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1、第第3章章 微型计算机总线系统微型计算机总线系统本章内容提要：本章内容提要：1.总线的概念；总线的概念；2.总线的功能、组成、分类、主要参数；总线的功能、组成、分类、主要参数；3.常见的微型计算机系统总线与外设总线。常见的微型计算机系统总线与外设总线。11/28/202213.1.1 IBM PC/XT主板的结构主板的结构11/28/202223.1.2 总线的基本概念总线的基本概念总线总线：是一组能为多个功能部件服务的公共信息传送线路：是一组能为多个功能部件服务的公共信息传送线路具有具有共享性和分时性共享性和分时性同一个时刻只能有一个部件控制总线权，向总线上发送数据；同一个时刻只能有一个部件
2、控制总线权，向总线上发送数据；在接收端，同一个时刻可有多个部件选择性地接收数据。在接收端，同一个时刻可有多个部件选择性地接收数据。有一个以上部件同时向总线上发送数据称为总线冲突，必须有一个以上部件同时向总线上发送数据称为总线冲突，必须对总线控制权进行对总线控制权进行仲裁仲裁和管理。和管理。采用总线结构有采用总线结构有两个优点两个优点：一是各部件可通过总线交换信息，相互之间不必单独连线，一是各部件可通过总线交换信息，相互之间不必单独连线，减少了传输线的数量，提高了微机的可靠性；减少了传输线的数量，提高了微机的可靠性；二是在扩展微机功能时，只需把要扩展的部件接到总线上，二是在扩展微机功能时，只需把
3、要扩展的部件接到总线上，提高了微机的可扩展性。提高了微机的可扩展性。11/28/202233.1.3 微型计算机总线的组成微型计算机总线的组成一、数据总线（一、数据总线（Data Bus）数据总线一般采用双向三态逻辑，用来传送数据。数据总线数据总线一般采用双向三态逻辑，用来传送数据。数据总线的宽度（位数）反映了总线传输和处理数据的能力，是总线的宽度（位数）反映了总线传输和处理数据的能力，是总线性能优劣的主要指标。性能优劣的主要指标。二、地址总线（二、地址总线（Address Bus）地址总线一般采用单向三态逻辑，用来传送地址信息。地址地址总线一般采用单向三态逻辑，用来传送地址信息。地址线的宽度
4、（位数）决定了微型计算机系统的寻址范围，是衡线的宽度（位数）决定了微型计算机系统的寻址范围，是衡量微型计算机系统规模的重要指标之一。量微型计算机系统规模的重要指标之一。三、控制总线三、控制总线(Control Bus)控制总线用来传送控制控制总线用来传送控制/状态信息。根据使用情况不同，控状态信息。根据使用情况不同，控制总线有时单向传送，有时双向传送；有的是三态逻辑，有制总线有时单向传送，有时双向传送；有的是三态逻辑，有的是非三态逻辑。的是非三态逻辑。11/28/202243.1.4 微型计算机总线的分类微型计算机总线的分类按照总线系统的层次结构，可以把总线分为片内总线、系按照总线系统的层次结
5、构，可以把总线分为片内总线、系统总线、局部总线和外部总线。统总线、局部总线和外部总线。11/28/20225一、片内总线一、片内总线片内总线是指微处理器等集成芯片的内部总线，主要是用来片内总线是指微处理器等集成芯片的内部总线，主要是用来连接芯片内各功能部件，提供芯片内部信息传输的通路。连接芯片内各功能部件，提供芯片内部信息传输的通路。二、系统总线二、系统总线系统总线也称为系统总线也称为I/O通道总线，用于微型计算机内部各插件通道总线，用于微型计算机内部各插件之间的连接和通信。通常采用标准化总线。如：之间的连接和通信。通常采用标准化总线。如：IBM PC/XT机的机的8个个I/O扩展插槽，即扩展
6、插槽，即PC/XT总线。此外，系统总线包括总线。此外，系统总线包括了局部总线。了局部总线。三、局部总线三、局部总线为了解决数据传送速度为了解决数据传送速度“瓶颈瓶颈”，在微处理器与外设之间增，在微处理器与外设之间增加了一条直接的通道，称为局部总线。如加了一条直接的通道，称为局部总线。如PCI（Peripheral Component Interconnect）总线、）总线、AGP（Accelerated Graphics Port）总线就属于局部总线。）总线就属于局部总线。四、外设总线四、外设总线外设总线也称为通信总线，是微型计算机之间或微型计算机外设总线也称为通信总线，是微型计算机之间或微型
