總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

1、2021/3/111第第1111章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 2021/3/112教學(xué)目的和要求教學(xué)目的和要求 通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握微機(jī)通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握微機(jī)總總線線和和接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)的的基本概念基本概念，掌握主要，掌握主要總線總線及主要及主要接口接口的的性能指標(biāo)性能指標(biāo)和和特點(diǎn)特點(diǎn)。熟悉。熟悉RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，為今后開發(fā)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，為今后開發(fā)RS-232C串行通信奠定良好的基礎(chǔ)。了解串行通信奠定良好的基礎(chǔ)。了解PCI總線總線和通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)和通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)USB的基本知識(shí)的基本知識(shí) 2021/3/113重點(diǎn)v 總線總線與與接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)的基本概

2、念的基本概念 v PCI總線總線等幾種典型總線等幾種典型總線v RS-232C串行通信接口及通用外設(shè)接串行通信接口及通用外設(shè)接口標(biāo)口標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)USB的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)知識(shí) 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 2021/3/114難點(diǎn)v PCI總線總線結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) v USB的系統(tǒng)組成、傳輸類型、交換的包的系統(tǒng)組成、傳輸類型、交換的包格式格式 v 其他總線的組成與原理其他總線的組成與原理 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 2021/3/11511.1 總線和接口標(biāo)準(zhǔn)的基本概念總線和接口標(biāo)準(zhǔn)的基本概念 11.1.1總線的基本概念與分類總線的基本概念與分類 一、一、基本概念基本概念 總線總線 總線總線是指一組進(jìn)行互連

3、和傳輸信息的信號(hào)線，是指一組進(jìn)行互連和傳輸信息的信號(hào)線，這組信號(hào)線一般都包括這組信號(hào)線一般都包括地址線地址線、數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線、控制線控制線、電源線電源線等幾種信號(hào)線。等幾種信號(hào)線。微型機(jī)系統(tǒng)所使用的芯片微型機(jī)系統(tǒng)所使用的芯片內(nèi)部、電路插件板元器件之間、系統(tǒng)各插件板之內(nèi)部、電路插件板元器件之間、系統(tǒng)各插件板之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連線，都由各自的總線把間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連線，都由各自的總線把各部分組織起來，從而組成一個(gè)能彼此傳輸信息各部分組織起來，從而組成一個(gè)能彼此傳輸信息和對(duì)信息進(jìn)行加工處理的整體和對(duì)信息進(jìn)行加工處理的整體2021/3/116 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)是指國(guó)際工業(yè)界正式公布或推是指國(guó)際工

4、業(yè)界正式公布或推薦的把各種不同的模塊組成薦的把各種不同的模塊組成微微機(jī)系統(tǒng)時(shí)必機(jī)系統(tǒng)時(shí)必須遵守的規(guī)范。具體來講，須遵守的規(guī)范。具體來講，它是指芯片之它是指芯片之間，插件板之間及微機(jī)系統(tǒng)之間，通過總間，插件板之間及微機(jī)系統(tǒng)之間，通過總線進(jìn)行連接和傳輸信息時(shí)，應(yīng)遵守的一些線進(jìn)行連接和傳輸信息時(shí)，應(yīng)遵守的一些協(xié)議和規(guī)范協(xié)議和規(guī)范 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)2021/3/117 總線標(biāo)準(zhǔn)一般包括硬件和軟件兩方面總線標(biāo)準(zhǔn)一般包括硬件和軟件兩方面的內(nèi)容的內(nèi)容。硬件方面硬件方面主要有總線的信號(hào)線主要有總線的信號(hào)線定義、時(shí)鐘頻率、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、仲裁及配定義、時(shí)鐘頻率、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、仲裁及配置、電氣規(guī)范、機(jī)械規(guī)范等方面的內(nèi)容，置

5、、電氣規(guī)范、機(jī)械規(guī)范等方面的內(nèi)容，軟件方面軟件方面主要有總線協(xié)議、驅(qū)動(dòng)程序和主要有總線協(xié)議、驅(qū)動(dòng)程序和管理程序等。管理程序等?？偩€標(biāo)準(zhǔn)為總線標(biāo)準(zhǔn)為微型機(jī)微型機(jī)系統(tǒng)中系統(tǒng)中各模塊的互連提供了一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各模塊的互連提供了一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為接口的軟、硬件設(shè)計(jì)者和開發(fā)應(yīng)用者為接口的軟、硬件設(shè)計(jì)者和開發(fā)應(yīng)用者提供了方便提供了方便 2021/3/118（1）總線標(biāo)準(zhǔn)的最重要特點(diǎn)是公用性。具有相同）總線標(biāo)準(zhǔn)的最重要特點(diǎn)是公用性。具有相同總線的不同功能的模塊都可以掛接到總線上，共總線的不同功能的模塊都可以掛接到總線上，共享總線，擴(kuò)充性能好享總線，擴(kuò)充性能好 （2）信號(hào)一般以并行方式傳輸，傳輸速率快）信號(hào)

6、一般以并行方式傳輸，傳輸速率快 （3）一般在微機(jī)主板上以多個(gè)擴(kuò)展插槽形式提供）一般在微機(jī)主板上以多個(gè)擴(kuò)展插槽形式提供 （4）所定義的信號(hào)線種類齊全。一般都有分離的）所定義的信號(hào)線種類齊全。一般都有分離的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線數(shù)據(jù)線、地址線和控制線 總線標(biāo)準(zhǔn)的一般特點(diǎn)總線標(biāo)準(zhǔn)的一般特點(diǎn)2021/3/1192021/3/1110二、總線的分類二、總線的分類 (5(5類類) ) 片內(nèi)總線片內(nèi)總線 片內(nèi)總線片內(nèi)總線也稱為也稱為CPUCPU總線，它是位于微總線，它是位于微處理器內(nèi)部的總線，是處理器內(nèi)部的總線，是ALUALU及各種寄存器等及各種寄存器等功能單元之間的通路功能單元之間的通路2021/3/11

7、11 元件級(jí)總線元件級(jí)總線 元件級(jí)總線元件級(jí)總線也稱為片間總線。該總線限制也稱為片間總線。該總線限制在一塊電路板內(nèi)，它是實(shí)現(xiàn)板內(nèi)各元器件相互在一塊電路板內(nèi)，它是實(shí)現(xiàn)板內(nèi)各元器件相互連接的信號(hào)線。片間總線通常包括地址線、數(shù)連接的信號(hào)線。片間總線通常包括地址線、數(shù)據(jù)線和控制線等，是各種總線中速度最快、效據(jù)線和控制線等，是各種總線中速度最快、效益最高、功能最直接的總線。一般指益最高、功能最直接的總線。一般指CPUCPU引腳沒引腳沒有經(jīng)過組合、驅(qū)動(dòng)隔離，而被直接引用的信號(hào)有經(jīng)過組合、驅(qū)動(dòng)隔離，而被直接引用的信號(hào)線線 二、總線的分類二、總線的分類 (5(5類類)()(續(xù)一）續(xù)一）2021/3/1112

