1、2022-8-9第二章 计算机总线技术1 2022-8-9第二章 计算机总线技术22022-8-9第二章 计算机总线技术32022-8-9第二章 计算机总线技术42022-8-9第二章 计算机总线技术5 在计算机应用系统内部，有各种功能模块：如在计算机应用系统内部，有各种功能模块：如I/O接口接口、A/D、D/A等，模块之间要进行信息等，模块之间要进行信息交换；一般并行传输。交换；一般并行传输。在不同独立的应用系统之间也要进行信息交换；在不同独立的应用系统之间也要进行信息交换；一般串行传输。一般串行传输。传输的方式要遵循某种原则：传输的方式要遵循某种原则：插件的几何尺寸应相同；插件的几何尺寸应
2、相同；插头座的规格应统一，针数相同；插头座的规格应统一，针数相同；插针的定义应统一；插针的定义应统一；信号定义和工作时序应相同信号定义和工作时序应相同 诞生了总线诞生了总线2022-8-9第二章 计算机总线技术6规定了各引线的信号、时序、电气和机械特性规定了各引线的信号、时序、电气和机械特性为计算机系统内部各部件、各模块之间或计算机各系为计算机系统内部各部件、各模块之间或计算机各系统之间提供了标准的公共信息通路统之间提供了标准的公共信息通路(起到桥梁作用起到桥梁作用)符合某种总线的标准符合某种总线的标准实际上是计算机系统真正的核心实际上是计算机系统真正的核心通道控制功能、使用方法、仲裁方法和传
3、输方式等通道控制功能、使用方法、仲裁方法和传输方式等2022-8-9第二章 计算机总线技术7总线标准总线标准计算机中使用的总线标准有二类：1.IEC（国际电工委员会）和IEEE（美国电气与电子工程师协会）制定的：S100、STD、MultiBus、VMESCSI总线等，其特点是通用性、兼容性、可扩展性、适应能力强，适用于各类CPU。大部分厂商都支持这些标准 2.著名厂家如IBM、Intel、Microsoft、Compaq、HP、Motorola、Apple等联合推出的总线标准，成为事实上的国际标准，外围设备提供商和兼容机厂家都遵循其标准。如IBMPC-XT、PC/AT/ISA总线等。2022
4、-8-9第二章 计算机总线技术8总线标准的通用性总线标准的通用性 按某种总线标准设计的外围接口设备适用于采用这种总线标准的任何系统；进行接口设计时，不用研究计算机系统的具体结构和CPU的具体特性，只要按总线标准进行接口设计即可。2022-8-9第二章 计算机总线技术9并行总线并行总线 并行总线分为计算机内部和系统间二种并行总线分为计算机内部和系统间二种 内部总线采用三总线结构（内部总线采用三总线结构（DB、AB、CB），数据传输能力由），数据传输能力由DB宽度和时钟宽度和时钟决定，寻址范围由决定，寻址范围由AB决定，控制管理协决定，控制管理协调能力由调能力由CB决定。决定。系统间又称为并行通讯
5、总线，速度快，系统间又称为并行通讯总线，速度快，一般用于连接近距离（几米）高速数据一般用于连接近距离（几米）高速数据传输设备，一般为传输设备，一般为8位数据线和几根握手位数据线和几根握手线，并同时制定通讯协议。线，并同时制定通讯协议。2022-8-9第二章 计算机总线技术102022-8-9第二章 计算机总线技术11各类总线性能对比各类总线性能对比2022-8-9第二章 计算机总线技术12 总线结构连接示意图总线结构连接示意图总线总线1#总线接总线接口口2#3#4#5#6#总线与总线总线与总线接口一起便接口一起便称之为总线称之为总线结构结构2022-8-9第二章 计算机总线技术13 总线结构连
6、接的优点总线结构连接的优点结构由面向结构由面向CPU变为面向总线变为面向总线硬件、软件模块化设计与生产硬件、软件模块化设计与生产结构清晰结构清晰,便于灵活组态、扩充、改进与升级便于灵活组态、扩充、改进与升级符合同一总线标准的产品兼容性强符合同一总线标准的产品兼容性强满足用户不同的需要满足用户不同的需要,容易构成各种用途的计算容易构成各种用途的计算机应用系统机应用系统2022-8-9第二章 计算机总线技术14 根据总线的功能和应用场合，总线有根据总线的功能和应用场合，总线有 内部总线内部总线（Internal Bus)用于计算机内部模块（板）之间通信用于计算机内部模块（板）之间通信 外部总线（外