7、计算机与外设之间进行信息传输的通道，如用于串行通信的与外设之间进行信息传输的通道，如用于串行通信的RS-232、USB(Universal Serial Bus)和和IEEE1394等。等。11/28/202263.1.5 微型计算机总线的标准化与总微型计算机总线的标准化与总线性能指标线性能指标一、总线的标准化一、总线的标准化不同的总线虽然特性各不相同，但是总线都具有下列一些共同不同的总线虽然特性各不相同，但是总线都具有下列一些共同特性：特性：1、物理特性：物理特性：即总线的物理连接方式，如总线的信号线数、总即总线的物理连接方式，如总线的信号线数、总线的插头线的插头/插座的形状、引脚线的排列方
8、式等。插座的形状、引脚线的排列方式等。2、功能特性功能特性：功能特性描述总线中每一根线的功能，如地址总：功能特性描述总线中每一根线的功能，如地址总线、数据总线、控制总线信号。线、数据总线、控制总线信号。3、电气特性电气特性：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。4、规程特性规程特性：定义各条物理线路的工作规程和时序关系。：定义各条物理线路的工作规程和时序关系。11/28/20227二、总线的性能指标二、总线的性能指标1、总线宽度、总线宽度总线宽度又称总线位宽，是指数据总线的位数，即能同时传送数据的总线宽度又称总线位宽，是指数据总线的位数，即能
9、同时传送数据的二进制位数，单位为位二进制位数，单位为位(bit)，如：，如：IBM PC/XT机采用的是机采用的是8位的位的ISA总线。总线。2、总线频率、总线频率总线频率是总线工作速度的一个重要参数，是总线实际工作的频率，总线频率是总线工作速度的一个重要参数，是总线实际工作的频率，指一秒钟能够传送数据的次数，通常用指一秒钟能够传送数据的次数，通常用MHz表示，如：表示，如：IBM PC/XT的的总线频率为总线频率为4.77MHz；ISA（16位）的总线频率为位）的总线频率为16MHz；PCI（32位）的总线频率为位）的总线频率为33MHz。总线频率越高，工作速度越快。总线频率越高，工作速度越
10、快。3、总线带宽、总线带宽总线带宽又称总线的数据传输率，是指每秒钟总线上可传送的数据总总线带宽又称总线的数据传输率，是指每秒钟总线上可传送的数据总量，通常以量，通常以MB/s为单位。总线带宽由总线的宽度与总线的频率共同为单位。总线带宽由总线的宽度与总线的频率共同决定。决定。总线带宽总线带宽(总线宽度总线宽度/8位位)总线频率总线频率例如：例如：IBM PC/XT的数据总线带宽为的数据总线带宽为8bit4.77MHz/84.77MB/s。11/28/202283.1.6 总线数据传输的过程总线数据传输的过程1、请求总线请求总线：利用总线进行信息传送的主控模块申请总线，以便取得总线控制权。：利用总
11、线进行信息传送的主控模块申请总线，以便取得总线控制权。2、总线仲裁总线仲裁：多个主控模块同时申请总线时，系统做出裁定，把总线的控制权赋予：多个主控模块同时申请总线时，系统做出裁定，把总线的控制权赋予某个主控模块。某个主控模块。静态仲裁静态仲裁-是把总线周期固定划分为若干个时间片，每个主控模块占用其中的一是把总线周期固定划分为若干个时间片，每个主控模块占用其中的一个时间片；如：个时间片；如：USB总线总线 动态仲裁动态仲裁-是在有主控模块请求时，根据事先设定的规则分配总线使用权，如是在有主控模块请求时，根据事先设定的规则分配总线使用权，如PCI3、寻址（目的寻址）：寻址（目的寻址）：某主控模块取