8、通信總線通信總線 通信總線通信總線也叫外部總線，是微機(jī)系統(tǒng)之間或也叫外部總線，是微機(jī)系統(tǒng)之間或微機(jī)系統(tǒng)與通信設(shè)備之間進(jìn)行通信的一組信號(hào)線。微機(jī)系統(tǒng)與通信設(shè)備之間進(jìn)行通信的一組信號(hào)線。如串行通信采用的如串行通信采用的RS-232-CRS-232-C、RS-485RS-485總線，微總線，微機(jī)與智能儀器之間通信采用的機(jī)與智能儀器之間通信采用的IEEE488IEEE488、VXIVXI總總線以及最近流行和正在迅速發(fā)展的用于微機(jī)與外線以及最近流行和正在迅速發(fā)展的用于微機(jī)與外部設(shè)備之間進(jìn)行通信的部設(shè)備之間進(jìn)行通信的USBUSB通用串行總線等。這通用串行總線等。這些通信總線的特點(diǎn)更符合接口標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，因此

9、，些通信總線的特點(diǎn)更符合接口標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，因此，常稱為接口標(biāo)準(zhǔn)常稱為接口標(biāo)準(zhǔn)二、總線的分類二、總線的分類 (5(5類類)()(續(xù)二）續(xù)二）2021/3/1113 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線也叫板級(jí)總線或標(biāo)準(zhǔn)總線，它也叫板級(jí)總線或標(biāo)準(zhǔn)總線，它主要用于微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各插件板之間進(jìn)行主要用于微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各插件板之間進(jìn)行連接和傳輸信息，是微機(jī)系統(tǒng)最重要的一連接和傳輸信息，是微機(jī)系統(tǒng)最重要的一種總線，一般在主板上做成擴(kuò)展插槽形式。種總線，一般在主板上做成擴(kuò)展插槽形式。如如ISA總線構(gòu)成了總線構(gòu)成了IBM PC/AT微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng) 二、總線的分類二、總線的分類 (5(5類類)()(續(xù)三）續(xù)三）202

10、1/3/1114 局部總線局部總線 局部總線局部總線是介于是介于CPUCPU總線和系統(tǒng)總線之間的一級(jí)總總線和系統(tǒng)總線之間的一級(jí)總線，是目前高檔微機(jī)中常采用的一種重要總線。它的線，是目前高檔微機(jī)中常采用的一種重要總線。它的兩側(cè)分別由橋芯片連接，分別面向兩側(cè)分別由橋芯片連接，分別面向CPUCPU總線和系統(tǒng)總線，總線和系統(tǒng)總線，但局部總線離但局部總線離CPUCPU總線更近一些。采用局部總線的優(yōu)點(diǎn)總線更近一些。采用局部總線的優(yōu)點(diǎn)在于一些高速外設(shè)通過局部總線和在于一些高速外設(shè)通過局部總線和CPUCPU總線直接連接，總線直接連接，而不必象早期的微機(jī)中那樣將高速外設(shè)和慢速外設(shè)統(tǒng)而不必象早期的微機(jī)中那樣將高速

11、外設(shè)和慢速外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)掛在較慢的系統(tǒng)總線上，從而可以顯著提高數(shù)據(jù)傳統(tǒng)掛在較慢的系統(tǒng)總線上，從而可以顯著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎统浞职l(fā)揮輸?shù)乃俾屎统浞职l(fā)揮CPUCPU高速的優(yōu)勢(shì)高速的優(yōu)勢(shì)二、總線的分類二、總線的分類 (5(5類類)()(續(xù)四）續(xù)四）2021/3/1115二、總線的分類二、總線的分類 (5(5類類)()(續(xù)五）續(xù)五）局部總線又可分專用局部總線、局部總線又可分專用局部總線、VLVL總總線（線（486486機(jī)中采用）、機(jī)中采用）、PCIPCI總線總線3 3種。其中種。其中前兩種已很少用或不用，目前微機(jī)系統(tǒng)前兩種已很少用或不用，目前微機(jī)系統(tǒng)中的局部總線主要是指中的局部總線主要是指PCIPCI總線

12、，它是一總線，它是一種先進(jìn)的局部總線標(biāo)準(zhǔn)種先進(jìn)的局部總線標(biāo)準(zhǔn)2021/3/111611.1.2接口標(biāo)準(zhǔn)與接口標(biāo)準(zhǔn)的分類接口標(biāo)準(zhǔn)與接口標(biāo)準(zhǔn)的分類 一、一、基本概念基本概念 接口接口 所謂所謂接口接口就是微處理器與外圍設(shè)備之間的就是微處理器與外圍設(shè)備之間的連接電路，它是兩者之間進(jìn)行信息交換時(shí)的必連接電路，它是兩者之間進(jìn)行信息交換時(shí)的必要通路，不同的外設(shè)有不同的輸入要通路，不同的外設(shè)有不同的輸入/輸出接口輸出接口電路。例如，鍵盤輸入有鍵盤接口電路，電路。例如，鍵盤輸入有鍵盤接口電路，CRT顯示器有顯示器輸出接口電路，打印機(jī)也有打顯示器有顯示器輸出接口電路，打印機(jī)也有打印輸出接口電路等等印輸出接口電路

13、等等2021/3/1117接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)是指外設(shè)接口的是指外設(shè)接口的規(guī)范規(guī)范和和定義定義，它涉及外設(shè)接口的信號(hào)線定義、傳輸速率、它涉及外設(shè)接口的信號(hào)線定義、傳輸速率、傳輸方向、拓樸結(jié)構(gòu)、電氣和機(jī)械特性等傳輸方向、拓樸結(jié)構(gòu)、電氣和機(jī)械特性等方面方面 接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)2021/3/1118（1 1）接口標(biāo)準(zhǔn)的最大特點(diǎn)是專用性，一般情況下）接口標(biāo)準(zhǔn)的最大特點(diǎn)是專用性，一般情況下是一種接口只連接一類設(shè)備，不能混用是一種接口只連接一類設(shè)備，不能混用（2 2）一般在機(jī)箱外，以插頭或插座形式提供）一般在機(jī)箱外，以插頭或插座形式提供（3 3）信號(hào)傳輸形式既有并行傳輸又有串行傳輸）信號(hào)傳輸形式既有并行傳輸又有

14、串行傳輸（4 4）定義信號(hào)線較少，且種類不多）定義信號(hào)線較少，且種類不多 接口標(biāo)準(zhǔn)的一般特點(diǎn)接口標(biāo)準(zhǔn)的一般特點(diǎn)2021/3/11192021/3/1120 “7”“7”號(hào)和號(hào)和“9”9”號(hào)位置都是號(hào)位置都是USBUSB接口。它也是一種串行接口。它也是一種串行接口，目前最新的標(biāo)準(zhǔn)是接口，目前最新的標(biāo)準(zhǔn)是2.02.0版，理論傳輸速率可達(dá)版，理論傳輸速率可達(dá)480480MB/s/s。目前許多上設(shè)都采用這種設(shè)備接口，如。目前許多上設(shè)都采用這種設(shè)備接口，如Modem、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等。它的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)據(jù)傳輸速打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等。它的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)據(jù)傳輸速率高、支持即插即用、支持熱撥插、無(wú)需專

