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第六章 总线

第六章 总线. 主 要 内 容. 总线的基本概念 系统总线 外部总线. 总 线 的 基 本 概 念. 总线分类 局部总线、系统总线、外部总线 总线信号分类 数据总线、地址总线、控制总线 总线性能参数 总线时钟频率、总线宽度、总线传输速率 总线标准 机械结构规范、功能结构规范、电气规范 总线发展趋势. 系 统 总 线. ISA 总线 特点：

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第六章 总线

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Presentation Transcript

  1. 第六章 总线

  2. 主 要 内 容 总线的基本概念 系统总线 外部总线

  3. 总 线 的 基 本 概 念 总线分类 局部总线、系统总线、外部总线 总线信号分类 数据总线、地址总线、控制总线 总线性能参数 总线时钟频率、总线宽度、总线传输速率 总线标准 机械结构规范、功能结构规范、电气规范 总线发展趋势

  4. 系 统 总 线 ISA总线 特点： 8位ISA扩展I/O插槽由62个引脚组成，用于8位的插卡；8/16位的扩展插槽除了具有一个8位62线的连接器外，还有一个附加的36线连接器，这种扩展I/O插槽既可支持8位的插卡，也可支持16位插卡。

  5. 系 统 总 线 ISA总线 性能指标： ·I/O地址空间0100H～03FFH ·24位地址线可直接寻址的内存容量为16MB ·8/16位数据线 ·62+36引脚 ·最大位宽16位 ·最高时钟频率8MHZ ·最大稳态传输率16MB/S ·中断功能 ·DMA通道功能 ·开放式总线结构，允许多个CPU共享系统资源

  6. 系 统 总 线 ISA总线 总线信号： 1、地址信号 A0～A19（I/O）：20位系统地址总线，用于寻址系统内的存储器和I/O接口设备。在存储器和I/O端口读写等总线周期中，该地址总线由CPU驱动，寻址能力是1MB。 LA17～LA23（I/O）：新增的地址线，其中的LA20～LA23是高位地址线，寻址能力提高到16MB。LA21～LA23将总线上的A17～A19从复用引脚分离出来，提高了传输速率。 2、数据信号 D0～D7（I/O），SD8～SD15（I/O）：系统数据总线。原PC数据总线D0～D7为低８位，ISA总线又增加SD8～SD15高8位。

  7. 系 统 总 线 ISA总线 3、控制信号 （1） （I/O）、 （O）：存储器读命令。 （2） (I/O）、 （O）：存储器写命令。 （3） （I/O）、 （I/O）：I/O读命令和I/O写命令。 （4） （I）、 （I）：存储器16位片选信号和I/O16位片选信号。 （5） （I）：零等待状态。 （6）I/O CHRDY（I）：I/O通道就绪。 （7） （I）：此信号由具备主控能力的接口卡驱动，并与DRQ信号一起使用接口卡的DRQ得到确认（DACK有效）后才驱动，随后该板保持对总线的控制直到无效。 （8） （I）：I/O用通道检查信号。此信号表明接口插件板出现奇偶错误，并向CPU提出不可屏蔽中断请求。 （9）RESET（O）：复位信号。此信号使各部件置于初始状态。

  8. 系 统 总 线 ISA总线 （10） （I/O）：刷新信号。输出低电平时启动外部RAM刷新周期。当它作为输入信号时，将从外设驱动刷新周期。 （11）BALE（O）：地址锁存允许信号。其下降沿用来锁存地址。 （12）BCLK（O）：总线时钟信号。 （13）OSC（O）：振荡器信号。 （14）AEN（O）：地址允许信号。表明正处于DMA控制周期中，此信号可用来在DMA期间禁止I/O端口的地址译码。 （15）SBHE（I/O）：总线高字节允许。表示数据的高字节在总线SD8～SD15上传送。16位设备用SBHE信号控制数据总线缓冲器与SD8～SD15的连接。

  9. 系 统 总 线 ISA总线 4、中断信号 IRQ3～IRQ7、IRQ9～IRQ12、IRQ14～IRQ15（I）：中断请求信号。中断优先级顺序（从高到低）依次是IRQ9，IRQ10～IRQ12，IRQ14～IRQ15， IRQ3～ IRQ7。 5、DMA信号 （1）DRQ0～DRQ3、DRQ5～DRQ7（I）：DMA请求信号。由I/O设备提出，以便得到DMA服务。其中，DRQ0优先级最高，DRQ7，优先级最低。DRQ0～ DRQ3用于8位DMA传输，DRQ5～ DRQ7，用于16位DMA传输。

  10. 系 统 总 线 ISA总线 （2） ～ 、 ～ （O）：对应以上DMA请求的DMA应答信号。 （3）T/C（O）：DMA计数结束。 在任何一个DMA通道计数器达到程序已设定的计数值时发出此信号。 6、电源线和地线 ＋12V，－12V，＋5V，－5V，4个GND。

  11. 系 统 总 线 EISA总线 .开放式结构。EISA和ISA兼容，现有的ISA扩充板可以用于EISA总线上. ·32位地址域直接寻址范围为4GB ·32位数据线，最大时钟频率8.3MHz ·最大传输率33MB/S  EISA插槽由于要与ISA和EISA插卡兼容，因此在结构上和以往的插槽不同，采用了双层结构。

