总线技术与接口基础精选PPT.ppt

《总线技术与接口基础精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《总线技术与接口基础精选PPT.ppt（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于总线技术与接口基础第1页，讲稿共55张，创作于星期日 6.1 6.1 总线技术总线技术 6.1.1 6.1.1 总线技术概述总线技术概述总线定义总线定义: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。一组信号线的集合。总线技术研究对象总线技术研究对象: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

2、强、扩展性好、升级容易等性能。有通用性强、扩展性好、升级容易等性能。数据总线：传送数据信息数据总线：传送数据信息系统总线的基本组成系统总线的基本组成:地址总线：传送地址信息地址总线：传送地址信息 控制总线：传送控制信息（完成总线操作功能）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电源线：为系统提供电源信号1.总线的基本组成总线的基本组成第2页，讲稿共55张，创作于星期日2.总线功能总线功能（1 1）数据传输功能）数据传输功能 数据传输功能是总线的基本数据传输功能是总线的基本功能，用总线传输率来表示，即每秒传输的字节数，单功能，用总线传输率来表示，即每秒传输的字节数，单

3、位是位是Mbps（兆字节每秒）。（兆字节每秒）。（2）多设备支持功能）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，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。由总线仲裁器确定。（3 3）中断）中断中中断断是是计计算算机机对对紧紧急急事事务务响响应应的的机机制制。当当外外部部设设备备与与主主设设备备之之间间进进行行服服务约定时，中断是实现服务约定的联络信号。务约定时，中断是实现服务约定的联络信号。（4 4）错误处理）错误处理错错误误处处理理包包括括奇奇偶偶校校验验错错、系系统统错错、电电池池失失效效等等错错

4、误误检检测测处处理理，以以及及提提供供相相应应的的保护对策。保护对策。第3页，讲稿共55张，创作于星期日 规定模块尺寸，总线插头、边沿连接器等的规格。规定模块尺寸，总线插头、边沿连接器等的规格。v功能结构规范：功能结构规范：v机械结构规范：机械结构规范：确确定定引引脚脚名名称称与与功功能能，及及其其相相互互连连接接的的协协议议。功功能能结结构构规规范范是是总总线线的的核核心心，通通常常以以时时序序和和状状态态来来描描述述信信息息的的交交流流、流流向向及及管管理理规规则则。总总线线在在功功能能结结构方面的规范包括：构方面的规范包括：q数据线、地址线、读数据线、地址线、读/写及其它控制线、状态线、

5、时钟线、电源线和地线等；写及其它控制线、状态线、时钟线、电源线和地线等；q中断机制；中断机制；q总线主控仲裁；总线主控仲裁；q应用逻辑：如联络（也称握手）线、复位、自启动、休眠维护等。应用逻辑：如联络（也称握手）线、复位、自启动、休眠维护等。v电气规范：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。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。3.3.总线规范的基本内容总线规范的基本内容第4页，讲稿共55张，创作于星期日4.4.总线的数据传送总线的数据传送（1 1）申请占用总线：）申请占用总线：需要使用总线的总线主设备（如需要使用总线的总线主设备（如CPUCPU、

6、DMADMA控制器等）向总控制器等）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，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。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：）寻址：获得总线控制权的总线主设备，通过地址总线发出本次要访问的存获得总线控制权的总线主设备，通过地址总线发出本次要访问的存储器和储器和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。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）传传送送数数据据：总总线线主

7、主设设备备也也叫叫主主模模块块，被被访访问问的的设设备备叫叫从从模模块块。主主模模块块和和从从模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。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：）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。块使用。第5页，讲稿共55张，创作于星期日5.5.微机总线的分类微机总线的分类 q片片内内总总线线：它它是是位位于于大大规规模模、超超大大规规模模集集成成芯芯片片内内部部各各单单元元电电路路之之间间的的总总线线，作作为为这这些些单

8、元电路之间的信息通路。如单元电路之间的信息通路。如CPUCPU内部内部ALUALU、寄存器组、控制器等部件之间的总线。、寄存器组、控制器等部件之间的总线。q局局部部总总线线（也也称称内内部部总总线线）：通通常常指指微微机机主主板板上上各各部部件件之之间间的的信信息息通通路路。由由于于是是一一块块电电路路板板内内部部的的总总线线，故故又又称称在在板板局局部部总总线线。较较典典型型的的局局部部总总线线如如：IBM-PCIBM-PC总总线线，ISAISA总线，总线，EISAEISA总线，总线，VLVL和和PCIPCI总线等。总线等。q系系统统总总线线（也也称称外外部部总总线线）：是是指指微微机机底底