15、用電源、支持率高、支持即插即用、支持熱撥插、無(wú)需專用電源、支持多設(shè)備無(wú)多設(shè)備無(wú)PCPC獨(dú)立連接等獨(dú)立連接等 “8”8” : :IEEE 1394 1394接口，接口，1.6GB/s1.6GB/s的傳輸速率。即插的傳輸速率。即插即用、熱撥插。使用費(fèi)比較高，目前仍受到許多限制，只即用、熱撥插。使用費(fèi)比較高，目前仍受到許多限制，只是在一些高檔設(shè)備中應(yīng)用普遍，如數(shù)碼相機(jī)、高檔掃描儀是在一些高檔設(shè)備中應(yīng)用普遍，如數(shù)碼相機(jī)、高檔掃描儀等等 “10”10”號(hào)位置是指雙絞以太網(wǎng)線接口，也稱之為號(hào)位置是指雙絞以太網(wǎng)線接口，也稱之為“RJ- -4545接口接口”。這要主板集成了網(wǎng)卡才會(huì)提供的，它是用于網(wǎng)。這要主板

16、集成了網(wǎng)卡才會(huì)提供的，它是用于網(wǎng)絡(luò)連接的雙絞網(wǎng)線與主板中集成的網(wǎng)卡進(jìn)行連接絡(luò)連接的雙絞網(wǎng)線與主板中集成的網(wǎng)卡進(jìn)行連接2021/3/1121二、接口標(biāo)準(zhǔn)的分類二、接口標(biāo)準(zhǔn)的分類 接口標(biāo)準(zhǔn)的分類方法也較多，根據(jù)所連設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)的分類方法也較多，根據(jù)所連設(shè)備的性質(zhì)及功能，一般分為以下備的性質(zhì)及功能，一般分為以下5 5種種 圖形顯示接口標(biāo)準(zhǔn)圖形顯示接口標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)串并行接口標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)串并行接口標(biāo)準(zhǔn) 外存設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)外存設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn) 通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試儀器接口標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器接口標(biāo)準(zhǔn) 2021/3/1122 圖形顯示接口標(biāo)準(zhǔn)圖形顯示接口標(biāo)準(zhǔn) 支持圖形顯示卡的接口標(biāo)準(zhǔn)。如高速顯示的支持圖形顯示卡的

17、接口標(biāo)準(zhǔn)。如高速顯示的新型接口標(biāo)準(zhǔn)新型接口標(biāo)準(zhǔn)AGPAGP 傳統(tǒng)串并行接口標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)串并行接口標(biāo)準(zhǔn) 它是微機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行串行和并行輸入輸出的它是微機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行串行和并行輸入輸出的端口。如端口。如RS-232-CRS-232-C、RS-485RS-485、I I2 2C C、IEEE1284IEEE1284）等接口標(biāo)準(zhǔn)等接口標(biāo)準(zhǔn) 外存設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)外存設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn) 支持硬盤、光盤、支持硬盤、光盤、CD-ROMCD-ROM和磁帶等存儲(chǔ)介質(zhì)和磁帶等存儲(chǔ)介質(zhì)的接口標(biāo)準(zhǔn)，如的接口標(biāo)準(zhǔn)，如IDEIDE和和SCSISCSI接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)2021/3/1123 通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn) 支持多種新型外設(shè)的

18、通用型接口標(biāo)準(zhǔn)。如支持多種新型外設(shè)的通用型接口標(biāo)準(zhǔn)。如USBUSB、IEEE1394IEEE1394等，如前所述，它們常被叫做外等，如前所述，它們常被叫做外設(shè)總線是因?yàn)檫@些接口標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)具備了總線的設(shè)總線是因?yàn)檫@些接口標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)具備了總線的一些特征，還具有一些網(wǎng)絡(luò)特性一些特征，還具有一些網(wǎng)絡(luò)特性 測(cè)試儀器接口標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器接口標(biāo)準(zhǔn) 提供和一些測(cè)試儀器儀表相連接的接口標(biāo)提供和一些測(cè)試儀器儀表相連接的接口標(biāo)準(zhǔn)。如準(zhǔn)。如IEEE-488IEEE-488和和VXIVXI接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn) 2021/3/112411.1.3總線的組成及性能指標(biāo)總線的組成及性能指標(biāo) 一、總線的組成一、總線的組成 總線總線按信號(hào)類

19、型或功能一般可分為以下按信號(hào)類型或功能一般可分為以下五種五種 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線一般為一般為雙向三態(tài)，雙向三態(tài)，用來傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)用來傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線的寬度（據(jù)總線的寬度（位數(shù)位數(shù)）反映了總線傳輸數(shù)據(jù)的速率）反映了總線傳輸數(shù)據(jù)的速率 地址總線地址總線 地址總線地址總線一般為一般為單向三態(tài)單向三態(tài)，用來傳輸?shù)刂沸畔?，用來傳輸?shù)刂沸畔?，地址線的位數(shù)決定了微機(jī)系統(tǒng)的尋址范圍地址線的位數(shù)決定了微機(jī)系統(tǒng)的尋址范圍2021/3/1125控制總線控制總線用來傳輸用來傳輸控制控制或或狀態(tài)信號(hào)狀態(tài)信號(hào)。它根據(jù)使用條件。它根據(jù)使用條件不同，有的為不同，有的為單向單向，有的為，有的為雙向傳輸雙向傳輸

20、，有的是，有的是三態(tài)三態(tài)，有的是有的是非三態(tài)非三態(tài)。控制總線代表了總線的控制能力?？刂瓶偩€代表了總線的控制能力 電源和地線電源和地線 電源電源和和地線地線是總線中不可缺少的，它決定了是總線中不可缺少的，它決定了總線使用的電源種類，地線分布及用法總線使用的電源種類，地線分布及用法 備用線備用線 備用線備用線主要是留作功能擴(kuò)充和用戶的特殊要主要是留作功能擴(kuò)充和用戶的特殊要求使用求使用 控制總線控制總線2021/3/1126二、總線的性能指標(biāo)二、總線的性能指標(biāo) 總線寬度總線寬度 總線寬度總線寬度是指一次可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的是指一次可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)位數(shù)，單位為位單位為位(bit) 總線頻率總線頻率

21、 它是指總線在每秒鐘內(nèi)能傳輸數(shù)據(jù)的它是指總線在每秒鐘內(nèi)能傳輸數(shù)據(jù)的次數(shù)次數(shù)，單位為單位為MHz。如。如ISA的總線頻率為的總線頻率為8MHz，而，而PCI總線有總線有33.3MHz、66.6MHz兩種總線頻率兩種總線頻率 2021/3/1127傳輸速率傳輸速率指總線在每秒鐘內(nèi)能傳輸?shù)淖疃嘧止?jié)指總線在每秒鐘內(nèi)能傳輸?shù)淖疃嘧止?jié)數(shù)，單位為數(shù)，單位為MB/s。三者的關(guān)系是：。三者的關(guān)系是： 傳輸速率傳輸速率= =總線寬度總線寬度/8/8總線頻率總線頻率 總線寬度越寬，總線頻率越高，則總線傳輸速率總線寬度越寬，總線頻率越高，則總線傳輸速率越快越快 例【例【11-1】PCI總線頻率為總線頻率為33.3MH

22、z，總線寬度，總線寬度32位，則：位，則：傳輸速率傳輸速率=32b/833.3 MHz =133.2MB/s 傳輸速率傳輸速率2021/3/112811.2 幾種典型總線及接口標(biāo)準(zhǔn)幾種典型總線及接口標(biāo)準(zhǔn) 在微機(jī)系統(tǒng)中，通常由多種總線構(gòu)成。在微機(jī)系統(tǒng)中，通常由多種總線構(gòu)成。如如386386主板板上常有主板板上常有ISA 總線和總線和EISA總線，總線，486486主板上常有主板上常有ISA ISA 總線和總線和VESA總線，總線，Pentium主板上常有主板上常有ISA 總線和總線和PCI總線，總線，P、P主板常有主板常有ISA 總線、總線、PCI總線和總線和AGP總線，而總線，而P主板上常有用