  12. 系 统 总 线 VESA总线 VESA（video electronic standard association）总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为VL（VESA Local Bus）总线。 它定义了32位数据线，且可通过扩展槽扩展到64位，使用33MHz时钟频率，最大传输率达132MB/S，可与CPU同步工作。是一种高速、高效的局部总线，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。

  13. 系 统 总 线 PCI总线 PCI（peripheral component interconnect）总线是Intel公司推出的外围设备互连总线，是另一种局部总线规范。 PCI总线的主要性能： ·支持10台外设 ·总线时钟频率33.3MHz/66MHz ·最大数据传输速率133MB/s ·时钟同步方式 ·与CPU及时钟频率无关 ·总线宽度32位（5V）/64位（3.3V） ·能自动识别外设 ·特别适合与Intel的CPU协同工作

  14. 外 部 总 线 RS-232-C总线 美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。 RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。 RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

  15. 外 部 总 线 RS-232-C总线 1、RS-232-C电气特性 （1）信号逻辑电平 在TXD和RXD上：逻辑1(MARK)=－3V～－15V  逻辑0(SPACE)=+3V～ 15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压）=－3V～－15V 。 （2）信号电平转换 常用芯片MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。

  16. 外 部 总 线 RS-232-C总线 （3）信号的传输速率 RS-232-C标准允许信号传输速率在0～20000bps之间。在实际使用中被限制在19200bps以内。 2、RS-232-C机械特性 RS-232C标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，介绍如下：

  17. 外 部 总 线 2、RS-232-C机械特性 联络控制信号线 数据装置准备好（Data set ready-DSR） 数据终端准备好（Data set ready-DTR） 请求发送（Request to send-RTS） 允许发送（Clear to send-CTS） 接收线信号检出（Received Line detection-RLSD） 振铃指示（Ringing-RI）

  18. 外 部 总 线 2、RS-232-C机械特性 数据发送与接收线： 发送数据（Transmitted data-TXD） 接收数据（Received data-RXD） 地线有两根线SG、PG 3、RS-232-C接口的连接方式 RS-232-C接口既可以用于同步通信，也可以用于异步通信。当传输距离较远时，两个数据终端设备（如一台计算机与一台终端）需要通过MODEM相连。但当相距较近时，不需要MODEM，就成了两个DTE通过RS-232-C接口直接相连。这时需要做一条通信电缆来连接两个数据终端设备。

  19. 外 部 总 线 左边的接线方法是零MODEM方式的简单连法，只要任何一方自身请求发送有效和数据终端就绪有效，即可实现发送和接收。 右边的接线方法是按照RS-232-C标准定义的控制MODEM的规则进行引脚连接的，双方的DTE仍以为与自己一侧的DCE在通讯，其实双方DTE都跳过了DCE，而实现异步通信。

  20. 外 部 总 线 RS-485总线 适用范围：通信距离为几十米到上千米 特性： 采用平衡发送和差分接收 采用半双工工作方式 用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。 应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

  21. 外 部 总 线 RS-485总线 性能指标： （1）机械特性 采用RS－232/ RS－485连接器（如ADAM4520）将PC串口RS2232信号转换成RS-485信号，或接入TTL/RS-485转换器（如MAX485）将I/O接口芯片TTL电平信号转换成RS—485信号，进行远距离高速双向串行通信。 （2）电气特性 信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1” 。 （3）功能特性 RS－485总线的数据链路协议，除有的采用符合ISO高级数据链路控制协议（High Data Link Control—HDLC）的数据链路处理器件或专有接口器件执行外，多数是参照HDLC或其他一些标准自行定义而成，由此可组建经济实用型工业局域网。

  22. 外 部 总 线 IEEE-488总线－并行总线接口标准 特性：（1）设备总线：总线上所连接的设备包括计算机在内，最多不超过15台。 （2）传输距离：互连电缆的传输路经总长度不超过20米。 （3）传输速度：信号传输速度一般为500KB/S，最大传输速度为1MB/S。 （4）信息传输方式：并行总线，数据采用位并行，字节串行的传输方式。每一个字节的传输均采用三条通信联络线进行（即所谓三线握手），以保证异步通信的可靠性。 （5）信号逻辑：总线上的信息采用负逻辑进行，低电平≤＋0.8V对应“1”，高电平≥＋2.0V对应“0”。

  23. 外 部 总 线 USB总线－串行总线接口标准 通用串行总线USB（universal serial bus）是一种标准的连接接口，允许不必重新配置规划系统。 特性： （1）快速： （2）即插即用与热插拔的特性，能自动检测与配置系统的资源。 （3）USB接口采用了统一的接口规范 （4）为外设提供电源  （5）USB最多可以连接127个接口设备。

  24. 外 部 总 线 USB总线－串行总线接口标准 USB系统拓扑结构 ： 一般分为三个主要的部分： USB主机控制器／根集线器（HOST CONTROLLER/ROOT HUB）； USB集线器（USB HUBS）； USB设备（USB DEVICES）。；

  25. 外 部 总 线

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