率低成本、高效率异步传送，速率异步传送，速率1.5MB/s；最多可挂接最多可挂接8台总线设备，但只允许两台设备同时进台总线设备，但只允许两台设备同时进行通信行通信当使用单端驱动器和单端接收器进行传送时，电缆当使用单端驱动器和单端接收器进行传送时，电缆长度最多长度最多6m；同步传送，速率同步传送，速率4MB/s当采用差动驱动器和差动接收器时，距离可达到当采用差动驱动器和差动接收器时，距离可达到25m第第9 9章总线章总线10 一月 2023第46页2.SCSI总线的规范总线的规范单端单端SCSI总线总线单端单
39、端SCSI总线包括总线包括50条引线，有条引线，有9条数据线、条数据线、9条控条控制线和地线。制线和地线。数据线：数据线：DB1DB8、DBP。控制线：控制线：BUSY、SEL、REQ、ACK、C/D、I/O、MSG、ATN、RST。差动差动SCSI总线总线差动差动SCSI总线信号与单端总线信号与单端SCSI信号相对应，只不过信号相对应，只不过单端信号只需要一个引脚，而差动信号在需要两个单端信号只需要一个引脚，而差动信号在需要两个引脚。引脚。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第47页9.4.4 IDE总线总线IDE（Integrated Drive Electronics）总线是一种硬
40、）总线是一种硬盘接口标准，只支持硬盘驱动器。盘接口标准，只支持硬盘驱动器。1993年，年，Western Digital 推出推出EIDE，还支持磁带机，还支持磁带机和和CD-ROM驱动器。驱动器。FAST EIDE和和FAST EIDE2。IDE总线连接器采用总线连接器采用40芯引脚芯引脚。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第48页引脚引脚信号名称信号名称方向方向说明说明引脚引脚信号名称信号名称方向方向说明说明1RESET复位复位21N/C-未用未用2GND地地22GND地地3DD7D723IOW写写4DD8D824GND地地5DD6D625IOR读读6DD9D926GND地地7DD
41、5D527IO_CH_RDYI/O就绪就绪8DD10D1028ALE地址锁存允许地址锁存允许9DD4D429N/C-未用未用10DD11D1130GND地地11DD3D331IRQR中断请求中断请求12DD12D1232IOCS16?I/O片选片选161613DD2D233DA1地址地址1 114DD13D1334N/C-未用未用15DD1D135DA0地址地址0 016DD14D1436DA2地址地址2 217DD0D037IDE_CS01F01F718DD15D1538IDE_CS13F63F719GND地地39ACTIVE灯驱动灯驱动20KEY-键键40GND地地数据线数据线第第9 9章
42、总线章总线10 一月 2023第49页9.4.5 CENTRONIC总线总线CENTRONIC总线是一种并行外部总线，主要用于总线是一种并行外部总线，主要用于计算机与打印机、绘图机等设备的连接。计算机与打印机、绘图机等设备的连接。1.CENTRONIC总线的特点总线的特点传输速率较高传输速率较高传输距离最大为传输距离最大为2m每两条数据线间夹一条地线每两条数据线间夹一条地线2.CENTRONIC总线的规范总线的规范共有共有36条信号线条信号线分为：数据信号线、控制信号线和状态信号线分为：数据信号线、控制信号线和状态信号线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第50页引脚信号名称说明引脚信号
43、名称说明1STORE选通信号19GND地2D1并行数据20GND地3D2并行数据21GND地4D3并行数据22GND地5D4并行数据23GND地6D5并行数据24GND地7D6并行数据25GND地8D7并行数据26GND地9D8并行数据27GND地10ACK应答信号28GND地11BUSY忙信号29GND地12PE纸尽信号30GND地13+5V电源31INT初始化信号14AUTOFEE自动走纸信号32ERROR出错信号15NC空33GND地16GND地34NC空17GND机壳地35+5V电源18NC空36SLCTIN联机信号数据线数据线控制及状控制及状态线态线第第9 9章总线章总线10 一月