12、得总线控制权后，由该模块进行寻址，通知被某主控模块取得总线控制权后，由该模块进行寻址，通知被访问的模块进行信息传输。访问的模块进行信息传输。4、信息传输信息传输：主控模块与被访问模块之间进行数据传输，根据读写方式确定信息流：主控模块与被访问模块之间进行数据传输，根据读写方式确定信息流向。向。单周期方式单周期方式-是在获得一次总线使用权后只能传输一个数据，如果需要传输多是在获得一次总线使用权后只能传输一个数据，如果需要传输多个数据，就要多次申请使用总线；个数据，就要多次申请使用总线；突发式突发式-是指获得一次总线使用权可以连续进行多个数据的传输，在寻址过程是指获得一次总线使用权可以连续进行多个数
13、据的传输，在寻址过程中，主控模块发送数据块的首地址，后续的数据在首地址的基础上按一定的规则中，主控模块发送数据块的首地址，后续的数据在首地址的基础上按一定的规则寻址，如：寻址，如：PCI总线支持突发数据传输方式，这种方式下总线利用率高。总线支持突发数据传输方式，这种方式下总线利用率高。5、错误检测错误检测：最常用、最简单的错误检测方法是奇偶检验。错误检测结束后，主控：最常用、最简单的错误检测方法是奇偶检验。错误检测结束后，主控模块的有关信息均从系统总线上撤销，让出总线。模块的有关信息均从系统总线上撤销，让出总线。11/28/202293.2 常用系统总线常用系统总线第一代系统总线是以第一代系统
14、总线是以ISA为代表的总线标准；为代表的总线标准；第二代是以第二代是以PCI为代表的总线标准；为代表的总线标准；第三代是以第三代是以PCI Express为代表的总线标准。为代表的总线标准。11/28/2022103.2.1 PC/XT总线总线PC/XT总线专指总线专指IBM 公司公司1981年推出的基于准年推出的基于准16位机位机PC/XT机使用的总线，也称为机使用的总线，也称为8位位ISA总线总线PC/XT总线的特点总线的特点1、PC/XT总线支持总线支持1KB的的I/O地址空间、地址空间、20位存储位存储器地址空间、器地址空间、8位数据存取。位数据存取。2、每个双列扩展槽有、每个双列扩展
15、槽有62个引脚，代表不同信号。个引脚，代表不同信号。3、除满足特殊需要的、除满足特殊需要的12V电源外，其他信号均与电源外，其他信号均与TTL电平兼容。电平兼容。11/28/20221111/28/2022123.2.2 ISA工业标准总线工业标准总线工业标准体系结构工业标准体系结构ISA（Industry Standard Architecture）总线。总线。一、一、16位位ISA总线的特点总线的特点1、总线支持力强总线支持力强，支持，支持64KB的的I/O地址空间、地址空间、24位存储器位存储器地址空间、地址空间、8/16位数据存取、位数据存取、15级硬件中断、级硬件中断、7个个DMA通
16、道通道等。等。2、16位位ISA总线总线是一种多主控是一种多主控（Multi Master）总线总线，可通，可通过系统总线扩充槽中的的信号线实现。除过系统总线扩充槽中的的信号线实现。除CPU外，外，DMA控控制器、刷新控制器和带处理器的智能接口卡都可以成为制器、刷新控制器和带处理器的智能接口卡都可以成为ISA总线的主控设备。总线的主控设备。3、支持支持8种类型的总线周期种类型的总线周期，分别为，分别为8/16位的存储器读周期、位的存储器读周期、8/16位的存储器写周期、位的存储器写周期、8/16位的位的I/O读周期、读周期、8/16位的位的I/O写周期、中断请求和中断响应周期、写周期、中断请求
17、和中断响应周期、DMA周期、存储器刷周期、存储器刷新周期和总线仲裁周期。新周期和总线仲裁周期。11/28/20221311/28/202214即插即用即插即用ISA规范规范即插即用，简称即插即用，简称PnP。就是说，新设备只需简单插入即可。就是说，新设备只需简单插入即可开始运行，不需要用户去拨动开关、插拔跳线以及安装软开始运行，不需要用户去拨动开关、插拔跳线以及安装软件来调整和重新配置系统，即重新配置行为是自动完成的，件来调整和重新配置系统，即重新配置行为是自动完成的，并且对用户是透明的。并且对用户是透明的。为此为此Intel公司和公司和Microsoft公司共同提出了一个即插即用公司共同提出