7、部总线（External Bus)：又称通讯总线：又称通讯总线 用于计算机之间或计算机与设备之间通信用于计算机之间或计算机与设备之间通信 根据总线的结构，总线可分为根据总线的结构，总线可分为 并行总线：每个信号都有自己的信号线并行总线：每个信号都有自己的信号线 串行总线：所有信号复用一对信号线串行总线：所有信号复用一对信号线2022-8-9第二章 计算机总线技术15 内部总线：内部总线：又称系统总线或模板级总线又称系统总线或模板级总线 常用的有常用的有PC、STD、VME、MULTIBUS等等 数据总线数据总线D：用于传递数据信息：用于传递数据信息 地址总线地址总线A：用于传递地址信息：用于传
8、递地址信息 控制总线控制总线C：包括控制、时序和中断信号线，用于传递：包括控制、时序和中断信号线，用于传递 各种控制信息各种控制信息 电源总线电源总线P：向总线提供电源：向总线提供电源 外部总线外部总线 如：如：IEEE-488、RS-232C、RS-485等等2022-8-9第二章 计算机总线技术16 局部总线、系统总线、通信总线局部总线、系统总线、通信总线 局部总线局部总线-是在传统的是在传统的ISA/EISA总线和总线和CPU总线之间增加的一级总线或管理层，这是因总线之间增加的一级总线或管理层，这是因为为ISA/EISA已远远不能适应系统高传输能力已远远不能适应系统高传输能力的要求，如的
9、要求，如PCI。系统总线系统总线即内部总线即内部总线 通信总线通信总线即外部总线即外部总线2022-8-9第二章 计算机总线技术17CPU总线总线母板母板RAMROMA/DD/A外部总线外部总线接口接口数据总线数据总线D地址总线地址总线A控制总线控制总线C电源总线电源总线P 计算机内部总线结构示意图计算机内部总线结构示意图2022-8-9第二章 计算机总线技术18 总线时钟频率总线时钟频率(即总线工作频率，单位即总线工作频率，单位MHz)；总线宽度即数据总线的位数，单位为总线宽度即数据总线的位数，单位为bit；总线传输速率即总线带宽，在总线上每秒钟传总线传输速率即总线带宽，在总线上每秒钟传输的
10、最大字节数输的最大字节数MB/s，每秒处理多少兆字节。，每秒处理多少兆字节。它们之间的相关计算公式：它们之间的相关计算公式：传输速率传输速率=总线时钟频率总线时钟频率*总线宽度总线宽度/82022-8-9第二章 计算机总线技术19 模板化结构模板化结构 按功能划分计算机的各个部件，并按总线标准按功能划分计算机的各个部件，并按总线标准设计成由总线连接的模板结构：设计成由总线连接的模板结构：CPU主板、主板、RAM/ROM存储板、存储板、A/D、D/A、DI、DO等等 模板化结构的优点模板化结构的优点 增加计算机系统的通用性、灵活性、开放性、增加计算机系统的通用性、灵活性、开放性、扩展性和可靠性扩
11、展性和可靠性 为系统的维修提供了方便为系统的维修提供了方便2022-8-9第二章 计算机总线技术202022-8-9第二章 计算机总线技术21 计算机技术的发展过程在一定意义上来计算机技术的发展过程在一定意义上来说是总线技术的发展史，每一次新的主说是总线技术的发展史，每一次新的主流总线技术的出现都给计算机带来了全流总线技术的出现都给计算机带来了全面的革新。面的革新。总线的体系结构总线的体系结构 总线的控制方式总线的控制方式2022-8-9第二章 计算机总线技术22 主控模块主控模块（Master,主模块主模块)可以控制总线并启动数据传送的任何模块可以控制总线并启动数据传送的任何模块 受控模块（
12、受控模块（Slave,从模块从模块)能够响应总线主模块发出命令的任何模块能够响应总线主模块发出命令的任何模块 体系结构体系结构指由总线本身定义地址空间、数据长度、操作指由总线本身定义地址空间、数据长度、操作定时信号以及传输协议等，以保证定时信号以及传输协议等，以保证CPU的性能的性能得到充分发挥而与得到充分发挥而与CPU无关。无关。2022-8-9第二章 计算机总线技术23 单总线体系结构单总线体系结构(Single Bus Architecture)所有模块都连到单一总线上，只有一个数据所有模块都连到单一总线上，只有一个数据通路，仅适用于慢速的计算机。通路，仅适用于慢速的计算机。2022-8