9、板板上上的的总总线线，用用来来构构成成微微机机系系统统的的各各插插件件板板、多多处处理理器器系系统统各各CPUCPU模模块块之之间间的的信信道道。较较典典型型的的系系统统总总线线如如：STD-BUSSTD-BUS，MULTI-BUSMULTI-BUS，VMEVME等。等。q通通信信总总线线：它它是是微微机机系系统统与与系系统统之之间间、微微机机系系统统与与其其它它仪仪器器仪仪表表或或设设备备之之间间的的信信息息通通路路。这这种种总总线线往往往往不不是是计计算算机机专专有有的的，而而是是借借用用电电子子工工业业其其它它领领域域已已有有的的总总线线标标准准并并加加以以应应用用形形成成的的。流流行行

10、的的通通信信总总线线如如：EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488，VXI等等总总线标准。线标准。第6页，讲稿共55张，创作于星期日各类总线之间的相互关系见图各类总线之间的相互关系见图6.1。图图6.1 4类总线之间的关系类总线之间的关系第7页，讲稿共55张，创作于星期日6.6.使用标准总线的优点使用标准总线的优点q简简化化软软、硬硬件件设设计计：由由于于总总线线定定义义非非常常严严格格，任任何何厂厂家家或或个个人人都都必必须须按按其其标标准准制制作作插插件件板，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。板，有了规范就给用户在硬件设计上带来了很

11、大的方便，简化了设计过程。q简简化化系系统统结结构构：采采用用标标准准总总线线，只只要要将将各各功功能能模模块块（板板）挂挂在在总总线线上上就就可可以以方方便便的的构成微机的硬件系统。构成微机的硬件系统。q便便于于系系统统的的扩扩充充：对对于于采采用用标标准准总总线线构构成成的的微微机机系系统统，只只要要按按总总线线标标准准和和用用户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。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。q便便于于系系统统的的更更新新：随随着着电电子子技技术术的的不不断断发发展展，新新的的器器件件不不断断涌涌现现，微微机机系系统统也也要要不

12、不断断更更新新，在在采采用用标标准准总总线线的的插插件件板板上上用用新新的的器器件件取取代代原原来来的的器器件件就就可可以以很很方方便便地地提提高高系系统统性性能能，而不必做很大改动。而不必做很大改动。第8页，讲稿共55张，创作于星期日总线名称数据位数适用处理器所属类型中文名称引脚数目推出年份ISA-8(PC/XT)88088局部总线工业标准结构总线PC/XT总线621981ISA-16(PC/AT)168086、80286局部总线扩展工业标准结构总线PC/AT总线62+36（加长）1984ISA-32(EISA)3280386局部总线扩展工业标准结构总线62+36（上层）+90+10(空)（

13、下层）1988MCA32PS/2(IBM)局部总线微通道结构总线与ISA不兼容1987(VESA)VL-BUS32/6480486局部总线视频总线62+36+90+112（加长）1992PCI3264Pentium局部总线外围组件互连总线短卡124长卡1881993几种局部总线的比较几种局部总线的比较 6.1.2 6.1.2 局部总线局部总线第9页，讲稿共55张，创作于星期日总线名称数据位数适用微机系统所属类型中文名称推出年份Multi-bus1632SBC、多处理器系统系统总线SBC多总线(SBC公司)19741985STD8/16/32Z80等系统总线工业控制微机系统标准系统总线19781

14、989S-10016Altair(MITS公司)系统总线S-100总线1979VME32M68000系统总线专用模块互连总线1988几种系统总线的比较几种系统总线的比较 6.1.3 6.1.3 系统总线系统总线 比尔比尔盖茨最初的商业尝试是为当时的盖茨最初的商业尝试是为当时的Altair 8800电脑设计出了第一个电脑设计出了第一个BASIC语言解译器，语言解译器，Altair 8800是是MITS公司陷入困境之下发明的。公司陷入困境之下发明的。盖茨和艾伦在哈佛阿肯计算机中心没日没夜地干了盖茨和艾伦在哈佛阿肯计算机中心没日没夜地干了8周，此前从未有人为微机编过周，此前从未有人为微机编过BASI