23、主板上常有用PCI總線和總線和AGPAGP總線，或稱總線，或稱AGP接口標(biāo)準(zhǔn)等。微機(jī)系接口標(biāo)準(zhǔn)等。微機(jī)系統(tǒng)的一種總線層次結(jié)構(gòu)圖如圖統(tǒng)的一種總線層次結(jié)構(gòu)圖如圖11111 1所示所示 2021/3/1129微機(jī)系統(tǒng)的一種總線層次結(jié)構(gòu)圖微機(jī)系統(tǒng)的一種總線層次結(jié)構(gòu)圖 2021/3/113011.2.1 PC/XT總線和總線和ISA總線總線 PC/XT總線是最早的總線是最早的PC機(jī)的系統(tǒng)總機(jī)的系統(tǒng)總線，是線，是IBM公司于公司于19811981年推出的基于準(zhǔn)年推出的基于準(zhǔn)1616位機(jī)位機(jī)PC/XT的總線，也稱的總線，也稱PC總線，總線，PC/XT總線支持總線支持8 8位數(shù)據(jù)傳輸和位數(shù)據(jù)傳輸和2020位地

24、位地址尋址空間址尋址空間2021/3/1131一、一、ISAISA總線的主要特點(diǎn)總線的主要特點(diǎn) ISA總線是總線是16位的總線位的總線，可以只用低，可以只用低8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)線：當(dāng)作線：當(dāng)作8位數(shù)據(jù)線使用時(shí)，只用其前位數(shù)據(jù)線使用時(shí)，只用其前62個(gè)引個(gè)引腳，此時(shí)，它有腳，此時(shí)，它有8位數(shù)據(jù)線，位數(shù)據(jù)線，20位地址線；當(dāng)位地址線；當(dāng)作作16位數(shù)據(jù)線使用時(shí)，用到全部位數(shù)據(jù)線使用時(shí)，用到全部98個(gè)引腳，個(gè)引腳，此時(shí)，它有此時(shí)，它有16位數(shù)據(jù)線，位數(shù)據(jù)線，24位地址線位地址線 ISA總線的最高工作總線的最高工作頻率為頻率為8MHz，數(shù)據(jù)寬度，數(shù)據(jù)寬度為為16位，由公式（位，由公式（11-1）計(jì)算可得）計(jì)算

25、可得 數(shù)據(jù)傳輸速率為數(shù)據(jù)傳輸速率為16MB/s。地址線。地址線24條，可尋條，可尋址址16MB的內(nèi)存空間的內(nèi)存空間 2021/3/1132一、一、ISAISA總線的主要特點(diǎn)（續(xù)）總線的主要特點(diǎn)（續(xù)） ISA總線共有總線共有15個(gè)外部中斷輸入端個(gè)外部中斷輸入端，其中其中保留保留3個(gè)個(gè)沒有用。另外還有沒有用。另外還有7個(gè)個(gè)DMA通道通道 ISA總線是開放式總線結(jié)構(gòu)，具備總線是開放式總線結(jié)構(gòu)，具備了一定的了一定的多主控功能多主控功能，即允許有多個(gè)主，即允許有多個(gè)主控模塊分時(shí)共享總線控模塊分時(shí)共享總線 2021/3/1133二、二、ISAISA總線信號(hào)及總線信號(hào)及ISAISA插座插座ISA總線總線98

26、根線分成根線分成7類類 地址線地址線 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 總線周期控制線總線周期控制線 總線控制線總線控制線 中斷信號(hào)線中斷信號(hào)線 DMA信號(hào)線信號(hào)線電源線電源線 2021/3/1134ISAISA插座和信號(hào)分布圖插座和信號(hào)分布圖2021/3/1135 SASA0 0 SA SA19 19 和和LALA17 17 LALA 23 23 (O)(O) SASA0 0 SA SA1919為地址為地址總線總線0 0 19 19位，是可鎖存的地址信號(hào)，位，是可鎖存的地址信號(hào)，LALA17 17 LALA2323為地址總線為地址總線17 17 23 23位，是非鎖存信號(hào)。地址信號(hào)位，是非鎖存信號(hào)。地址信號(hào)用于

27、尋址存儲(chǔ)器和用于尋址存儲(chǔ)器和I/OI/O設(shè)備。設(shè)備。SASA0 0 SA SA1919加上加上LALA17 17 LALA2323，允許尋址多達(dá)，允許尋址多達(dá)16MB16MB存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)空間 AENAEN 地址允許信號(hào)，輸出。此信號(hào)用來在地址允許信號(hào)，輸出。此信號(hào)用來在DMADMA期期間禁止間禁止I/OI/O端口的地址譯碼。端口的地址譯碼。AENAEN信號(hào)有效，表示信號(hào)有效，表示DMADMA控制器正在控制系統(tǒng)總線，進(jìn)行控制器正在控制系統(tǒng)總線，進(jìn)行DMADMA傳輸傳輸。此。此時(shí)時(shí)CPUCPU放放棄了總線控制權(quán)，用放放棄了總線控制權(quán)，用AENAEN信號(hào)來禁止信號(hào)來禁止I/OI/O端口的地址譯碼端口

28、的地址譯碼1.1.地址線地址線 2021/3/1136 BALEBALE 地址鎖存允許信號(hào)，輸出。它由總線地址鎖存允許信號(hào)，輸出。它由總線控制器控制器82888288提供，可用提供，可用BALEBALE信號(hào)的下降沿將系信號(hào)的下降沿將系統(tǒng)總線上的地址信號(hào)統(tǒng)總線上的地址信號(hào)SASA0 0 SA SA1919鎖存鎖存 SBHESBHE I/OI/O線，數(shù)據(jù)總線高字節(jié)允許信號(hào)。線，數(shù)據(jù)總線高字節(jié)允許信號(hào)。SBHESBHE有效，表示數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)氖歉咦止?jié)數(shù)有效，表示數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)氖歉咦止?jié)數(shù)據(jù)（據(jù)（SDSD8 8 SD SD1515） 2021/3/11372.2.數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線SD0SD7和和SD8

29、SD15，雙向。，雙向。SD0是最低有效位，是最低有效位，SD15是最高有效位。是最高有效位。CPU既可以按字節(jié)傳輸，也可按字傳輸既可以按字節(jié)傳輸，也可按字傳輸 2021/3/1138 MEMR*存儲(chǔ)器讀信號(hào)存儲(chǔ)器讀信號(hào) (2)(2)MEMW*存儲(chǔ)器寫信號(hào)存儲(chǔ)器寫信號(hào) SMEMR*、SMEMW* 存儲(chǔ)器讀寫控制存儲(chǔ)器讀寫控制 ( (用于用于A0A0 A19A19尋址的尋址的1M1M內(nèi)存空間的訪問）內(nèi)存空間的訪問） (3)(3)IOW* I/O寫命令寫命令 (4)(4)IOR* I/O讀命令讀命令 (5)(5)MEMCS16*、I/OCS16* ，存儲(chǔ)器和，存儲(chǔ)器和I/O 1616位片選信號(hào)位片