13、-9第二章 计算机总线技术24 单总线体系结构单总线体系结构(Single Bus Architecture)CPU协处理器协处理器Modem显示器显示器硬硬 驱驱打印机打印机打印机存储器存储器2022-8-9第二章 计算机总线技术25 并发总线体系结构并发总线体系结构 (Concurrent Bus Architecture)将存储器和将存储器和I/O 的数据通路分开，以解决的数据通路分开，以解决CPU与存储器、与存储器、I/O之间数据传输的速度之间数据传输的速度不一的矛盾。不一的矛盾。2022-8-9第二章 计算机总线技术26 并发总线体系结构并发总线体系结构(Concurrent Bus
14、 Architecture)CPU协处理器协处理器Modem显示器显示器硬硬 驱驱打印机打印机打印机存储器存储器总线控制器总线控制器2022-8-9第二章 计算机总线技术27 带带cache的并发总线体系结构的并发总线体系结构 (Concurrent Bus Architecture With cache)类似于并发总线体系结构，只是在类似于并发总线体系结构，只是在CPU和存储器和存储器的数据通路上多了一个高速缓冲存储器的数据通路上多了一个高速缓冲存储器cache及及cache控制器。控制器。2022-8-9第二章 计算机总线技术28 带带cache的并发总线体系结构的并发总线体系结构Cach
15、e控制器控制器协处理器协处理器Modem显示器显示器硬硬 驱驱打印机打印机打印机主存储器主存储器总线控制器总线控制器光盘驱动器光盘驱动器其它其它I/O卡卡Cache存储器存储器CPU2022-8-9第二章 计算机总线技术29 总线控制总线控制总线上可以挂多个主模块总线上可以挂多个主模块,但在同一时刻只但在同一时刻只能有一个主模块控制总线；能有一个主模块控制总线；对信息的传送需要控制对信息的传送需要控制,以防止信息丢失。以防止信息丢失。总线控制线路包括总线判优或仲裁逻辑、总线控制线路包括总线判优或仲裁逻辑、总线控制驱动器和中断逻辑等。总线控制驱动器和中断逻辑等。2022-8-9第二章 计算机总线
16、技术30 用硬件进行总线裁决（控制）的方式用硬件进行总线裁决（控制）的方式 串行链接式总线裁决串行链接式总线裁决 定时查询方式定时查询方式 独立请求式总线裁决独立请求式总线裁决2022-8-9第二章 计算机总线技术31 串行链接式总线裁决串行链接式总线裁决总线可用总线可用部件部件0总总线线控控制制器器 部件部件1部件部件N-1总线请求总线请求总线总线总线忙总线忙图中，请求图中，请求线是公共的，线是公共的，图中部件图中部件0 0的的优先级最高。优先级最高。2022-8-9第二章 计算机总线技术32 定时查询方式定时查询方式这种方式中，这种方式中，优先级可以优先级可以用程序控制，用程序控制，灵活性
17、较强。灵活性较强。计数值有计数值有2种种方式。方式。总线忙总线忙部件部件0总总线线控控制制器器部件部件1部件部件N-1总线请求总线请求总线总线计数值计数值2022-8-9第二章 计算机总线技术33 独立请求式总线裁决独立请求式总线裁决这种方式中，这种方式中，总线控制器总线控制器根据某种算根据某种算法对同时来法对同时来的请求进行的请求进行裁决裁决。部件部件0总总线线控控制制器器 部件部件1部件部件N-1总线总线BR0BG0BR1BG1BRN-1BGN-1总线忙信号总线忙信号SACK2022-8-9第二章 计算机总线技术34 总线裁决采用的主要算法总线裁决采用的主要算法 静态优先级算法（又称作菊花