44、2023第51页9.4.6 通用外设接口标准通用外设接口标准USB通用串行总线通用串行总线USB（Universal Serial Bus）基于通用）基于通用连接技术连接技术，实现外设的简单快速连接，实现外设的简单快速连接。为外设提供电源为外设提供电源。1.USB的特点的特点 热插拔热插拔 即插即用即插即用PNP(Plug and Play)第第9 9章总线章总线10 一月 2023第52页灵活灵活 可扩展性可扩展性 可靠性高可靠性高无需外接电源无需外接电源 接口体积小巧接口体积小巧 兼容性兼容性 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第53页第第9 9章总线章总线10 一月 2023第5
45、4页3.USB设备及描述器设备及描述器USB设备设备USB设备分成设备分成Hub设备和功能设备两种设备和功能设备两种 Hub设备即集线器设备即集线器 功能设备能在总线上发送和接收数据和控制信息功能设备能在总线上发送和接收数据和控制信息 端点端点USB外设的独立的寄存器端口外设的独立的寄存器端口 管道管道USB设备的端点和主机软件的联合设备的端点和主机软件的联合 USB设备描述器设备描述器具有一定格式的数据结构具有一定格式的数据结构 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第55页4.USB系统组成系统组成包括包括USB主机、主机、USB设备（设备（Hub和功能设备）和和功能设备）和连接电缆连
46、接电缆。只。只有一个主机。有一个主机。USB硬件部分硬件部分第第9 9章总线章总线10 一月 2023第56页 USB软件部分软件部分5.USB的拓扑结构的拓扑结构主控制器驱动程序主控制器驱动程序USB驱动程序驱动程序USB设备驱动程序，设备驱动程序，通过通过I/O请求包请求包(IRPs)发给发给USB设设备的请求。备的请求。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第57页6.USB传输类型传输类型总线枚举的过程总线枚举的过程 当当USB设备插到设备插到USB总线上或从总线上或从USB总线移走，主机总线移走，主机通过一个叫总线枚举的过程来确认和管理设备状态通过一个叫总线枚举的过程来确认和管理
47、设备状态的变迁。的变迁。7.USB设备状态和总线枚举设备状态和总线枚举等时传输等时传输中断传输中断传输批传输批传输控制传输控制传输第第9 9章总线章总线10 一月 2023第58页总线枚举过程总线枚举过程USB设备接到设备接到Hub上，设备进入连接状态。上，设备进入连接状态。主机检测主机检测Hub，确认设备的接入事件和接入端口。，确认设备的接入事件和接入端口。主机将该端口使能。主机将该端口使能。Hub向端口送一个持续向端口送一个持续100ms的重起（的重起（Reset）命）命令。令。Hub提供提供100mA电流给电流给USB设备，设备，USB设备进设备进入上电状态。入上电状态。第第9 9章总线
48、章总线10 一月 2023第59页总线枚举过程总线枚举过程在在USB设备收到唯一地址前，可以通过设备的默设备收到唯一地址前，可以通过设备的默认地址访问默认管道。主机读取设备的描述器获得认地址访问默认管道。主机读取设备的描述器获得设备默认管道的最大数据传输量。这时设备处于地设备默认管道的最大数据传输量。这时设备处于地址默认状态。址默认状态。主机给主机给Hub设备分发一个唯一的地址，设备进入设备分发一个唯一的地址，设备进入地址（地址（Addressed）状态。）状态。主机读取设备的配置信息。主机读取设备的配置信息。主机以配置信息和主机以配置信息和USB设备的用途，向设备分发设备的用途，向设备分发一个配置值。设备进入配置（一个配置值。设备进入配置（Configured）状态，所）状态，所有端点准备就绪可以开始工作，设备可以使用。有端点准备就绪可以开始工作，设备可以使用。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第60页8.USB技术的应用技术的应用 PC外设外设 数码相机、摄像机等电子产品数码相机、摄像机等电子产品 手机等通信产品手机等通信产品 U盘等移动存储盘等移动存储 数据采集数据采集 9.USB技术的新发展技术的新发展 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第61页谢谢谢谢