测控总线技术 第五章 标准总线通信.ppt

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1、第六讲第五章标准总线通信微型计算机自诞生以来一直采用总线结构。1970年DEC公司PDP-11小型计算机首次采用总线技术。在微型计算机系统中常把总线作为一个独立的部件看待。微机系统中的I/O接口本质上是I/O设备与微机系统总线的接口。5.1总线、总线标准及标准总线总线是连接一个或多个部件的一组电缆的总称，通常包括地址总线、数据总线和控制总线。依应用的场合总线可分为：片内总线片间总线模板总线并行外总线与串行外总线片内总线On-ChipBUS:在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路。受芯片面积及对外引脚数的限制，片内总线大多采用单总

2、线结构片间总线各芯片之间的连线模板总线（内部总线（InternalBus)）也称作系统总线或板级总线；用于计算机内部模块（板）之间通信；内部总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微机总线就是指系统总线，如STD总线、PC总线、ISA总线、PCI总线等。相对于一台完整的微型计算机来说，各种板/卡只是一个子系统，是一个局部，故又把片总线称为局部总线，如PCI、AGP总线。计算机总线结构示意图外部总线（ExternalBus)：又称通信总线用于计算机之间或计算机与设备之间通信；外部总线本质上应该算作主机与外设的接口如：IEEE-488、

3、RS-232C、RS-485、USB、1394等。根据总线的数据传输方式，总线可分为：并行总线：每个信号都有自己的信号线优点是信号线各自独立，接口简单；缺点是电缆数多；如：IEEE-488总线为并行总线串行总线：所有信号复用一对信号线优点是电缆线数少，便于远距离传送；缺点是接口复杂；RS-232-C、RS-485、USB等总线为串行总线。④④(系统)外总线如并口、串口③③(系统)内总线如ISA、PCI②②片间总线三总线形式①①片内总线单总线形式运算器寄存器控制器CPU存储芯片I/O芯片主板扩展接口板扩展接口板微机系统其他微机系统其他仪器

4、系统微机系统的四级总线示意图总线标准与标准总线总线标准：定义：所谓总线标准就是对系统总线的插座尺寸、引线数目、信号和时序所作的统一规定。标准内容：总线的机械规程、电气规程、功能规程和过程规程；特性：机械特性：规定模板尺寸、插头、连接器的形状、尺寸等规格位置，如插头与插座使用的标准，它们的几何尺寸、形状、引脚的个数以及排列的顺序，接头处的可靠接触等。电气特性：规定信号的逻辑电平、最大额定负载能力、信号传递方向及电源电压等。功能特性：规定每个引脚名称、功能、时序及适用协议，如地址总线用来指出地址；数据总线传递数据；控制总线发出控制信号等。时

5、间特性：指总线中的任一根线在什么时间内有效。每条总线上的各种信号，互相存在着一种有效时序的关系，因此，时间特性一般可用信号时序图来描述。标准总线：受到国际组织承认、推荐，为许多国家、行业、用户所公认的总线。5.2开放型系统OEM产品按照标准内总线制作的功能模块。OEM系统在标准总线母板插槽上插接OEM功能模板组成的智能系统成为，开放型系统。5.2.1总线母板与总线插座5.2.2总线标准总线标准对总线作了一系列关于互连、交换信息、协调工作的规定，包括：信号线的根数及引线名称。机械规程：规定总线插座的机械尺寸、引脚编号、排列位置以及模板的外

6、形尺寸。电气规程：规定了引线信号的静电电平及负载性能。逻辑功能及过程特性：引线的逻辑功能及时序关系。模板硬件设计就是以选定的标准总线为基准，根据模板的功能要求，选择适当的芯片，经过尽可能简单的逻辑变换，把信号变换为符合标准总线的规定，经可控开关连接到总线插头上，模板硬件设计的核心就是设计总线接口。5.2.3总线仲裁采用支持多微机的Multibus，STD，S-100标准内总线，可以构建开放型多微机系统。开放型多微机系统中有主、从两类模板：1）主模板：含有CPU，具有总线控制权。有两种主模板：普通主模板，它不参加总线使用权的竞争，用于开放

7、型单微机系统；多主模板，参加总线竞争，用于构造开放型多微机系统。2）从模板：不具有总线控制权，不参加总线使用权的竞争。有两种从模板：普通从模板：不含微处理器；智能从模板：含微处理器，负责板内控制，不参加总线竞争。开放型多微机系统由多主模板管理总线的使用权，多主模板配置有总线仲裁机制，有两台或者两台以上多主模板要求使用总线时把总线使用权分配给某一多主模板，以避免冲突。1、多主模板中的总线仲裁机制总线控制器与总线仲裁器用8218/8219，8288/8289充当，也可用可编程列阵PAL开发而成总线仲裁器可以对总线缓冲器（总线控制器中）、数据

8、线缓冲器、地址线缓冲器中三态门的通断进行控制当某一多主模板在总线竞争中取得优先权时，该多主模板中的CPU占据标准内总线；其它多主模板各缓冲器三态门切断（呈高阻态），其CPU与标准内总线隔离。2、总线判优方法