1、第二章,计算机测控总线,总线 指一组通信导线的集合，用这个集合可以组成系统的标准信息通道 接有若干装置/设备，可以进行信息传递的信号线 一对一/一对多/多对多 原则 内部插件的几何尺寸相同 插头座的规格统一 针数相同，各针的定义统一 控制插件相同、信号定义和工作时序相同,2.1 总线及其标准,分类 按作用范围 计算机总线 测控总线 网络通信总线 按传送数据的方式 并行传送总线：数据总线、地址总线、控制总线 位串行传送总线 按传送数据位的宽度 8、16、32、64 总线规约 为了可靠有效的进行各种数据交换而对总线信号传送规则及传送信号的物理介质所做的一系列物理规定 总线标准 对某一标准化组织批准
2、或推荐的总线规约称为某种总线的标准 机械特性、电气特性、功能特性、过程特性,总线标准 计算机用总线标准 IEC和IEEE制定的总线标准 通用性、兼容(性、可扩展性、适应能力强 适用各种CPU系统 在此基础上各类厂商推出的自己的标准 IBMPC-XT，PC/AT/ISA 并行总线标准 微机系统内并行总线标准 三总线结构 数据总线DB：宽度和总线时钟频率决定数据传输能力 地址总线AB：寻址范围 控制总线CB：控制管理协调能力,系统间并行总线标准 又称并行通信总线 特点 速度快、 近距离， 总线宽度窄，8位居多，16位及以上用于大容量高速的外围设备（硬盘） 一般无地址线或地址/数据复用 控制线少,总
3、线的基本操作 总线主设备 总线上的所有设备都可以发出信息传输命令，进行数据传输的某一台设备 总线从设备 此时的其他总线设备 总线规约 解决总线占用权技术 定时信号 中断处理 总线复用,总线仲裁 集中仲裁 利用优先级方案 按级别长时间占用 按时间先后 设备越多，允许线数量越多，结构月复杂 链路方式 允许线功用 按链路位置决定优先级 有占用，不允许其他设备请求，但无法考虑中断的优先级 离总裁电路远，占有率低 分布式仲裁 主设备置优先级代码于总线，总裁结果使最高优先级在总线上，如优先级相同，按时间排队,总线定时 主设备获得总线控制权，与从设备进行（地址、数据）信息交换，定时信号确定这些信息何时有效
4、同步 异步 命令者与响应者之间有一对选通/应答定时信号 寻址 建立主设备何从设备的联系 寻址方式 物理寻址 逻辑寻址 广播寻址,数据传输 数据的读写操作 方式 串行：附加应答信号、起始和结束标志位、校验位等 并行 方向 单工、半工、全工 时序：同步、异步 出错检测 噪音及串扰 串行 校验码产生和校验电路 重发方式纠错,中断 菊花链式 中断处理机构识别中断码 总线仲裁 设备判别 容错技术 软件措施 动态重配逻辑地址、故障隔离、更换软件单元 备用总线 控制信号 初始化操作 清零、启动、停止 改变总线的操作方式 改变数据流向、数据字段的宽度、字节选择 指明地址和数据的含义,采用总线的优点 简化了系统
5、硬件和软件的设计 简化了系统设计及系统结构 系统的扩充和更新性能好 便于组织生产、提高产品质量、降低产品造价 可维护性好,测控总线性能指标,总线宽度 寻址能力 总线频率 数据传输率 总线定时协议 同步定时、异步定时、半同步定时 热插拔 即插即用 负载能力,2.2 接口及其技术,接口的概念 一个部件（Unit） 1：ROM接口 2：数据存储器RAM接口 3：打印机接口 4：显示器接口 5：键盘接口 6：系统间接口 RS-232C通用串行接口,接口分类 接口与总线关系 元件级接口（Component Level Interface） 计算机系统内部某一具体元件与内部总线之间的联系。 如：存储器、定
6、时器、中断控制器 插板级接口（Board Level Interface） 系统内接口，系统某一部分和系统总线之间的联系 如：键盘接口、显示器接口、打印机接口、磁盘驱动器接口 系统间接口（Communication Interface） 按功能：元件级和输入输出（I/O）接口 I/O接口 人机对话接口：键盘、显示器 过程通道接口：传感器接口、控制接口 通用外设接口,接口电路的基本结构 输入输出锁存缓冲器 地址译码器 控制逻辑,典型接口芯片的内部结构,接口的功能和作用 数据交换的问题 速度不匹配 时序不匹配 信息格式不匹配 信息类型不匹配 功能 数据寄存、缓冲 信息格式转换 协调信息类型和电平差
7、异 协调时序差异 地址译码和设备选择功能 设置中断和DMA控制逻辑,接口芯片的组成 数据输入/输出缓冲寄存器：数据缓冲，速度匹配 控制寄存器：存放CPU的控制命令 状态寄存器：保存外部状态信息 数据总线和地址总线缓冲器 地址译码器 内部控制电路及中断控制电路,接口的控制方式 程序查询方式 CPU通过I/O循环查询外设 中断处理方式 外设申请 DMA传送方式 硬件控制,常见测控总线,串行总线 RS-232C RS-422A RS-485 USB 现场总线 生产过程专用网络或工业控制网络 CAN、ModBUS、ProfiBUS、HART、,并行总线 GPIB SCSI MXI,CAN总线,控制器局
8、部网（CANCONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在我国迅速普及推广。,CAN总线特点,CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。,