18、链算法）静态优先级算法（又称作菊花链算法）固定时间算法固定时间算法 动态优先级算法动态优先级算法 先来先服务算法先来先服务算法2022-8-9第二章 计算机总线技术35 总线的通信方式总线的通信方式(1)(1)同步式通信同步式通信(Synchronous Transfer)数据的传输在一个共同的时钟信号控制下进行数据的传输在一个共同的时钟信号控制下进行 优点是模块间的配合简单一致优点是模块间的配合简单一致,缺点是对所有模缺点是对所有模块都强求一致的同一时限块都强求一致的同一时限,设计缺乏灵活性设计缺乏灵活性(2)异步式传输异步式传输(Asynchronous Transfer)利用数据发送部件
19、和接收部件之间的利用数据发送部件和接收部件之间的“握手握手(Handshaking)”信号线来实现总线数据传送信号线来实现总线数据传送 可以实现不同速度的设备之间的数据传送可以实现不同速度的设备之间的数据传送2022-8-9第二章 计算机总线技术362022-8-9第二章 计算机总线技术37 STD总线总线 当前主流总线当前主流总线2022-8-9第二章 计算机总线技术38STD总线总线STD总线即总线即Standard Bus，是一种规模最小，是一种规模最小，面向工业控制，设计周密的面向工业控制，设计周密的8位系统总线。位系统总线。STD总线支持总线支持8位微处理器。位微处理器。2022-8
20、-9第二章 计算机总线技术39 STD总线的特点：总线的特点：56根并行总线，采用小模板结构根并行总线，采用小模板结构,尺寸为尺寸为165114mm 模块化的总体设计布局模块化的总体设计布局开放式的系统结构开放式的系统结构拥有丰富的拥有丰富的I/O功能功能模板的小尺寸设计模板的小尺寸设计,减少冲击和震动的影减少冲击和震动的影响响2022-8-9第二章 计算机总线技术40 STD总线的信号分配总线的信号分配56根并行总线都有明确的定义，按功能可分为五大类根并行总线都有明确的定义，按功能可分为五大类(1)逻辑电源线逻辑电源线6根根(引线引线16)(2)数据总线数据总线8根根(引线引线714)(3)
21、地址总线地址总线16根根(引线引线1530)(4)控制总线控制总线22根根(引线引线3152)(5)辅助电源线辅助电源线4根根(引线引线5356)2022-8-9第二章 计算机总线技术41 STD总线与存储器和总线与存储器和I/O的连接的连接 与存储器的连接方法与存储器的连接方法 总线低位地址总线低位地址A0A12直接连接到各存储器芯片直接连接到各存储器芯片,高位地址高位地址A13A15用来选片（可选用来选片（可选64K基本存储基本存储器，通过扩展，可增至器，通过扩展，可增至128K）与与I/O的连接的连接 地址码的低位字节连接到总线译码器地址码的低位字节连接到总线译码器,形成选板形成选板信号
22、和选口信号信号和选口信号,选通选通I/O端口工作（可选端口工作（可选128个个口，扩展后可增至口，扩展后可增至256个口）个口）2022-8-9第二章 计算机总线技术42 IPC机的优点机的优点(1)IPC机与机与PC机的软件完全兼容；机的软件完全兼容；(2)开放性的结构和软硬件标准的公开；开放性的结构和软硬件标准的公开；(3)各类高性能各类高性能I/O模板成熟模板成熟,性能价格比提高；性能价格比提高；(4)IPC机本身的性能指标不断提高机本身的性能指标不断提高,已能适应已能适应工业环境的基本要求；工业环境的基本要求；(5)通信与网络技术的引入，便于通过网络连接通信与网络技术的引入，便于通过网
23、络连接,组成可靠性高、灵活性强的多级系统体系。组成可靠性高、灵活性强的多级系统体系。2022-8-9第二章 计算机总线技术43 PC系列总线系列总线 IBM公司公司 1981年推出基于年推出基于8位机的位机的PC/XT总线，总线，PC总线总线 1984年年推出基于推出基于16位机的位机的PC/AT总线，总线，AT总线总线 但从未公开过但从未公开过AT总线的技术规格总线的技术规格 Intel公司、公司、IEEE和和EISA集团联合推出集团联合推出 与与IBM/AT原装机总线意义相近的原装机总线意义相近的ISA(Industry Standard Architecture)总线，即总线，即8/16