18、了一个即插即用ISA规范，该规范定义了规范，该规范定义了ISA总线适配器最小实现功能集。总线适配器最小实现功能集。它包括卡控制寄存器、逻辑控制寄存器和逻辑设备配置寄它包括卡控制寄存器、逻辑控制寄存器和逻辑设备配置寄存器等一组寄存器，并定义了一个初始化关键字序列和一存器等一组寄存器，并定义了一个初始化关键字序列和一个分享协议。如果微机的个分享协议。如果微机的BIOS和操作系统均支持和操作系统均支持PnP，则操作系统能够读取支持则操作系统能够读取支持PnP的的ISA适配器的配置数据，适配器的配置数据，也可重新进行配置。也可重新进行配置。11/28/2022153.2.3 PCI外部设备互连总线外部
19、设备互连总线外部设备互连（外部设备互连（Peripheral Component Interconnect，PCI）总线的概念是）总线的概念是Intel公司在公司在1991年下半年提出的，年下半年提出的，PCI总线是当前最流行的总线技术之一。总线是当前最流行的总线技术之一。PCI总线是不依附于某个具体处理器的总线。总线是不依附于某个具体处理器的总线。能支持近能支持近10种类型的外设接口，并能在较高时钟频率下保种类型的外设接口，并能在较高时钟频率下保持高性能。持高性能。PCI总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权，以加速数据传输
20、。总线控制权，以加速数据传输。11/28/202216一、一、PCI总线的特点总线的特点PCI总线的主要参数如下：总线的主要参数如下：总线时钟频率总线时钟频率33MHz/66MHz；最大数据传输速率在时钟频率为最大数据传输速率在时钟频率为33MHz时为时为132MB/s（32位）或位）或264MB/s（64位）；位）；采用与时钟同步的方式；采用与时钟同步的方式；数据总线的宽度为数据总线的宽度为32位位/64位；位；具有与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力；具有与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力；能支持能支持64位寻址能力；位寻址能力；具有完全的多总线主控能力；具有完全的多总线主控能力
21、；能自动识别外设（即插即用功能）；能自动识别外设（即插即用功能）；能实现中断共享等。能实现中断共享等。11/28/202217PCI总线的特点：总线的特点：1、线性突发传输线性突发传输：PCI支持突发的数据传输模式，满足了新型处理器支持突发的数据传输模式，满足了新型处理器高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（Cache）与内存之间的读写速度要求。）与内存之间的读写速度要求。2、多总线主控多总线主控：PCI总线不同于总线不同于ISA总线，其地址总线和数据总线是总线，其地址总线和数据总线是分时复用的。这样减少了接插件的管脚数，便于实现突发数据的传输。分时复用的。这样减少了接插件的管脚数，便于实现突发数据
22、的传输。数据传输时，一个数据传输时，一个PCI设备作为主控设备，而另一个设备作为主控设备，而另一个PCI设备作为从设设备作为从设备。总线上所有时序的产生与控制，都是由主控设备发起的。备。总线上所有时序的产生与控制，都是由主控设备发起的。3、支持总线主控方式和同步总线操作支持总线主控方式和同步总线操作：挂接在：挂接在PCI总线上的设备有总线上的设备有“主控主控”和和“从控从控”两类。两类。PCI总线允许多处理器系统中的任何一个处总线允许多处理器系统中的任何一个处理器或其他有总线主控能力的设备成为总线主控设备。理器或其他有总线主控能力的设备成为总线主控设备。PCI允许微处允许微处理器和总线主控制器