30、選信號(hào) (6) (6) OWS*，輸入，零等待狀態(tài)信號(hào)，輸入，零等待狀態(tài)信號(hào) 3.3.控制線控制線2021/3/1139 I/O CHRDY，輸入，輸入，I/O通道就緒信號(hào)通道就緒信號(hào) 總線控制線總線控制線MASTER* ，輸入，主控設(shè)備信號(hào)，輸入，主控設(shè)備信號(hào) IOCHCK*，I/O通道檢驗(yàn)信號(hào)，輸入通道檢驗(yàn)信號(hào)，輸入 RESET DRV，系統(tǒng)復(fù)位驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出，系統(tǒng)復(fù)位驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出 CLK，總線系統(tǒng)時(shí)鐘，輸出。，總線系統(tǒng)時(shí)鐘，輸出。 OSC，振蕩器信號(hào)，輸出，由晶振產(chǎn)生，振蕩器信號(hào)，輸出，由晶振產(chǎn)生 REFRESH*，I/O線，刷新信號(hào)線，刷新信號(hào) 2021/3/1140 中斷信號(hào)線中斷

31、信號(hào)線 IRQ3 IRQ 7、IRQ9IRQ12、IRQ14IRQ15，輸入輸入 上述中斷請(qǐng)求線用于上述中斷請(qǐng)求線用于I/O設(shè)備向設(shè)備向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。求信號(hào)。IRQ9優(yōu)先級(jí)最高，其次是優(yōu)先級(jí)最高，其次是IRQ10 IRQ 12，IRQ14 IRQ 15，最低是，最低是IRQ3IRQ7。 另外另外IRQ0 IRQ 2、IRQ8和和IRQ13用于系統(tǒng)板上。當(dāng)用于系統(tǒng)板上。當(dāng)IRQ線上由低變高時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求線上由低變高時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求 2021/3/1141 DMA DMA信號(hào)線信號(hào)線 DRQ0 DRQ3、DRQ5 DRQ7，輸入，輸入 DACK0* DACK3* ，

32、DAK5* DAK7* ，輸出，輸出，DMA響應(yīng)信號(hào)，用來響應(yīng)響應(yīng)信號(hào)，用來響應(yīng)DMA請(qǐng)求。低電請(qǐng)求。低電平有效平有效 T/C，計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，輸出。在任何一個(gè)，計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，輸出。在任何一個(gè)DMA通道的終點(diǎn)計(jì)數(shù)計(jì)滿時(shí)發(fā)出此脈沖通道的終點(diǎn)計(jì)數(shù)計(jì)滿時(shí)發(fā)出此脈沖 2021/3/1142 共有共有4組：組：12V512V105V55V104個(gè)地個(gè)地( (GND ) ) 電源信號(hào)線電源信號(hào)線2021/3/1143三、三、ISAISA總線周期總線周期 ISA支持支持八種八種類型的總線周期類型的總線周期 存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器讀 存儲(chǔ)器寫存儲(chǔ)器寫 I/O端口讀端口讀 I/O端口寫端口寫 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng) DMA傳輸

33、傳輸 刷新刷新 仲裁周期仲裁周期 了解和掌握了解和掌握ISA總線周期的時(shí)序，特別是總線周期的時(shí)序，特別是I/O端端口讀和口讀和I/O端口寫總線周期，對(duì)于開發(fā)接口電路是端口寫總線周期，對(duì)于開發(fā)接口電路是非常重要的非常重要的 2021/3/114411.2.2 PCI總線總線 PCI總線總線(Peripheral Component Interconnct Special Interest Group)，即外圍，即外圍部件互聯(lián)專業(yè)組，部件互聯(lián)專業(yè)組， 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PCISIG。是由是由Intel、IBM、Compaq、AST、HP、Apple、DEC等等100多家公司于多家公司于1991年共同推出的一

34、種局部總年共同推出的一種局部總線，廣泛應(yīng)用于當(dāng)前高檔微機(jī)、工作站及筆記線，廣泛應(yīng)用于當(dāng)前高檔微機(jī)、工作站及筆記本電腦中本電腦中 2021/3/1145PCIPCI局部總線的結(jié)構(gòu)示意圖局部總線的結(jié)構(gòu)示意圖2021/3/1146PCI總線引線示意圖總線引線示意圖地址和地址和 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) AD31AD0C/BE#3BE#0 接口控制接口控制 FRAME# TRDY# IRTY# STOP# DEVSEL# IDSEL REQ# GNT# PERR# SERR# CLK RST#64位擴(kuò)充位擴(kuò)充PAR64REQ64#ACK64#INTA#INTB#INTC#INTD#TD1TD0TCKTMSTRST#出

35、錯(cuò)出錯(cuò)仲裁仲裁系統(tǒng)系統(tǒng)AD63AD32C/BE#7BE#4LOCK#接口控制接口控制中斷中斷JTAG PARPCI卡卡2021/3/1147一、一、PCIPCI總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn) 與與ISA等總線相比，等總線相比，PCI總線具有如下的特點(diǎn)總線具有如下的特點(diǎn) 傳輸速率高傳輸速率高 允許多總線共存允許多總線共存 PCI總線不依賴于某一具體的微處理器，它支持多種總線不依賴于某一具體的微處理器，它支持多種 微處理器和將來發(fā)展的微處理器微處理器和將來發(fā)展的微處理器 總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)寬度寬度32位位或或64位位 支持支持64位位尋址尋址 5V和和3.3V兩種電源供電兩種電源供電 自動(dòng)識(shí)別與配置外設(shè)，方便

36、用戶使用自動(dòng)識(shí)別與配置外設(shè)，方便用戶使用 2021/3/114811.2.3 AGP總線總線 AGP加速圖形端口于加速圖形端口于1996年年8月提出的一種月提出的一種新型視頻接口標(biāo)準(zhǔn)，它是專門為新型視頻接口標(biāo)準(zhǔn)，它是專門為3D加速而設(shè)置加速而設(shè)置的加速圖形端口，允許的加速圖形端口，允許3D圖形數(shù)據(jù)越過圖形數(shù)據(jù)越過PCI總總線，把主存和顯存直接連接起來，從而解決了線，把主存和顯存直接連接起來，從而解決了PCI總線設(shè)計(jì)中對(duì)于超高速系統(tǒng)的瓶頸問題總線設(shè)計(jì)中對(duì)于超高速系統(tǒng)的瓶頸問題 AGP應(yīng)該是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗且环N應(yīng)該是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗且环N點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接端口，除圖形控制器專用外，沒點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連

37、接端口，除圖形控制器專用外，沒有別的設(shè)備能夠使用有別的設(shè)備能夠使用AGP，但是，我們習(xí)慣上，但是，我們習(xí)慣上也稱其為也稱其為AGP總線總線 2021/3/1149一、一、AGPAGP總線的結(jié)構(gòu)總線的結(jié)構(gòu) 采用采用AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2021/3/1150二、二、AGPAGP總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn) 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)AGP的目的是為了實(shí)現(xiàn)高性能的的目的是為了實(shí)現(xiàn)高性能的3D圖像，提高圖像，提高顯示的速度，因此采用了一些先進(jìn)技術(shù)顯示的速度，因此采用了一些先進(jìn)技術(shù) 雙時(shí)鐘技術(shù)雙時(shí)鐘技術(shù) 流水線技術(shù)進(jìn)行讀寫內(nèi)存流水線技術(shù)進(jìn)行讀寫內(nèi)存 DIME(Direct Memory Excute)技術(shù)技術(shù)