24、位的位的“工业工业标准结构标准结构”：数据传输率最高：数据传输率最高8MB/s,寻址空间寻址空间为为224=16MB2022-8-9第二章 计算机总线技术44 总线的元老总线的元老 特点：特点：CPU为唯一主模块，插卡数量亦有限为唯一主模块，插卡数量亦有限 缺少中枢寄存器，不能动态分配资源缺少中枢寄存器，不能动态分配资源 已接近淘汰已接近淘汰 但因许多老设备如声卡、但因许多老设备如声卡、Modem等仍离不等仍离不开它，故许多主板芯片依然提供对其的支持开它，故许多主板芯片依然提供对其的支持(如下页的主板示意图等如下页的主板示意图等)2022-8-9第二章 计算机总线技术452022-8-9第二章
25、 计算机总线技术462022-8-9第二章 计算机总线技术47 MCA(Micro Channel Architecture)IBM提出的支持提出的支持386的系统总线标准，数据的系统总线标准，数据宽度宽度32位位(支持支持4G的寻址能力的寻址能力)，传输率，传输率33MB/s，与，与ISA不兼容，技术未公开不兼容，技术未公开 EISA(Extended ISA)总线总线 由由Compaq、HP等九家公司在等九家公司在1988年推出年推出的与的与MCA抗衡的总线，与抗衡的总线，与ISA有良好的兼有良好的兼容性容性2022-8-9第二章 计算机总线技术48 现在是主板上最常见的插槽现在是主板上最
26、常见的插槽(如下页图示如下页图示)不依附于某个具体的处理器不依附于某个具体的处理器 结构上是在结构上是在CPU与原来的系统总线间插入的与原来的系统总线间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对该层的一级总线，具体由一个桥接电路实现对该层的管理；提供信号缓存，支持管理；提供信号缓存，支持10种外设种外设 数据总线数据总线32/64位，最大传输速率达位，最大传输速率达132MB/s 可同时支持多组外围设备可同时支持多组外围设备2022-8-9第二章 计算机总线技术492022-8-9第二章 计算机总线技术502022-8-9第二章 计算机总线技术51 Compact PCI Compact PCI
27、的意思是的意思是“坚实的坚实的PCI”，是当今，是当今第一个采用无源总线底板结构的第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是系统，是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。Compact PCI是在原来是在原来PCI总线基础上改造而总线基础上改造而来，它利用来，它利用PCI的优点，提供满足工业环境应的优点，提供满足工业环境应用要求的高性能核心系统，同时还考虑充分利用要求的高性能核心系统，同时还考虑充分利用传统的总线产品，如用传统的总线产品，如ISA、STD、VME或或PC/10
28、4来扩充系统的来扩充系统的I/O和其他功能。和其他功能。2022-8-9第二章 计算机总线技术52 专门为嵌入式控制而定义的工控总线专门为嵌入式控制而定义的工控总线 实质上是一种紧凑型，小型化的实质上是一种紧凑型，小型化的 IEEE-P996.其型号定义和其型号定义和PC/AT基本一致，但基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化电气和机械规范却完全不同，是一种优化的，小型堆栈式结构的嵌入式控制系统。的，小型堆栈式结构的嵌入式控制系统。PC/104总线产品软件上与总线产品软件上与PC/AT完全兼容。完全兼容。2022-8-9第二章 计算机总线技术53 2022-8-9第二章 计算机总线技
29、术54 小尺寸结构小尺寸结构,标准模块：标准模块：96x90mm 堆栈式，堆栈式，“针针”“”“孔孔”总线连接，即总线连接，即PC/104总线模块之间总线的连接是通过上总线模块之间总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬合相连层的针和下层的孔相互咬合相连,有极好的有极好的抗震性。抗震性。4mA总线驱动既可使模块正常工作，低功总线驱动既可使模块正常工作，低功耗，减少元件数量耗，减少元件数量 自我堆栈式连接，无须母板自我堆栈式连接，无须母板2022-8-9第二章 计算机总线技术55 PC/104,8位，位，16位分别与位分别与PC和和PC/AT相相对应对应 PC/104plus则与则与PCI总线相