15、C程序，这是一种简单易用的计算机程序设计程序，这是一种简单易用的计算机程序设计语言。盖茨和艾伦开辟了语言。盖茨和艾伦开辟了PC软件业的新路，奠定了软件标准化生产的基础。软件业的新路，奠定了软件标准化生产的基础。1975年春天，艾伦进入年春天，艾伦进入MITS，担任软件部经理。念完二年级课程，盖茨也飞往，担任软件部经理。念完二年级课程，盖茨也飞往MITS，加入艾伦从事的工作。微软，加入艾伦从事的工作。微软“寄生寄生”于于MITS之上。后来在盖茨父亲及其律师朋友的帮助下，盖茨侥幸在软件所有权上获胜。这就是微软颇不寻常的起步，如果输掉这场官司，盖茨不得不从头再来，之上。后来在盖茨父亲及其律师朋友的帮

16、助下，盖茨侥幸在软件所有权上获胜。这就是微软颇不寻常的起步，如果输掉这场官司，盖茨不得不从头再来，今日微软的历史就得改写。今日微软的历史就得改写。凭借从凭借从BASIC项目上拿到的版权费，比尔项目上拿到的版权费，比尔盖茨与保罗盖茨与保罗艾伦艾伦(Paul Allen)在新墨西哥州中部城市在新墨西哥州中部城市Albuquerque一同创建了微软，后来移到一同创建了微软，后来移到西雅图。西雅图。第10页，讲稿共55张，创作于星期日STDSTD总线的特点总线的特点（1 1）模块化的小板结构、开放式的灵活组态）模块化的小板结构、开放式的灵活组态 STDSTD总总线线使使得得微微机机系系统统被被划划分分

17、成成若若干干模模块块，并并制制作作成成标标准准的的功功能能模模板板（插插件件卡卡）。用用户户可可根根据据需需要要选选择择功功能能模模板板组组成成自自己己的的微微机机，插插件件卡卡与与外外设设之之间间可可用用其其他他方方式式连连接接，因因此此可可以以灵活方便地构成适应不同要求的微机系统。图灵活方便地构成适应不同要求的微机系统。图6.56.5是基于是基于STDSTD总线的微机系统的典型结构。总线的微机系统的典型结构。图图6.5 STD总线微机系统结构总线微机系统结构 第11页，讲稿共55张，创作于星期日（2 2）高可靠性、高抗干扰能力和高信号质量：高可靠性、高抗干扰能力和高信号质量：STDSTD总

18、总线线优优良良的的物物理理特特性性使使之之具具有有抗抗恶恶劣劣环环境境的的能能力力。其其模模块块化化小小尺尺寸寸结结构构使使其其具具有有抗抗冲冲击击和和振振动动的的能能力力，也也可可以以减减少少自自身身发发热热产产生生的的问问题题。由由于于STDSTD总总线线采采用用印印刷刷电电路路板板边边缘缘做做接接插插件件，可可防防止止插插件件卡卡反反插插，引引脚脚弯弯曲曲或或折折断断。同同时时STDSTD总总线线的的结结构构可可使使信信号号流流有有序序地地从从总总线线接接口口流流向向用用户户接接口口，提提高了信号的质量。高了信号的质量。（3 3）兼容的结构、配套的产品和齐全的功能：兼容的结构、配套的产品

19、和齐全的功能：STDSTD总线的兼容式结构可以使总线的兼容式结构可以使8 8位的位的STDSTD产品与新标准的产品与新标准的1616位或位或3232位位STDSTD产品一产品一起工作。起工作。STDSTD总线还支持多处理器系统。随着技术的发展和总线还支持多处理器系统。随着技术的发展和STDSTD产品的推广和应用，产品的推广和应用，其标准插件板的功能不断增强，配套产品越来越丰富，给使用带来极大方便。其标准插件板的功能不断增强，配套产品越来越丰富，给使用带来极大方便。第12页，讲稿共55张，创作于星期日总线名称引脚数目适用微机系统所属类型 说 明推出年份RS-23225、9具有相应接口通信总线1发

20、1收，单端输入1962年推出1969年公布RS-422同上具有相应接口通信总线1发10收，差分输入1977RS-485同上具有相应接口通信总线1发32收，差分输入1983USB4具有相应接口通信总线通用串行总线（2信号、1电源、1地）1996IEEE-48824具有相应接口通信总线自动测试系统并行接口总线1975年推出1977年公布几种通信总线的比较几种通信总线的比较 6.1.4 6.1.4 通信总线通信总线第13页，讲稿共55张，创作于星期日 6.1.4 6.1.4 通信总线通信总线（1 1）RS-232CRS-232C总线总线 RS-232CRS-232C是一种串行通信总线标准，也是数据终