38、當(dāng)當(dāng)CPU訪問系統(tǒng)訪問系統(tǒng)RAMRAM時(shí)，時(shí)，AGP顯示卡同時(shí)可以訪問顯示卡同時(shí)可以訪問AGP RAM，兩種總線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，兩種總線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù) 多路信號(hào)分離技術(shù)多路信號(hào)分離技術(shù) 顯示系統(tǒng)不占用顯示系統(tǒng)不占用PCI總線總線 2021/3/1151三、三、AGP的工作模式的工作模式 AGP支持支持3種工作模式：種工作模式：1，2和和4模式。模式。3種工作模式的圖形性能是依次提高的。目前微種工作模式的圖形性能是依次提高的。目前微機(jī)的機(jī)的BIOS中基本上都是采用中基本上都是采用4模式模式模式模式 工作頻率工作頻率（MHz） 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率（MB/s） 傳輸觸發(fā)方式傳輸觸發(fā)方式 1 66 26

39、6 上升沿上升沿 2 133 532 上升沿和下降沿上升沿和下降沿 4 266 1064 上升沿和下降沿上升沿和下降沿 2021/3/1152四、四、AGP與與PCI的比較的比較 性能指標(biāo)性能指標(biāo) PCIAGP 方式帶寬方式帶寬（MB/S） 133533總線時(shí)鐘（總線時(shí)鐘（MHZ） 3366數(shù)據(jù)線寬度（位）數(shù)據(jù)線寬度（位） 3232數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 同步同步 同步同步 插槽插槽 最多最多5個(gè)個(gè) 1個(gè)個(gè) 內(nèi)存優(yōu)先存取內(nèi)存優(yōu)先存取 不支持不支持 支持支持 信號(hào)線數(shù)量信號(hào)線數(shù)量 49652021/3/115311.3 RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) RS - 232C是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（

40、是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在微機(jī)接口應(yīng)用中常用的一種串行通信總線標(biāo)微機(jī)接口應(yīng)用中常用的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，全稱為準(zhǔn)，全稱為EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（Electoronic Industrial Associate Recommended Standard 232C） 2021/3/115411.3.1 RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線 RS232C標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線共標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線共25根，其中只定義根，其中只定義了了22根。這根。這22根信號(hào)線又分為主、輔兩個(gè)信道，根信號(hào)線又分為主、輔兩

41、個(gè)信道，大多數(shù)微機(jī)串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信大多數(shù)微機(jī)串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信號(hào)線。在通信中，即便是只使用主信道，也并非號(hào)線。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信號(hào)都要連接，一般情況下只需使主信道的所有信號(hào)都要連接，一般情況下只需使用其中的用其中的9根信號(hào)線。這就是為什么我們?cè)谖C(jī)根信號(hào)線。這就是為什么我們?cè)谖C(jī)的機(jī)箱上看到的串行通信接口（如的機(jī)箱上看到的串行通信接口（如COM1、COM2）只有）只有9根的原因根的原因2021/3/1155腳腳號(hào)號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名縮寫名縮寫名方向與功能說明方向與功能說明 3發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) TxD DTEDCE終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)終端發(fā)送

42、串行數(shù)據(jù) 2接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù) RxD DTEDCE終端接收串行數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù) 7請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送 RTS DTEDCE終端請(qǐng)求通信設(shè)備切換到發(fā)送方向終端請(qǐng)求通信設(shè)備切換到發(fā)送方向 8清除發(fā)送清除發(fā)送 CTS DTEDCE設(shè)備已切換到發(fā)送方向設(shè)備已切換到發(fā)送方向 6數(shù)傳機(jī)就緒數(shù)傳機(jī)就緒 DSR DTEDCE通信設(shè)備就緒，設(shè)備可用通信設(shè)備就緒，設(shè)備可用 5信號(hào)地信號(hào)地 SG 無(wú)方向信號(hào)地，所有信號(hào)公共地?zé)o方向信號(hào)地，所有信號(hào)公共地 1數(shù)據(jù)載體檢出數(shù)據(jù)載體檢出 DCD DTEDCE通信設(shè)備正在接收通信鏈路的信號(hào)通信設(shè)備正在接收通信鏈路的信號(hào) 4數(shù)據(jù)終端就緒數(shù)據(jù)終端就緒 DTR DTEDCE終端

43、設(shè)備就緒，設(shè)備可用終端設(shè)備就緒，設(shè)備可用 9振鈴指示器振鈴指示器 RI DTEDCE通信設(shè)備通知終端，通信鏈路有振鈴?fù)ㄐ旁O(shè)備通知終端，通信鏈路有振鈴 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線 2021/3/115611.3.2 RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性的電氣特性 RS-232C串行通信串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)中，中，對(duì)于發(fā)對(duì)于發(fā)送端，規(guī)定送端，規(guī)定5V15V表示邏輯表示邏輯“1”1”（MARK信號(hào)），用信號(hào)），用5V15V表示邏表示邏輯輯“0”0”（SPACE信號(hào)），內(nèi)阻為幾百歐信號(hào)），內(nèi)阻為幾百歐姆，可以帶姆，可以帶2500pF的電容負(fù)載。負(fù)載開路的電

44、容負(fù)載。負(fù)載開路時(shí)電壓不得超過時(shí)電壓不得超過25V。對(duì)于接收端，電。對(duì)于接收端，電壓低于壓低于3表示邏輯表示邏輯“1”1”，高于，高于3表示邏表示邏輯輯“0”0”2021/3/1157 n232C接口采用接口采用EIA電平電平n高電平為高電平為3V15V邏輯邏輯“0”n低電平為低電平為3V15V邏輯邏輯“1”n實(shí)際常用實(shí)際常用12V或或15Vn標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL電平電平n高電平：高電平：2V5Vn低電平：低電平：0V0.8V相互轉(zhuǎn)換相互轉(zhuǎn)換11.3.3 RS-232C電平與電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換電平的轉(zhuǎn)換 2021/3/1158MAX232引腳圖引腳圖2021/3/1159MAX232的用法的用法

45、1. 在在C1+和和C1-兩端、兩端、C2+和和C2-兩端、兩端、V+和地兩和地兩端、端、V-和地兩端分別接一個(gè)和地兩端分別接一個(gè)0.1f(105)電容電容2. 可以將兩路可以將兩路RS-232C電平轉(zhuǎn)換成兩路電平轉(zhuǎn)換成兩路TTL電電平。分別從平。分別從R1IN和和R2IN輸入，對(duì)應(yīng)從輸入，對(duì)應(yīng)從T1OUT和和T2OUT輸出。注意，輸入和輸出的邏輯值保持一輸出。注意，輸入和輸出的邏輯值保持一致，如輸入致，如輸入-5V，即邏輯，即邏輯1，輸出也是邏輯，輸出也是邏輯1，TTL電平為高電平，即電平為高電平，即3.6V左右左右3. 可以將兩路可以將兩路TTL電平轉(zhuǎn)換成兩路電平轉(zhuǎn)換成兩路RS-232C電