30、对应总线相对应 一个一个PC/104 CPU模块则可以同时拥有模块则可以同时拥有PC/104和和PC/104plus总线总线 2022-8-9第二章 计算机总线技术56更确切地说更确切地说为为图形加速接口，是图形加速接口，是Intel公司推出的新一代图公司推出的新一代图形显示卡专用数据通道，它只能安装形显示卡专用数据通道，它只能安装AGP的显的显示卡。它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，示卡。它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，大幅提高了电脑对大幅提高了电脑对3D图形的处理速度，信号的图形的处理速度，信号的传送速率可以提高到传送速率可以提高到533MB/s。AGP的工作频的工作频率为率为66.
31、6MHz，是现行，是现行PCI总线的一倍总线的一倍。2022-8-9第二章 计算机总线技术57 AGP显示卡和内存之显示卡和内存之间有一条高速的通道，间有一条高速的通道，它要直接使用系统内它要直接使用系统内存来处理图像数据，存来处理图像数据，不过宝贵的系统内存不过宝贵的系统内存就会被占用了。现在就会被占用了。现在的的SLOT1主板、主板、SUPER 7主板都提供主板都提供了了AGP接口。接口。AGP接口图示接口图示2022-8-9第二章 计算机总线技术582022-8-9第二章 计算机总线技术59是由个人电脑是由个人电脑协会和电讯工业厂家协会和电讯工业厂家(包括包括Compaq、IBM NEC
32、、Microsoft等等)共同开发的新一代的共同开发的新一代的多媒体电脑的外设接口。多媒体电脑的外设接口。将不同的接口统一用一个将不同的接口统一用一个4针标准插头。针标准插头。所有的所有的USB外设利用外设利用“One-Size-Fits-All”连接器简单方便地连接入计算机。连接器简单方便地连接入计算机。2022-8-9第二章 计算机总线技术60 使用新的、通用标准使用新的、通用标准连接器，在计算机上连接器，在计算机上添加设备时不必再打添加设备时不必再打开机箱，安装板卡，开机箱，安装板卡，甚至都不必重新启动，甚至都不必重新启动，就可以使用新的设备，就可以使用新的设备，USB使您的计算机更使您
33、的计算机更易使用。易使用。USB接口示意图接口示意图2022-8-9第二章 计算机总线技术61 连结的设备数连结的设备数 一个一个USB最多可以连结最多可以连结127个设备个设备 传输速度传输速度 若是使用鼠标或者键盘等不需要高速的设若是使用鼠标或者键盘等不需要高速的设备时，它就采用备时，它就采用1.5Mbps的传输速率的传输速率 若是使用若是使用MODEM，音箱、打印机等需要，音箱、打印机等需要高速传输数据的设备时，则采用高速传输数据的设备时，则采用12Mbps的的同步传输速率同步传输速率(结点间距离结点间距离5米米)。最新最新USB2.0标准的标准的MAX传输率传输率480Mbps.202
34、2-8-9第二章 计算机总线技术62 USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游设备提供电源.VBUSDGNDD+VBUSD+DGND2022-8-9第二章 计算机总线技术63 IEEE 1394总线总线 IDE总线总线 SCSI总线总线 AMR总线总线2022-8-9第二章 计算机总线技术642022-8-9第二章 计算机总线技术65 IEEE-488总线概述总线概述 IEEE-488总线的信号分配总线的信号分配 RS-232C RS-422/4852022-8-9第二章 计算机总线技术66 IEEE-488是是1970年由美国惠普公司开发的并行通年由美国惠普公司开发