23、同时操作。理器和总线主控制器同时操作。PCI总线是一种同步总线，除了中断总线是一种同步总线，除了中断等少数几个信号外，其他信号与总线时钟的上升沿同步。等少数几个信号外，其他信号与总线时钟的上升沿同步。11/28/20221811/28/2022193.3 常用的外部总线常用的外部总线3.3.1 RS-232总线总线RS-232总线是由美国电子工业联合会（总线是由美国电子工业联合会（Recommended Standard Electronics Industries Association,EIA）与）与Bell公司一起开发的协议，于公司一起开发的协议，于1969年公布并成为串行总线年公布并成
24、为串行总线标准。标准。RS-232的全名是的全名是“数据终端设备（数据终端设备（DTE）和数据通讯设备）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标。该标准规定采用一个准规定采用一个25引脚的引脚的 DB-25连接器，对连接器的每个连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。后来后来IBM-PC机将机将RS-232简化成了简化成了DB-9连接器，并且成为连接器，并且成为事实标准。工业控制的事实标准。工业控制的RS-232口一般只使用口一般只使用RXD、TX
25、D、GND三条线。三条线。11/28/2022203.3.2 IEEE 1394高速总线高速总线IEEE1394的前身在的前身在1986年由年由Apple公司所草拟的公司所草拟的Fire Wire。是为了增加外部多。是为了增加外部多媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400Mbps。一、一、IEEE1394的主要特点的主要特点1、优越的实时性能、优越的实时性能具有两种数据传输模式：同步（具有两种数据传输模式：同步（Synchronous）传输与非同步）传输与非同步（Asynchronous）传输。其中同步传输模
26、式会确保某一连线的频宽，加上高速）传输。其中同步传输模式会确保某一连线的频宽，加上高速的传输速度，能保证图像和声音不会出现时断时续的现象。的传输速度，能保证图像和声音不会出现时断时续的现象。2、连接方便，支持热插拔、即插即用功能、连接方便，支持热插拔、即插即用功能采用设备自动配置技术，允许热插拔（采用设备自动配置技术，允许热插拔（Hot Plug In）和即插即用（）和即插即用（Plug&Play），方便用户使用。此外，），方便用户使用。此外，IEEE1394可自动调整局部拓扑结构，实现网络可自动调整局部拓扑结构，实现网络重构和自动分配重构和自动分配ID。3、总线直接提供电源、总线直接提供电源
27、总线的总线的6芯电缆中有两条是电源线，可向被连接的设备提供芯电缆中有两条是电源线，可向被连接的设备提供410V/1.5A的电源。的电源。不需要为每台设备配置独立的供电系统，并且当设备断电和出现故障时，也不会不需要为每台设备配置独立的供电系统，并且当设备断电和出现故障时，也不会影响整个系统的正常运行。影响整个系统的正常运行。4、通用性强、通用性强允许采用树形或菊花链结构，以级联方式在一个接口上可连接允许采用树形或菊花链结构，以级联方式在一个接口上可连接63个不同种类的设个不同种类的设备。可连接传统外设（如硬盘、光驱、打印机）、多媒体设备（如声卡、视频卡）备。可连接传统外设（如硬盘、光驱、打印机）
28、、多媒体设备（如声卡、视频卡）、电子产品（如数码相机、视频电话）、家用电器（如、电子产品（如数码相机、视频电话）、家用电器（如VCR、HDTV、音响）等。、音响）等。IEEE1394为微机外设和电子产品提供了统一的接口，增强了通用性。为微机外设和电子产品提供了统一的接口，增强了通用性。11/28/202221二、二、IEEE1394电缆及连接电缆及连接早期的早期的IEEE1394定义一个带有定义一个带有6针插头的针插头的6芯电缆来实现设备芯电缆来实现设备间的互连。电缆由两对（间的互连。电缆由两对（4根）信号传送线根）信号传送线TPA/TPA*和和TPB/TPB*、两根电源线、两根电源线VP和和
