总线技术与io接口基础

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1、6.1总线技术6.2I/O接口第6章总线技术与I/O接口基础6.1总线技术6.1.1总线技术概述总线定义:总线是芯片内部各单元电路之间、芯片与芯片之间、模块与模块之间、设备与设备之间、甚至系统与系统之间传输信息的公共通路，在物理上它是一组信号线的集合。总线技术研究对象:总线技术研究如何利用一组信号线有效地传递信息，并使其具有通用性强、扩展性好、升级容易等性能。数据总线：传送数据信息系统总线的基本组成:地址总线：传送地址信息控制总线：传送控制信息（完成总线操作功能）电源线：为系统提供电源信号1.总线的基本组成2.总线功能（1）数据传输功能数据传输功能是总

2、线的基本功能，用总线传输率来表示，即每秒传输的字节数，单位是Mbps（兆字节每秒）。（2）多设备支持功能多个设备使用一条总线，首先是总线占用权的问题，哪一个主设备申请占用总线，由总线仲裁器确定。（3）中断中断是计算机对紧急事务响应的机制。当外部设备与主设备之间进行服务约定时，中断是实现服务约定的联络信号。（4）错误处理错误处理包括奇偶校验错、系统错、电池失效等错误检测处理，以及提供相应的保护对策。规定模块尺寸，总线插头、边沿连接器等的规格。功能结构规范：机械结构规范：确定引脚名称与功能，及其相互连接的协议。功能结构规范是总线的核心，通常以时序和状态来描

3、述信息的交流、流向及管理规则。总线在功能结构方面的规范包括：数据线、地址线、读/写及其它控制线、状态线、时钟线、电源线和地线等；中断机制；总线主控仲裁；应用逻辑：如联络（也称握手）线、复位、自启动、休眠维护等。电气规范：规定信号逻辑电平、负载能力及最大额定值、动态转换时间等。3.总线规范的基本内容4.总线的数据传送（1）申请占用总线：需要使用总线的总线主设备（如CPU、DMA控制器等）向总线仲裁机构提出占用总线的请求，经总线仲裁机构判定，若满足响应条件，则发出响应信号，并把下一个总线传送周期的总线控制权授予申请者。（2）寻址：获得总线控制权的总线主设备

4、，通过地址总线发出本次要访问的存储器和I/O端口的地址，经地址译码选中被访问的模块并开始启动数据转换。（3）传送数据：总线主设备也叫主模块，被访问的设备叫从模块。主模块和从模块之间的操作是由主模块控制在两个从模块之间通过数据总线进行数据传送。（4）结束：主、从模块的信息均从总线上撤除，让出总线，以便其它主模块使用。5.微机总线的分类片内总线：它是位于大规模、超大规模集成芯片内部各单元电路之间的总线，作为这些单元电路之间的信息通路。如CPU内部ALU、寄存器组、控制器等部件之间的总线。局部总线（也称内部总线）：通常指微机主板上各部件之间的信息通路。由于是

5、一块电路板内部的总线，故又称在板局部总线。较典型的局部总线如：IBM-PC总线，ISA总线，EISA总线，VL和PCI总线等。系统总线（也称外部总线）：是指微机底板上的总线，用来构成微机系统的各插件板、多处理器系统各CPU模块之间的信道。较典型的系统总线如：STD-BUS，MULTI-BUS，VME等。通信总线：它是微机系统与系统之间、微机系统与其它仪器仪表或设备之间的信息通路。这种总线往往不是计算机专有的，而是借用电子工业其它领域已有的总线标准并加以应用形成的。流行的通信总线如：EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488，

6、VXI等总线标准。各类总线之间的相互关系见图6.1。图6.14类总线之间的关系6.使用标准总线的优点简化软、硬件设计：由于总线定义非常严格，任何厂家或个人都必须按其标准制作插件板，有了规范就给用户在硬件设计上带来了很大的方便，简化了设计过程。简化系统结构：采用标准总线，只要将各功能模块（板）挂在总线上就可以方便的构成微机的硬件系统。便于系统的扩充：对于采用标准总线构成的微机系统，只要按总线标准和用户扩充要求设计或直接购买插件板插到总线插槽上就达到了扩充的目的。便于系统的更新：随着电子技术的不断发展，新的器件不断涌现，微机系统也要不断更新，在采用标准总线

7、的插件板上用新的器件取代原来的器件就可以很方便地提高系统性能，而不必做很大改动。6.1.2局部总线1.从IBMPC/XT总线到EISA总线IBMPC/XT微机系统采用Intel8088CPU，它所连接的存储器、I/O设备均为8位，因此，该系统采用8位总线标准。由于Intel8086及80286为16位的CPU，它们既可以连接8位设备又可以连接16位设备，显然8位总线标准就不再适用。为此，IBM制定了16位工业标准总线(IndustryStandardArchitecture)—ISA总线，又称AT总线。它保留了原来PC总线的全部62个引脚信号，以便与原

8、PC总线插件板兼容，同时它又在底板上增加了一个36引脚的插槽，以便增加新的功能。因此，IBMP