35、的并行通讯总线讯总线,用来用来连接系统，如微计算机、数字电压表、连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-IEEE-488488总线装配起来。它按照位并行、字节串行双总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号，连接方式为总线方式，仪向异步方式传输信号，连接方式为总线方式，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总线上最多可连接线上最多可连接1515台设备。最大传输距离为台设备。最大传输距离为2020米，米，信号传输速度一般为信号传输速度一般为500KB/s500K
36、B/s，最大传输速度为，最大传输速度为1MB/s1MB/s。总线上连接的设备有三种，工作方式也有三种总线上连接的设备有三种，工作方式也有三种 听者（听者（“受话受话”方式）：同时可有多个方式）：同时可有多个 讲者（讲者（“送话送话”方式）：每时只能有一个方式）：每时只能有一个 控者（控者（“控制控制”方式）：每时只能有一个方式）：每时只能有一个2022-8-9第二章 计算机总线技术67 IEEE-488总线的连接示意图总线的连接示意图DIO1 DIO8DAVNRFDNDAC EOI IFC ATN SRQREN 设备设备A 控者控者 讲者讲者 听者听者 计算机计算机 设备设备B 讲讲 者者 听
37、听 者者 电压表电压表1 1 设备设备C 讲讲 者者 听听 者者 设备设备D 听听 者者 数据线数据线数数 据据控制线控制线接接 口口管理线管理线电压表电压表2 2打印机打印机2022-8-9第二章 计算机总线技术68 IEEE-488共定义了共定义了24根线（其中根线（其中8根地线）根地线）数据总线数据总线DIO0 DIO8 数据传送控制线数据传送控制线 数据有效线数据有效线DAV、未准备好接受数据线、未准备好接受数据线NRFD、未、未接受好数据线接受好数据线NDAC 接口管理总线接口管理总线 接口清除线接口清除线IFC、服务请求线、服务请求线SQR、注意线、注意线ATN、结束或识别线结束或
38、识别线EQI、远程允许、远程允许REN2022-8-9第二章 计算机总线技术69 使用使用IEEE-488的约定的约定 数据传输率不得超过每秒数据传输率不得超过每秒1M字节字节 总线上的设备数不得多于总线上的设备数不得多于15个个 电缆总长度不超过电缆总长度不超过20m，两设备间不超过，两设备间不超过4m 采用负逻辑采用负逻辑2022-8-9第二章 计算机总线技术70RS-232C总线标准及应用RS-232C是美国电子工业协会是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。制定的一种串行物理接口标准。RS是英文是英文“推荐标
39、准推荐标准”的缩写，的缩写，232为标识号，为标识号，C表示修改次数。表示修改次数。RS-232-C总线标准设有总线标准设有25条信号条信号线，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，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发通道，对于一般双工通信，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。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标准规定的数据传输速率为每秒率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。波特。R
40、S-232-C标准规定，驱动器允许有标准规定，驱动器允许有2500pF的的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通的通信电缆时，最大通信距离为信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内以内的通信。的通信。2022-8-9第二章 计算机总线技术71RS-232C