29、VG，向连接在总线上的设备提，向连接在总线上的设备提供供410V/1.5A的电源。通常的电源。通常6根线按号的顺序采用的颜色分根线按号的顺序采用的颜色分别是白、黑、红、绿、橙和蓝。此外，还有一种不提供电源别是白、黑、红、绿、橙和蓝。此外，还有一种不提供电源的的4针线缆，一般用于移动针线缆，一般用于移动PC机、数码相机等设备机、数码相机等设备。11/28/202222三、三、IEEE1394的主控制器接口的主控制器接口IEEE1394总线定义了总线定义了4个协议层，每层定义了一套相关的服务用于支持个协议层，每层定义了一套相关的服务用于支持配置、总线管理及在应用程序和配置、总线管理及在应用程序和1
30、394协议层之间的通信。协议层之间的通信。1、物理层：物理层：主要提供设备和电缆之间的电气和机械连接，处理数据传输主要提供设备和电缆之间的电气和机械连接，处理数据传输和接收，确保所有设备可以访问总线。根据不同总线的物理介质，将数和接收，确保所有设备可以访问总线。根据不同总线的物理介质，将数据链接层的逻辑信号转换成实际的物理电信号，并提供了保证每次只有据链接层的逻辑信号转换成实际的物理电信号，并提供了保证每次只有一种设备传输数据的仲裁服务。一种设备传输数据的仲裁服务。2、链路层链路层：提供同步和异步模式下的数据包确认、定址、数据校验及数：提供同步和异步模式下的数据包确认、定址、数据校验及数据分帧
31、等。该层主要完成数据的编址、校验和数据包的制作。据分帧等。该层主要完成数据的编址、校验和数据包的制作。3、交换层交换层：只处理异步数据包，定义了请求应答协议，用以执行总线传：只处理异步数据包，定义了请求应答协议，用以执行总线传输。该层支持对异步传输协议的读输。该层支持对异步传输协议的读/写和锁定，读命令使接收端向发送写和锁定，读命令使接收端向发送端返回数据，写命令使发送端发送数据到接收端，锁定命令综合了读端返回数据，写命令使发送端发送数据到接收端，锁定命令综合了读/写两种功能。写两种功能。4、串行总线管理：串行总线管理：提供全部总线的控制功能，包括确保向所有总线连接提供全部总线的控制功能，包括
32、确保向所有总线连接设备的电力供应、优化定时机制、分配同步通道设备的电力供应、优化定时机制、分配同步通道ID、处理基本错误提示、处理基本错误提示等。等。11/28/2022233.3.3 USB通用串行总线通用串行总线USB（Universal Serial Bus）通用串行总线是由）通用串行总线是由Intel、Microsoft、Compaq、IBM、NEC、DEC等多家公司共同开发的一种新的外设连接技术。等多家公司共同开发的一种新的外设连接技术。一、一、USB总线的主要性能特点总线的主要性能特点1、使用方便使用方便可以连接多个不同的设备，支持热插拔和即插即用功能。可以连接多个不同的设备，支持
33、热插拔和即插即用功能。2、传输速度快传输速度快在速度方面，在速度方面，USB支持三种信道速度：低速（支持三种信道速度：低速（low speed）1.5MB/s，全速，全速（full speed）12MB/s以及高速（以及高速（high speed）480MB/s。具备。具备USB功能的功能的PC都支持低速和全速，高速则需要主机支持都支持低速和全速，高速则需要主机支持USB2.0。3、连接灵活连接灵活连接方式既可以使用串行连接，也可以使用连接方式既可以使用串行连接，也可以使用USB集线器把多个集线器把多个USB设备连接在设备连接在一起。从理论上来说，可以连接一起。从理论上来说，可以连接127个个
34、USB设备，每个外设电缆长度可达设备，每个外设电缆长度可达5米。米。USB还可智能识别还可智能识别USB链上的外围设备的接入或拆卸。链上的外围设备的接入或拆卸。4、独立供电独立供电USB总线使用一个总线使用一个4针的标准插头，其中有两针是电源线，可为低功耗装置提针的标准插头，其中有两针是电源线，可为低功耗装置提供供+5V电源。电源。11/28/202224二、二、USB总线的接口信号总线的接口信号引脚号引脚号信号名称信号名称1+5V2D3D+4地地线线11/28/202225三、三、USB的总线拓扑结构和连接形式的总线拓扑结构和连接形式USB总线的拓扑结构是一种多层星形结构总线的拓扑结构是一种