21、端设备（是一种串行通信总线标准，也是数据终端设备（DTEDTE）和数据通信设备（）和数据通信设备（DCEDCE）之间的接口标准，是）之间的接口标准，是19691969年由美国电子工业协会（年由美国电子工业协会（EIAEIA）从）从CCITTCCITT远程通信标准中导出远程通信标准中导出的一个标准。当初制定这一标准的目的是为了使不同厂家生产的设备能达到接插的一个标准。当初制定这一标准的目的是为了使不同厂家生产的设备能达到接插的兼容性，即无论哪一家生产的设备，只要具有的兼容性，即无论哪一家生产的设备，只要具有RS-232CRS-232C标准接口，则不需要任何转换标准接口，则不需要任何转换电路就可以

22、互相接插起来，但这个标准只保证硬件兼容而不保证软件兼容。电路就可以互相接插起来，但这个标准只保证硬件兼容而不保证软件兼容。RS-232CRS-232C标准包括机械指标和电气指标，其中机械指标规定：标准包括机械指标和电气指标，其中机械指标规定：RS-232CRS-232C标准接口通向外标准接口通向外部的连接器（插针和插座）是一个部的连接器（插针和插座）是一个“D”D”型保护壳型保护壳2525针插头。针插头。图图6.6标准标准25针针“D”型插头型插头 1.RS-232C、RS-422A和和RS-485总线总线 第14页，讲稿共55张，创作于星期日表表6.2RS-232C总线引脚分配及定义总线引脚

23、分配及定义注注：带带*者者为为主主信信道道信信号号组组。第15页，讲稿共55张，创作于星期日信信号号线线少少：RS-232C总总线线共共有有25根根线线，它它包包括括有有主主副副两两个个通通道道，用用它它可可进进行行双双工工通通信信。实实际际应用中，多数只用主信号通道（即第一通道），并只使用其中几个信号（通常应用中，多数只用主信号通道（即第一通道），并只使用其中几个信号（通常39根线）。根线）。传传输输距距离离远远(相相对对于于并并行行)：由由于于RS-232C采采用用串串行行传传输输方方式式，并并将将TTL电电平平转转换换成成了了RS-232C电电平平，在在基基带带传传输输时时，距距离离可可

24、达达30m。若若是是采采用用光光电电隔隔离离20A电电流流环环传传送送，其其传传输输距距离离可可达达1000m。当当然然，如如果果在在串串行行接接口口加加上上调调制制解解调调器器，利利用用有有线线、无无线线或或光光纤纤进行传送，其距离会更远。进行传送，其距离会更远。可可供供选选择择的的传传输输速速率率多多：RS-232C规规定定的的标标准准传传送送速速率率有有：50，75，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200波特。可以灵活地使用于不同速率的设备。波特。可以灵活地使用于不同速率的设备。抗抗干干扰扰能能力力强强：RS-232C采采用用负负逻逻辑辑，空空

25、载载时时以以+3+25V之之间间任任意意电电压压表表示示逻逻辑辑“0”，以以-3-25V之之间间任任意意电电压压表表示示逻逻辑辑“1”，且且它它是是无无间间隔隔不不归归零零电电平平传传送送，从从而而大大大大提提高了抗干扰能力。高了抗干扰能力。RS-232C的主要特点的主要特点第16页，讲稿共55张，创作于星期日 RS-232C总线的功能规范总线的功能规范引引脚脚分分配配：RS-232C总总线线共共有有25根根信信号号线线，其其中中，2根根地地线线、4根根数数据据线线、11根控制线、根控制线、3根定时线、根定时线、5根备用线。根备用线。引引脚脚信信号号说说明明：在在RS-232C总总线线中中，虽

26、虽然然绝绝大大多多数数信信号号线线均均已已定定义义使使用用，但但在在一一般般的的微微型型计计算算机机串串行行通通信信中中，经经常常使使用用的的只只有有以以下下9个个信信号号线线，具具体体见见表表6.3，它们都是主信道组的信号线。它们都是主信道组的信号线。这这9根根引引脚脚分分为为两两类类：一一类类是是基基本本的的数数据据传传送送引引脚脚，另另一一类类是是用用于于调调制制解解调调器器（MODEM）的控制和反映它的状态的引脚。）的控制和反映它的状态的引脚。基基本本的的数数据据传传送送引引脚脚：TXD，RXD，GND（2，3，7号号引引脚脚）是是基基本本数数据传送引脚。据传送引脚。第17页，讲稿共5

