天大嵌入式系统课件-3-总线设计.ppt

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1、嵌入式系统设计天津大学计算机学院车明第三章:总线设计2021/7/3013.1总线概述3.1.1总线分类片内总线:芯片内部总线（VLSI课程相关）器件总线:芯片间互连总线,可由设计者自定义，也有标准的总线，如：I2C、SPI、…内总线:设备内部总线，电路板间互连。标准内总线:国际标准,如:STD、PCI、…专用内总线:由设计者根据需要采用、自定义外总线：设备间总线，不同设备间通信。均为标准总线，如：RS232、USB、…2021/7/3023.1.2标准总线与专用总线标准总线由国际标准化组织发布，业界统一优点

2、：简化设计、易于扩展、便于更新、方便维修通用设备（如PC机）的内、外总线都采用标准总线专用总线由设备设计者定义的、适应设备特点的总线特点：专用性、不兼容，效率高、开销少、成本低嵌入式设备因受应用环境限制，可能不易实现标准总线，且可能存在浪费；因此经常采用专用总线。许多较小的系统也可能不需要内总线。2021/7/3033.2内总线3.2.1专用内总线单片机扩展总线：一般地，通过选择合适的单片机，其内部资源应可以满足应用需求，则其外部引脚就可以看作器件总线或内总线，实现与相关外设的连接。当单片机资源不足时，可通过

3、单片机扩展内部总线，增加相关资源，这时内总线应能适应相关资源的驱动需求，有必要对单片机外部引脚信号进行必要处理。2021/7/304例：给AT89C51单片机扩展RAM2021/7/3053.2.2标准内总线标准内总线的种类已超过100种我们介绍嵌入式系统中常用的几种1）STD总线STD总线是一个面向工业控制的8位总线，目前已被升级到16位、32位8位STD总线是由56条信号线组成的并行底板总线，它又分为4条小总线，即8根双向数据线、16根地址线、22根控制线、10根电源线。STD总线在1987年被批准为IE

4、EE961标准2021/7/306STD总线信号2021/7/307STD总线信号功能:引脚1-6、53-56：电源及辅助电源引脚7-14：8位数据总线/高位地址扩展引脚15-30：16位地址总线/高位数据扩展引脚31-52：控制总线。其中：RD/WR：总线读/写MEMRQ/IORQ：存储器请求/IO请求BUSRQ/BUSAK：总线请求/总线响应INTRQ/INTAK：中断请求/中断响应SYSRESET/PBRESET：系统/按键复位CLOCK：处理器时钟输出PCI/PCO：中断优先链路输入/输出2021/7

5、/308STD总线中断优先链的使用:串行连接优先级由高到低分布高优先中断启动时关闭后续中断链2021/7/309STD-8031CUP板STD总线的特点：采用小模板结构,尺寸为165×114mm模块化的总体设计布局开放式的系统结构拥有丰富的I/O功能模板的小尺寸设计,减少冲击和震动的影响2021/7/30102）PC机内总线PC机内总线经历了PC/XT、ISA、EISA、PCI、PCI-E的发展过程1981年，IBM公司开发的首台个人计算机PC/XT采用的系统总线，是基于8bit的8088处理器的，当时被称为

6、PC/XT总线，带宽2MB/s1984年，16-bitIntel80286诞生，总线也相应地扩展为16bit，并被称呼为PC/AT总线，既后来的ISA总线(工业标准架构：IndustryStandardArchitecture)，带宽8MB/s基于ISA总线的显卡2021/7/30111988年，32-bit外部总线的386DX处理器成为主流后，ISA总线标准也被扩展到了32-bit，成为了EISA（扩展ISA，ExtendedISA），带宽32MB/s，但由于EISA成本过高，很快被PCI取代。基于PCI总

7、线的显卡1992年，PCI总线随着486处理器一起问世，问世之初就是一种32bit/33MHz（相当于带宽133MB/s）的总线标准；在1993年被升级为64bit/66MHz，但直到现在我们使用的仍是32bit/33MHz的PCI总线。2021/7/30121996年，Intel推出了AGP局部总线规范，这是专门为显卡量身打造的一种总线标准，独立于PCI总线。AGP的工作频率为66MHz，1X模式下带宽为266MB/s，是PCI总线的两倍。后来依次又推出了AGP2X、AGP4X、AGP8X，AGP8X带宽已

8、经达到了2.1GB/s，是PCI总线带宽的16倍。基于AGP8X总线的显卡AGP与PCI的关系2021/7/30132002年，PCIExpress规范被批准，并称之为第三代I/O总线技术(3rdGenerationI/O，3GIO)PCIExpress总线是一种点对点串行连接的设备连接方式，这意味着每一个PCIExpress设备都拥有自己独立的数据连接。3GIO连接示意图除了3D显示卡以外，直到现