46、電平，分別從平，分別從T1IN和和T2IN輸入，對(duì)應(yīng)從輸入，對(duì)應(yīng)從R1OUT和和R2OUT輸出。同樣輸入和輸出的邏輯值保持一致輸出。同樣輸入和輸出的邏輯值保持一致2021/3/116011.3.4 RS-232C的的機(jī)械特性機(jī)械特性 RS-232C的的機(jī)械特性機(jī)械特性規(guī)定：微機(jī)的規(guī)定：微機(jī)的RS-232C接接口通向外部的連接器是一種標(biāo)準(zhǔn)的口通向外部的連接器是一種標(biāo)準(zhǔn)的“D”型插針型插針 2021/3/116111.4 通用串行總線通用串行總線USB USB（Universal Serial Bus）通用串行總通用串行總線是由線是由Compaq、Digital Equipment、Intel、M

47、icrosoft、IBM、NEC及及Northern Telecom等等7家公司聯(lián)合開發(fā)的一種流行的外設(shè)接口家公司聯(lián)合開發(fā)的一種流行的外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 2021/3/11621996年年2月公布了月公布了USB 1.0版本，傳輸速率有低版本，傳輸速率有低速速1.5Mbps和高速和高速12Mbps兩種模式。兩種模式。USB 2.0已已于于2000年年4月月27日由日由Compaq、HP、Intel、Lucent、Micrsoft、NEC、Philips正式對(duì)外發(fā)布，正式對(duì)外發(fā)布，作為新一代作為新一代USB標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)，USB 2.0兼容所有兼容所有USB 1.0外部設(shè)備及電纜線等，傳輸速率達(dá)外部設(shè)

48、備及電纜線等，傳輸速率達(dá)480Mbps。USB 2.0不僅使不僅使USB大大提速，而且使更多的設(shè)大大提速，而且使更多的設(shè)備可以經(jīng)備可以經(jīng)USB連接到連接到PC2021/3/116311.4.1 USB的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn) 傳輸速度快傳輸速度快連接簡(jiǎn)單快捷連接簡(jiǎn)單快捷通用連接器通用連接器無(wú)須外接電源無(wú)須外接電源 擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng) 2021/3/1164一、傳輸速度快一、傳輸速度快USB 1.0 提供了兩種速度：提供了兩種速度：USB低速低速1.5Mbps，低速的，低速的USB支持低速設(shè)備，支持低速設(shè)備，例如，調(diào)制解調(diào)器、鍵盤、鼠標(biāo)、優(yōu)盤、例如，調(diào)制解調(diào)器、鍵盤、鼠標(biāo)、優(yōu)盤、硬盤、光驅(qū)

49、、網(wǎng)卡、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)硬盤、光驅(qū)、網(wǎng)卡、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等；等；USB全速全速12Mbps， USB全速的數(shù)全速的數(shù)據(jù)傳輸速度比據(jù)傳輸速度比RS-232C串口的串口的9600bps快快1000多倍，它用于大范圍的多媒體設(shè)多倍，它用于大范圍的多媒體設(shè)備。而備。而USB 2.0的數(shù)據(jù)傳輸速度可以高的數(shù)據(jù)傳輸速度可以高達(dá)達(dá)480Mbps2021/3/1165二、連接簡(jiǎn)單快捷二、連接簡(jiǎn)單快捷USB連接簡(jiǎn)單快捷，可以進(jìn)行連接簡(jiǎn)單快捷，可以進(jìn)行熱插拔熱插拔。即設(shè)備連到即設(shè)備連到USB時(shí)，不必打開機(jī)箱，也時(shí)，不必打開機(jī)箱，也不必關(guān)閉主機(jī)電源不必關(guān)閉主機(jī)電源 2021/3/1166三、通用連接器三、通用連接

50、器USB用一種通用的連接器可以連接多用一種通用的連接器可以連接多種類型的外設(shè)，其外型為種類型的外設(shè)，其外型為4針插頭針插頭 2021/3/1167四、無(wú)須外接電源四、無(wú)須外接電源由由USB總線提供電源到外部設(shè)備總線提供電源到外部設(shè)備，USB能提供能提供+5V/500mA的電源，供低的電源，供低功耗功耗USB設(shè)備如設(shè)備如USB鍵盤、鍵盤、USB鼠標(biāo)、鼠標(biāo)、優(yōu)盤等作電源使用；但需高功耗的優(yōu)盤等作電源使用；但需高功耗的USB設(shè)備設(shè)備,如掃描儀等仍需自帶電源；如掃描儀等仍需自帶電源； USB還還采 用采 用 A P M （ A d v a n c e d P o w e r Management）技術(shù)

51、，可以有效地節(jié)?。┘夹g(shù)，可以有效地節(jié)省電源功耗電源功耗2021/3/1168五、擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)五、擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)USB采用星形層式結(jié)構(gòu)和采用星形層式結(jié)構(gòu)和Hub技術(shù)，技術(shù)，允許一個(gè)允許一個(gè)USB主控機(jī)可以主控機(jī)可以連接多達(dá)連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)個(gè)外設(shè)，用戶不用擔(dān)心要連接的設(shè)備數(shù)，用戶不用擔(dān)心要連接的設(shè)備數(shù)目會(huì)受到限制。兩個(gè)外設(shè)間的目會(huì)受到限制。兩個(gè)外設(shè)間的距離可達(dá)距離可達(dá)5米米，擴(kuò)充方便，擴(kuò)充方便2021/3/116911.4.2 USB的物理接口和電氣特性的物理接口和電氣特性 一、接口信號(hào)線一、接口信號(hào)線 2021/3/1170二、電氣特性二、電氣特性 D+D+、D-D-線電氣特性：線電氣特性

52、： 無(wú)驅(qū)動(dòng)：無(wú)驅(qū)動(dòng)：高速高速VD+ 2.7V, VD-0.8V, 低速反之；低速反之； 有驅(qū)動(dòng)：有驅(qū)動(dòng)：高速高速VD+ 2.0V, VD-2.0V, 低速反之低速反之收發(fā)器：收發(fā)器：對(duì)地電源對(duì)地電源電壓為電壓為4.755.25V，設(shè)備吸入，設(shè)備吸入的最大電流值為的最大電流值為500mA ，D+、 D-上不加電壓上不加電壓USBUSB設(shè)備：設(shè)備：高速在高速在D+上加上加3.03.6V電壓電壓, 低速反之低速反之2021/3/1171三、三、USBUSB設(shè)備及其描述器設(shè)備及其描述器 USB設(shè)備設(shè)備 USB設(shè)備分成設(shè)備分成Hub設(shè)備設(shè)備和和功能設(shè)備功能設(shè)備兩種兩種 管道管道 管道是從邏輯概念上來描述

53、信息傳輸?shù)耐ǖ拦艿朗菑倪壿嫺拍钌蟻砻枋鲂畔鬏數(shù)耐ǖ?端點(diǎn)端點(diǎn) USB描述器描述器 （1 1）設(shè)置描述器）設(shè)置描述器 （2 2）設(shè)備描述器）設(shè)備描述器 （3 3）端點(diǎn)）端點(diǎn)描述器描述器 （4 4）接口描述器）接口描述器 2021/3/117211.4.3 USB系統(tǒng)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 一、一、USBUSB系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 USB的軟硬件的軟硬件 USB主控制器主控制器/根集線器根集線器 USB集線器集線器(USB Hub) USB設(shè)備設(shè)備 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 USB驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序 USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序主控制器驅(qū)動(dòng)程序2021/3/1173二、二、 USBUSB