27、5张，创作于星期日表表6.3微型计算机通信中常用的微型计算机通信中常用的RS-232C接口信号接口信号 (9(9针连接器针连接器)第18页，讲稿共55张，创作于星期日MODEMMODEM的控制和状态引脚：的控制和状态引脚：DTRDTR 数据终端准备完毕引脚，用于通知数据终端准备完毕引脚，用于通知MODEMMODEM计算机准备好，可以通信了。计算机准备好，可以通信了。RTSRTS 为请求发送引脚，用于通知为请求发送引脚，用于通知MODEMMODEM计算机请求发送数据。计算机请求发送数据。DSRDSR 为数据通信设备准备就绪引脚，用于通知计算机，为数据通信设备准备就绪引脚，用于通知计算机，MODE

28、MMODEM准备好了。准备好了。CTSCTS 为允许发送引脚，用于通知计算机为允许发送引脚，用于通知计算机MODEMMODEM可以接收数据了。可以接收数据了。DCDDCD 为数据载体检测引脚，用于通知计算机为数据载体检测引脚，用于通知计算机MODEMMODEM与电话线另一端与电话线另一端的的MODEMMODEM已经建立联系。已经建立联系。RIRI 为振铃信号指示引脚，用于通知计算机，有来自电话网的信号。为振铃信号指示引脚，用于通知计算机，有来自电话网的信号。DTRDTRRTSRTSDSRCTSDCDRI计计 算算 机机调调制制解解调调器器第19页，讲稿共55张，创作于星期日表表6.4RS-23

29、2C总线的电气规范总线的电气规范 RS-232C电气规范电气规范第20页，讲稿共55张，创作于星期日 RS-232C RS-232C电平与电平与TTLTTL电平之间的转换电平之间的转换 由于由于RS-232CRS-232C使用非常广泛，许多半导体厂家都生产专用于使用非常广泛，许多半导体厂家都生产专用于TTLTTL电平与电平与RS-232CRS-232C电平的专用转换芯片。常用于将电平的专用转换芯片。常用于将TTLTTL电平转换为电平转换为RS-232CRS-232C电平的芯电平的芯片，除片，除MC1488 MC1488 外还有外还有7518875188，7515075150等，用于将等，用于将

30、RS-232CRS-232C电平转换为电平转换为TTLTTL电平的除电平的除MC1489MC1489外还有外还有7518975189，7515475154等。采用等。采用MC1488MC1488和和MC1489MC1489进行电平进行电平转换的原理如下页图转换的原理如下页图6.76.7所示。所示。RS-232CRS-232C总线接口几种常用的连接方法总线接口几种常用的连接方法利用利用RS-232CRS-232C总线接口，可以实现微型计算机之间、微型计算机与其他总线接口，可以实现微型计算机之间、微型计算机与其他具有具有RS-232CRS-232C接口的设备之间相连接。常用的连接方法如图接口的设备

31、之间相连接。常用的连接方法如图6.86.8所示。其所示。其中，下页图中，下页图6.8(a)6.8(a)、(b)(b)连线比较简单连线比较简单,可以利用查寻或中断方式实现他可以利用查寻或中断方式实现他们之间的通信。们之间的通信。第21页，讲稿共55张，创作于星期日采用采用MC1488和和MC1489的电平转换原理的电平转换原理几种常用的几种常用的RS-232C接口连接方法接口连接方法 14881489第22页，讲稿共55张，创作于星期日RS-422ARS-422A采用平衡输出的发送器，差分输入的接收器。采用平衡输出的发送器，差分输入的接收器。图图6.9RS-422A的平衡输出和差分输入的平衡输出

32、和差分输入 发送器有两根输出线，当一条线向高电平跳变的同时，另一条输出线向低电平跳变，线之间发送器有两根输出线，当一条线向高电平跳变的同时，另一条输出线向低电平跳变，线之间的电压极性因此翻转过来。在的电压极性因此翻转过来。在RS-422A线路中发送信号要用两条线，接收信号也要用两条线，对线路中发送信号要用两条线，接收信号也要用两条线，对于双工通信，至少要有于双工通信，至少要有4根线。根线。由于由于RS-422A线路是完全平衡的，一般情况下，线路是完全平衡的，一般情况下，RS-422A线路不线路不使用公共地线。这使得通信双方由于地电位不同而对通信线路产生的干扰减至最小。使用公共地线。这使得通信双