35、多层星形结构，每个星形的中心是一个集线器，每个星形的中心是一个集线器，一个集线器可以有一个集线器可以有27个端口，每个端口都可以连接一个功能设备或一个端口，每个端口都可以连接一个功能设备或一个集线器。所有的连接都是点对点。个集线器。所有的连接都是点对点。USB设备可以划分为两大类设备可以划分为两大类：集线器（：集线器（Hub）和功能部件（）和功能部件（Function）。）。只有集线器才能提供附加的只有集线器才能提供附加的USB接入点，功能部件则为主机提供附加的接入点，功能部件则为主机提供附加的功能。有些功能。有些USB复合设备既是功能部件，也可以提供集线器功能。复合设备既是功能部件，也可以提
36、供集线器功能。USB是一个主从式总线协议是一个主从式总线协议，即在，即在USB总线上只有一个主控模块（即主机）总线上只有一个主控模块（即主机）和若干个从设备（即和若干个从设备（即USB设备）。主机对设备）。主机对USB总线拥有绝对的主控权，总线拥有绝对的主控权，总线上的一切数据传输都由主机控制。总线上的一切数据传输都由主机控制。11/28/202226五、五、USB的传输方式的传输方式1、等时（、等时（Isochronous）传输方式）传输方式以固定的传输速率，连续不断地在主机与以固定的传输速率，连续不断地在主机与USB设备之间传输数据，主要用来连接设备之间传输数据，主要用来连接需要连续传输数
37、据、且对数据的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备，需要连续传输数据、且对数据的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备，如麦克风、电话等。在数据发生错误时，如麦克风、电话等。在数据发生错误时，USB并不处理这些错误，而是继续传送并不处理这些错误，而是继续传送新的数据。新的数据。2、控制（、控制（Control）传输方式）传输方式主要用于命令主要用于命令/状态操作。它是由主机软件发起的请求状态操作。它是由主机软件发起的请求/响应通信过程，具有突发响应通信过程，具有突发性、非周期性等特点。它包括设备控制指令、设备状态查询以及确认命令。当性、非周期性等特点。它包括设备控制指令、设备状态查询以及
38、确认命令。当USB设备收到这些数据和命令后，将依据先进先出的原则处理到达的数据。设备收到这些数据和命令后，将依据先进先出的原则处理到达的数据。3、中断（、中断（Interrupt）传输方式）传输方式主要用于向主机通知设备的服务请求。它是由设备发起的通信，具有数据量小、主要用于向主机通知设备的服务请求。它是由设备发起的通信，具有数据量小、非周期性、低频率、延时固定等特点。该方式是单向的，适合于数据传输量小、非周期性、低频率、延时固定等特点。该方式是单向的，适合于数据传输量小、数据需及时处理的实时传输系统，如键盘、鼠标等低速设备。数据需及时处理的实时传输系统，如键盘、鼠标等低速设备。4、批量（、批量（Bulk）传输方式）传输方式主要用于要求传输正确无误、可以利用任何可用带宽进行传输，或可以延迟到有主要用于要求传输正确无误、可以利用任何可用带宽进行传输，或可以延迟到有可以利用的带宽时再进行数据的传输，具有非周期性和突发性的特点，适合大量可以利用的带宽时再进行数据的传输，具有非周期性和突发性的特点，适合大量传输数据的场合、以及无带宽和间隔时间限制的情况。通常用于打印机、扫描仪、传输数据的场合、以及无带宽和间隔时间限制的情况。通常用于打印机、扫描仪、调制解调器、数字音响等不定期传输大量数据的中速设备。调制解调器、数字音响等不定期传输大量数据的中速设备。11/28/202227