54、系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2021/3/117411.4.4 USB的傳輸類型的傳輸類型 一、一、 USB的數(shù)據(jù)流類型的數(shù)據(jù)流類型 USB支持支持控制信號(hào)流控制信號(hào)流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流塊數(shù)據(jù)流塊數(shù)據(jù)流中斷數(shù)據(jù)流中斷數(shù)據(jù)流等等4 4種數(shù)據(jù)類型種數(shù)據(jù)類型 2021/3/11751. 1. 控制信號(hào)流控制信號(hào)流: : 控制信號(hào)流的作用是當(dāng)控制信號(hào)流的作用是當(dāng)USBUSB設(shè)設(shè)備一旦加入系統(tǒng)時(shí)，備一旦加入系統(tǒng)時(shí)，USBUSB系統(tǒng)軟件與設(shè)備之間建系統(tǒng)軟件與設(shè)備之間建立起控制信號(hào)流來發(fā)送控制信號(hào)，這種數(shù)據(jù)不立起控制信號(hào)流來發(fā)送控制信號(hào)，這種數(shù)據(jù)不允許出錯(cuò)或丟失允許出錯(cuò)或丟失 2. 2. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

55、流: :實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流用于傳輸連續(xù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流用于傳輸連續(xù)的固定速率的數(shù)據(jù)，它所需要的帶寬與所傳輸?shù)墓潭ㄋ俾实臄?shù)據(jù)，它所需要的帶寬與所傳輸數(shù)據(jù)的采樣率有關(guān)。因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)流要求有固數(shù)據(jù)的采樣率有關(guān)。因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)流要求有固定的速率和低延時(shí)，在定的速率和低延時(shí)，在USBUSB系統(tǒng)中，專門對(duì)此操系統(tǒng)中，專門對(duì)此操作進(jìn)行了設(shè)計(jì)，盡量保證有較大的緩沖區(qū)，并作進(jìn)行了設(shè)計(jì)，盡量保證有較大的緩沖區(qū)，并確保有低的誤碼率確保有低的誤碼率2021/3/1176 3. 3. 塊數(shù)據(jù)流塊數(shù)據(jù)流: :通常用于發(fā)送大量數(shù)據(jù)通常用于發(fā)送大量數(shù)據(jù) 4. 4. 中斷數(shù)據(jù)流中斷數(shù)據(jù)流: :用于傳輸少量隨機(jī)輸入用于傳輸少量隨機(jī)輸入信號(hào)。它包

56、括事件通知信號(hào)、輸入字符或信號(hào)。它包括事件通知信號(hào)、輸入字符或坐標(biāo)等信息坐標(biāo)等信息 2021/3/1177二、二、USB的傳輸類型的傳輸類型 與與USB數(shù)據(jù)流類型對(duì)應(yīng)，數(shù)據(jù)流類型對(duì)應(yīng)，USB有有4種基本的傳輸種基本的傳輸類型類型: 批傳輸批傳輸中斷傳輸中斷傳輸?shù)葧r(shí)傳輸?shù)葧r(shí)傳輸控制傳輸控制傳輸 2021/3/1178 批傳輸批傳輸批傳輸可以是單向，也可以是雙向。它批傳輸可以是單向，也可以是雙向。它用于傳輸大批數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間用于傳輸大批數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間性不強(qiáng)，但要確保數(shù)據(jù)的正確性。在包的性不強(qiáng)，但要確保數(shù)據(jù)的正確性。在包的傳輸過程中，出現(xiàn)錯(cuò)誤，則需重新傳輸。傳輸過程中，出現(xiàn)錯(cuò)誤，

57、則需重新傳輸。其典型的應(yīng)用是掃描儀、打印機(jī)其典型的應(yīng)用是掃描儀、打印機(jī)2021/3/1179中斷傳輸是單向的，且僅輸入到主機(jī)，它用于中斷傳輸是單向的，且僅輸入到主機(jī)，它用于不固定的、少量的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)設(shè)備需要主機(jī)為不固定的、少量的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)設(shè)備需要主機(jī)為其服務(wù)時(shí)，向主機(jī)發(fā)送此類信息以通知主機(jī)，像其服務(wù)時(shí)，向主機(jī)發(fā)送此類信息以通知主機(jī)，像鍵盤、鼠標(biāo)之類的輸入設(shè)備采用這方式。鍵盤、鼠標(biāo)之類的輸入設(shè)備采用這方式。USBUSB的中的中斷傳輸是斷傳輸是PollingPolling（查詢）類型。主機(jī)要頻繁地請(qǐng)（查詢）類型。主機(jī)要頻繁地請(qǐng)求端點(diǎn)輸入。求端點(diǎn)輸入。USBUSB設(shè)備在全速情況下，其端點(diǎn)設(shè)備在全

58、速情況下，其端點(diǎn)PollingPolling周期為周期為1 1255ms255ms；對(duì)于低速情況，；對(duì)于低速情況，PollingPolling周期為周期為1010255ms255ms。因此，最快的。因此，最快的PollingPolling頻率是頻率是1KHz1KHz。在信息的傳輸過程中，如果出現(xiàn)錯(cuò)。在信息的傳輸過程中，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，則需將在下一個(gè)誤，則需將在下一個(gè)PollingPolling中重新傳輸中重新傳輸 中斷傳輸中斷傳輸2021/3/1180等時(shí)傳輸也稱同步傳輸，可以單向也可等時(shí)傳輸也稱同步傳輸，可以單向也可以雙向，用于傳輸連續(xù)性、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。以雙向，用于傳輸連續(xù)性、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。這種方

59、式的特點(diǎn)是要求傳輸速率固定，時(shí)這種方式的特點(diǎn)是要求傳輸速率固定，時(shí)間性強(qiáng)，忽略傳輸錯(cuò)誤，即傳輸中出錯(cuò)也間性強(qiáng)，忽略傳輸錯(cuò)誤，即傳輸中出錯(cuò)也不重傳。因?yàn)檫@樣會(huì)影響傳輸速率。傳輸不重傳。因?yàn)檫@樣會(huì)影響傳輸速率。傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)包是的最大數(shù)據(jù)包是1024B/ms1024B/ms。視頻設(shè)備、數(shù)。視頻設(shè)備、數(shù)字聲音設(shè)備和數(shù)字相機(jī)采用這種方式字聲音設(shè)備和數(shù)字相機(jī)采用這種方式 等時(shí)傳輸?shù)葧r(shí)傳輸2021/3/1181 控制傳輸是雙向的，它的傳輸有控制傳輸是雙向的，它的傳輸有2 23 3個(gè)個(gè)階段：階段：SetupSetup階段，階段，DataData階段（可以沒有）階段（可以沒有）和和StatusStatus階段

60、。在階段。在SetupSetup階段，主機(jī)命令給階段，主機(jī)命令給設(shè)備；在設(shè)備；在DataData階段，傳輸?shù)氖请A段，傳輸?shù)氖荢etupSetup階段所階段所設(shè)定的數(shù)據(jù)；設(shè)定的數(shù)據(jù)；StatusStatus階段，設(shè)備返回握手階段，設(shè)備返回握手信號(hào)給主機(jī)信號(hào)給主機(jī) 控制傳輸控制傳輸2021/3/118211.4.5 USB包的類型與格式包的類型與格式 一、一、USB包的類型包的類型 USB總線的數(shù)據(jù)傳輸包含一個(gè)或多個(gè)總線的數(shù)據(jù)傳輸包含一個(gè)或多個(gè)交交換換（Transaction），而交換是由，而交換是由包包（Packet）組成的，因此包是組成組成的，因此包是組成USB交交換的基本單位換的基本單位 2