41、总线标准及应用引脚号信号名称方 向信 号 功 能1DCDPC机仪器PC机收到远程信号（载波检测）2RXDPC机仪器PC机接收数据3TXDPC机仪器PC机发送数据4DTR PC机仪器PC机准备就绪5GND-信号地6DSRPC机仪器仪器准备就绪7RTSPC机仪器PC机请求发送数据8CTSPC机仪器仪器已切换到接收状态（清除发送）9RIPC机仪器通知PC机，线路正常（振铃指示）2022-8-9第二章 计算机总线技术72RS-485总线 在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此
42、采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度度，能检测低至能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其可以联网构成分布式系统，其
43、允许最多并联允许最多并联32台驱动器和台驱动器和32台接收器。台接收器。2022-8-9第二章 计算机总线技术73电平转换芯片介绍电平转换芯片介绍 (1)驱动器的输出电平 逻辑0：+5V+15V；逻辑1：-5V-15V(2)接收器的输入检测电平 逻辑0：+3V；逻辑1：-3V RS-232C使用的是负逻辑。TXDRXDRXDTXDT1INR1OUTT1OUTR2OUTR2INT2OUTR2OUTT2IN11611610610610610696967676868680318031MAX232AMAX232A2022-8-9第二章 计算机总线技术74RS-422/485RS-422/485标准总线
44、及其应用标准总线及其应用 RS-449RS-449与与RS-232CRS-232C的主要差别是信号的传输方式不同。的主要差别是信号的传输方式不同。RS-449RS-449接口是利用信号导线之间的电位差，可在接口是利用信号导线之间的电位差，可在1200m1200m的双绞线上进行数字通信，速率可达的双绞线上进行数字通信，速率可达90kb/s90kb/s。由于由于RS-449RS-449系统用平衡信号差电路传输高速信号，所系统用平衡信号差电路传输高速信号，所以噪声低，又可以多点或者使用公用线通信。以噪声低，又可以多点或者使用公用线通信。RS-422RS-422是是RS-449RS-449标准的子集，
45、规定了电气方面的要求。标准的子集，规定了电气方面的要求。RS-422ARS-422A的传输率最大为的传输率最大为10Mb/s10Mb/s，在此速率下，电缆，在此速率下，电缆允许长度为允许长度为120m120m。如果采用较低传输速率，如。如果采用较低传输速率，如90kb/s90kb/s，最大距离可达最大距离可达1200m1200m。RS-485RS-485是是RS-422ARS-422A的变形。的变形。RS-422ARS-422A为全双工，可同为全双工，可同时发送和接收；时发送和接收；RS-485RS-485则为半双工，在某一时刻，一则为半双工，在某一时刻，一个发送另一个接收。个发送另一个接收。
46、2022-8-9第二章 计算机总线技术75 RS-232C、RS-422A、RS485性能比较 接接 口口性性 能能RS-232CRS-422ARS-485操作方式操作方式单端单端差动方式差动方式差动方式差动方式最大距离最大距离/m15(24kb/s)1200(100kb/s)1200(100kb/s)最大速率最大速率200kb/s10Mb/s10Mb/s最大驱动器数目最大驱动器数目1132最大接收器数目最大接收器数目11032接收灵敏度接收灵敏度3V200mV200mV驱动器输出阻抗驱动器输出阻抗30060k120k接收器负载阻抗接收器负载阻抗37 7k4k12k负载阻抗负载阻抗37 7k10060 对共用点电压范围对共用点电压范围/V2525-0.25+6+6-712122022-8-9第二章 计算机总线技术76 计算机总线的一般概述计算机总线的一般概述 计算机总线的体系结构计算机总线的体系结构 内部总线内部总线 外部总线外部总线2022-8-9第二章 计算机总线技术77