33、方由于地电位不同而对通信线路产生的干扰减至最小。双双方地电位不同产生的信号成为共模干扰会被差分接收器滤波掉，而这种干扰却能使方地电位不同产生的信号成为共模干扰会被差分接收器滤波掉，而这种干扰却能使RS-232C的线路产生的线路产生错误。错误。（2）RS-422A总线总线 第23页，讲稿共55张，创作于星期日（3）RS-485总线总线 使使用用接接口口电电路路进进行行全全双双工工通通信信，需需要要两两对对线线或或4条条线线，使使线线路路成成本本增增加加。RS-485适适用用于于收收发发双双方方共共用用一一对对线线进进行行通通信信，也也适适用用于于多多个个点点之之间间共共用用一一对对线路进行总线方

34、式联网，通信只是半双工的，线路进行总线方式联网，通信只是半双工的，线路如下页图线路如下页图6.11 所示。所示。由由于于共共用用一一条条线线路路，任任何何时时刻刻，只只允允许许有有一一个个发发送送器器发发送送数数据据，其其它它发发送送器器必必须须处处于于关关闭闭（高高阻阻）状状态态，这这是是通通过过发发送送器器芯芯片片上上的的发发送送允允许许端端控控制制的的。例例如如，当当该该端端为为高高电电平平时时，发发送送器器可可以以发发送送数数据据，而而为为低低电电平平时时，发发送送器器的的两两个个输输出出端端都都呈呈现现高高阻阻状态，好象从线路上脱开一样。状态，好象从线路上脱开一样。第24页，讲稿共5

35、5张，创作于星期日图图6.11用用RS-485实现多点间的总线方式联网实现多点间的总线方式联网 第25页，讲稿共55张，创作于星期日 2.IEEE-488 2.IEEE-488总线总线 IEEE IEEE 488488是是一一种种并并行行的的外外总总线线，它它是是2020世世纪纪7070年年代代由由HPHP公公司司制制定定的的。19751975年年IEEEIEEE以以IEEE-IEEE-488488标标准准总总线线予予以以推推荐荐，19771977年年国国际际电电工工委委员员会会（IECIEC）也也对对该该总总线线进进行行认认可可与与推推荐荐，定定名名为为IEC-IBIEC-IB。所所以以这这

36、种种总总线线同同时时使使用用了了IEEE-448IEEE-448，IEC-IBIEC-IB（IECIEC接接口口总总线线），HP-HP-IBIB（HPHP接接口口总总线线）或或GP-IBGP-IB（通通用用接接口口总总线线）多多种种名名称称。由由于于IEEE-448IEEE-448总总线线的的推推出出，使使得得当当用用IEEE-448IEEE-448标标准准建建立立一一个个由由计计算算机机控控制制的的测测试试系系统统时时，不不要要再再加加一一大大堆堆复复杂杂的的控控制制电电路路，IEEE-488IEEE-488系系统统以以机机架架层层叠叠式式智智能能仪仪器器为为主主要要器器件件，构构成成开开放

37、放式式的的积积木木测测试试系系统，因此统，因此IEEE-488IEEE-488总线是当前工业上应用最广泛的通信总线之一。总线是当前工业上应用最广泛的通信总线之一。（1 1）IEEE-488IEEE-488总线使用的约定总线使用的约定数据传输速率数据传输速率1MB/S1MB/S。连接在总线上的设备（包括作为主控器的微型机）连接在总线上的设备（包括作为主控器的微型机）1515个。个。设备间的最大距离设备间的最大距离20M20M。第26页，讲稿共55张，创作于星期日整整个个系系统统的的电电缆缆总总长长度度220M220M，若若电电缆缆长长度度超超过过220M220M，则则会会因因延延时时而而改变定时

38、关系，从而造成工作不可靠。这种情况应附加调制解调器。改变定时关系，从而造成工作不可靠。这种情况应附加调制解调器。所有数字交换都必须是数字化的。所有数字交换都必须是数字化的。总总线线规规定定使使用用2424线线的的组组合合插插头头座座，并并且且采采用用负负逻逻辑辑，即即用用小小于于0.8V0.8V的电平表示逻辑的电平表示逻辑“1”1”；用大于；用大于2V2V的电平表示逻辑的电平表示逻辑“0”0”。（2 2）系统上设备的工作方式）系统上设备的工作方式“听听者者”方方式式：这这是是一一种种接接收收器器，它它在在数数据据总总线线上上接接收收数数据据，一一个个系系统在同一时刻，可以有两个以上的统在同一时

39、刻，可以有两个以上的“听者听者”在工作。在工作。“讲讲者者”方方式式：这这是是一一种种发发送送器器，一一个个系系统统可可以以有有两两个个以以上上的的“讲讲者者”但但任一时刻只能有一个讲者在工作。任一时刻只能有一个讲者在工作。“控控者者”方方式式：这这是是一一种种向向其其他他设设备备发发布布命命令令的的设设备备，例例如如对对其其他他设设备寻址，或允许备寻址，或允许“讲者讲者”使用总线。任一时刻只能有一个控者。使用总线。任一时刻只能有一个控者。第27页，讲稿共55张，创作于星期日图图6.12 IEEE-448 IEEE-448总线接口结构总线接口结构第28页，讲稿共55张，创作于星期日（3 3）I

40、EEE-488IEEE-488总线信号定义说明总线信号定义说明 IEEE-488IEEE-488总线使用总线使用2424线组合插头座，其各引脚定义于表线组合插头座，其各引脚定义于表6.56.5。表表6.5 IEEE-4886.5 IEEE-488信号定义信号定义 第29页，讲稿共55张，创作于星期日IEEE-488IEEE-488的信号线除的信号线除8 8条地线外，有以下信号线。条地线外，有以下信号线。D7D7D0D0数数据据总总线线：这这是是8 8条条双双向向数数据据线线，除除了了用用于于传传送送数数据据外外，还还用用于于“听听”、“讲讲”方方式式的的设设置置，以以及及设设备备地地址址和和设

41、设备备控控制制信信息息的的传传送送。字字节节传传送送控控制制线线：在在IEEE-488IEEE-488总总线线上上数数据据传传送送采采用用异异步步握握手手（挂挂钩钩）联联络络方方式式。即即用用 DAVDAV，NRFDNRFD和和NDAC 3NDAC 3根线进行握手联络。根线进行握手联络。DAVDAV（DATA DATA AVAIBLEAVAIBLE）数数据据有有效效线线。当当由由发发送送器器控控制制的的数数据据总总线线上上的的数数据有效时，发送器置据有效时，发送器置DAVDAV低电平（逻辑低电平（逻辑1 1），指示接受器可以从总线上接收数据。），指示接受器可以从总线上接收数据。NRFDNRFD

42、（NOT NOT READY READY FOR FOR DATADATA）未未准准备备好好接接受受数数据据线线，只只要要连连接接在在总总线线上上被被指指定定为为接接收收器器中中的的设设备备，尚尚有有一一个个未未准准备备好好接接收收数数据据，接接收收器器就就置置NRFD线线为为低低电电平平，示示意意发发送送器器不不要要发发送送数数据据。当当所所有有接接收收器器都都准准备备好好时时，NRFD变为高电平。变为高电平。第30页，讲稿共55张，创作于星期日NDAC（Not Data Accepted）未未接接收收完完数数据据，当当总总线线上上被被指指定定为为接接收收器器的的设设备备，有有任任何何一一个

43、个未未接接收收完完数数据据，它它就就置置NDAC线线为为低低电电平平，示示意意发发送送器器不不要要撤撤消消当当前前数数据据。只只有有当当所所有有接接收收器器都都接接收收完完数数据据后后，此此信信号号才才变为高电平。变为高电平。当当ATN=“1”时时，表表示示数数据据线线上上传传送送的的是是地地址址或或命命令令，这这时时只只有有控控制制器器能能发发送送信息，其它设备都只能接收信息并作出解释。信息，其它设备都只能接收信息并作出解释。当当ATN=“0”时，表示数据总线上传送的是数据。时，表示数据总线上传送的是数据。EOI（End or Identify）结结束束或或识识别别线线。该该线线与与ATN线

44、线一一起起指指示示是是数数据据传传送送结结束束，还还是是用用来来识识别别一一个个具具体体设设备备。当当ATN=“0”时时，这这是是进进行行数数据据传传送送，当当传传送送完完最最后后一一个个字字节节使使EOI=“1”，表表示示数数据据传传送送结结束束，当当ATN=“1”，若若EOI=“1”时时，则则表表示示数数据据总总线线上上是是设设备备识识别别信信息息，即即可可得得到到请求得到的设备编码。请求得到的设备编码。REN（remoteEnable）远远程程控控制制线线。该该信信号号为为低低电电平平时时，系系统统处处于于远远程程控控制制状状态态，设设备备面面板板开开关关、按按键键均均不不起起作作用用；

45、若若该该信信号号为为高高电电平平，则则远远程程控控制制不不起起作作用用，本地面板控制开关、按键起作用。本地面板控制开关、按键起作用。第31页，讲稿共55张，创作于星期日（4）IEEE-488 总线传送数据时序总线传送数据时序 IEEE-488总总线线上上数数据据传传送送采采用用异异步步方方式式，即即每每传传送送一一个个字字节节数数据据都都要要利利用用DAV，NRFD和和NDAC 3条信号线进行握手联络。数据传送的时序如图条信号线进行握手联络。数据传送的时序如图6.13所示。所示。图图6.13IEEE488总线总线3线握手时序图线握手时序图第32页，讲稿共55张，创作于星期日 SCSI是smal

46、l computer system interface的缩写，即小型计算机系统接口。它用于计算机与磁带机、软磁盘机、硬磁盘机、CD-ROM、扫描仪、通信设备及打印机等外部设备的连接。目前广泛应用于微型计算机中主机与硬磁盘、光盘的连接，成为最重要、最有潜力的新的总线标准。另外另外:还有还有SCSI总线、总线、AGP总线等总线等 AGP是Accelerated Graphic Port的缩写，即图形加速接口，是专用的图形总线，它只用于微机上的AGP显示卡。第33页，讲稿共55张，创作于星期日 6.2 6.2 I/O I/O 接口基础接口基础 6.2.1微机接口基本概念微机接口基本概念1.接口与接口

47、技术接口与接口技术接口的定义接口的定义:“接口接口”是微处理器是微处理器CPU与外界的连接部件（电路）。与外界的连接部件（电路）。接口技术的研究对象：接口技术的研究对象：“接口技术接口技术”是研究是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，以实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术。与匹配，以实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术。2.为什么要用接口电路为什么要用接口电路 输入输入/输出（输出（Input/Output）是计算机与外部世界交换信息所必需的手段。一方面，）是计算机与外部世界交换信息所必需的手段。一方面，程序、数据和现场物理量等要通过输入设备送给计算机；另

48、一方面，计算机运行的结果程序、数据和现场物理量等要通过输入设备送给计算机；另一方面，计算机运行的结果和各种控制信号要通过输出设备（输入和各种控制信号要通过输出设备（输入/输出设备以下简称外设）进行显示、打输出设备以下简称外设）进行显示、打印或实现实时控制等。计算机的外设有机械式、电子式、机电式等。印或实现实时控制等。计算机的外设有机械式、电子式、机电式等。第34页，讲稿共55张，创作于星期日（1）数据信息）数据信息数据信息是指数据信息是指CPU与外设之间要传送的数据本身。其形式有三种：与外设之间要传送的数据本身。其形式有三种：数字量：数字量：常以常以8位或位或16位的二进制或位的二进制或ASC

49、码形式传输。码形式传输。模模拟拟量量：模模拟拟的的电电压压或或电电流流，甚甚至至非非电电量量（如如：温温度度、压压力力、流流量量等等），需需经经传传感感器器转转换换成成连连续变化的电信号，再经续变化的电信号，再经A/D转换器变成数字量形式传输。转换器变成数字量形式传输。开开关关量量：通通常常用用于于表表示示两两种种状状态态“0”和和“1”，如如开开关关的的通通/断断，电电机机的的转转/停停，阀阀门门的的开开/关等。关等。（2）状态信息）状态信息为为实实现现CPU与与外外设设配配合合工工作作，CPU需需要要了了解解外外设设所所处处的的现现行行状状态态，如如打打印印机机是是否否忙忙（BUSY），输

50、输入入设设备备是是否否准准备备好好（READY），用用于于表表示示外外设设工工作作状状态态的的信信号号叫叫状状态态信信息息，它它是是由由外外设通过接口传递到设通过接口传递到CPU的。的。3.接口电路的组成及其传递的信息接口电路的组成及其传递的信息为了完成为了完成CPU与外设之间的信息交换，通常在接口部件中需要传输三种信息。与外设之间的信息交换，通常在接口部件中需要传输三种信息。第35页，讲稿共55张，创作于星期日图图6.14接口电路的典型结构接口电路的典型结构（3）控制信息）控制信息 在在CPU与外设的信息传送过程中，需要向外设发出控制命令，这些与外设的信息传送过程中，需要向外设发出控制命令，