信息处理+处理机系统总线接口欧洲总线a.pdf

u p c l 6 8 1 . 3 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 g s / t 1 4 2 4 1 -9 3 i s o 6 9 5 1 一 1 9 8 6 信息处理处理机系统总线接口 ( 欧 洲 总 线 a ) i n f o r ma t i o n p r o c e s s i n g p r o c e s s o r s y s t e m b u s i n t e r f a c e ( e u r o b u s a) 1 9 9 3 一 0 3 一 1 6 发布1 9 9 3 一 1 2 一 0 1 实施 国家技术监督局发布 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 信息处理处理机系统总线接口 g b / t 1 4 2 4 1 一9 3 ( 欧 洲 总 线 a) i s o 6 951 一 19 86 i n f o r ma t i o n p r o c e s s i n g -p r o c e s s o r s y s t e m b u s i n t e r f a c e ( e u r o b u s a) 本标准等同采用国际标准 i s o 6 9 5 1 -1 9 8 6 信息处理处理机系统总线接口( 欧洲总线 a) l 0 引盲 0 . 1 概述 本标准规定了 构成总线本身的 信号线和与该总线相连接的设备的接口。 本标准规定了 对请求传送数 据的 设备进行总线时间分配和设备间传输数据的 规约。 然而， 本标准不 规定优先规则， 这些规则留给特定的系统分别处理。 本标准规定了一整套的信号规则; 负责分配总线的设备和传输数据的设备都遵循这些规则。 附录 f ( 补充件) 中对每一种可能的传输类型都给出了说明例子。 第6章中规定的电气和信号定时要求唯一地定义了欧洲总线a的接 口。 第 6 章中还规定了一些机 械要求。 这些机械要求只是直接影响电气特性的那些部分( 如总线的物理长度、 连接器的间距、 连接器的 引 脚距离， 以 及连接器上的信号分配) 。 但本标准不 再进一步规定 机械实现。 附录j ( 补充件) 中给出了一 个7a的欧洲总线 a的机械实现的例子。 欧洲总线 a可以实现 8 位、 1 6 位、 2 4 位、 3 2 位等数据宽度， 但具有不同数据宽度的设备可以在同一 总 线上操作。 附录a ( 补充件) 到d ( 补充 件) 总结了 前四种数据宽度的逻辑实现。 附录e ( 补充件) 规定了 连接器分配。 构成欧洲总线 a的这组信号线为擂在一个单一设备架总线底板上的设备提供了一种二进制数字 信息的传输媒介， 一个总线底板上最多可以插入2 0 个设备。这些 设备分时复用总线。 总线底板的最大 长度限制为4 6 0 m m。 这些信号线形成一个异步非均衡电压接口， 它的最大传输能力为每秒 6 . 5 x1 0 字 或字节。 0 . 2 数据宽度和寻址能力 理论上讲， 任何使用本总线的设备的数据/ 地址宽度是不受限制的。然而， 欧洲总线 a的异步规约 和寻址设施允许数据宽度为 8 位、 1 6 位、 2 4 位和 3 2位的设备共享总线。并且， 当这样共享总线时， 最大 的数据宽度就是数据最宽设备的数据宽度。 总线的寻址能力允许设备访问由下列两种情况定义的普 通地址空间的任一字内的任一字节: 由数据/ 地址位数所确定的寻址范围; 对。 项进行两位扩展。 两位的全扩展只适用于非共享宽度总线: 对于共享宽度总线， 这两位的 a.卜 应用受到限制。 此外， 还可以访间第二种地址空间( 此空间称作伪地址空间) 中任一完整字。 这第二种地址空间与第 一种范围相等。 0 . 3 设备 国家技术监督局 1 9 9 3 一 0 3 门 6 批准1 9 9 3 一 1 2 一 0 1实施 z g b / t 1 4 2 4 1 一9 3 系统设计师可以自由地选择连接到欧洲总线上的设备及这些设备在总线上的连接次序。 然而， 每一 总线必须包括: 一个裁决器， 其作用是控制总线上传输的分时复用; 如果需要与其他总线通信， 则对其中每一个总线， 需有一个总线链接器。 乐h. 图 1 示出了一个总线实例， 它带有若干典型设备， 其中包括一个裁决器和一个总线链接器。 0 . 4 总线分配 设备之间的信息传输以 主一从为基础。 一个设 备通过带星号的请求线来请求控制总线， 并且在裁决 器把总线分配 给它之后， 变成该传送的主 设备。 本标准规定了设备请求总线和裁决器分配总线给请求设 备的规约。然而 ， 本标准没有定义作这些选择的算法。因而， 系统设计师可以选择一个分配算法来优化 系统的性能。 本标准还规定了一个主设备向裁决器发中断的规约， 但裁决器要执行的后序工作留给系统设计师 来定义 。 墓 钱 . b “ 图1 带有一些典型设备的欧洲总线 0 . 5 总线传送 本标准除了规定读周期( 主设备寻址一个从设备并从中读取数据) 和写周期( 主设备把数据传给地 址选中的从设备) 的执行规约以外， 还规定了向量周期( 其中主设备只传给从设备一个地址而无数据) 的 规约. 总线分配规约允许一个主设备保持总线重复使用而不用每次传送都作一个新的请求， 但它也允许 裁决器通知任何主设备放弃总线以便重新分配。 还允许主设备维持总线以进行一个单一序列周期， 例如 读一改一写周期。另外， 还规定裁决器可以终止一个故障周期的规约. 0 . 6 总线间传送 读、 写和向量周期规约允许总线a上的一个主设备选择总线a上的链接器作为一个从设备， 对总 线 b上的一个从设备作一次传送， 该总线链接器请求作为总线 b的主设备并寻址总线 b要求的从设 备。 如果两个总线上的主设备企图同时进行传送， 则两个总线上的链接器都不能成为主设备， 从而， 就会 导致死锁局面。欧洲总线规约可以方便地解除死锁。 0 . 了 电气要求 g b / t 1 4 2 4 1 一 9 3 本标准规定了欧洲总线 a设备需要遵循的电气和定时要求。电气要求包括: a . 总线上有效和无效逻辑状态的电压范围; b . 要求的端接网络特性; 要求的总线发送器和接收器特性; d 要求的连到总线上的插件的特性. 所 规 定 的 这 套电 气 特 性 假 定 信 号 线 上 发 生 跳 变 所 用 的 特 定 的 稳 定 时 间。 因 此. 还 规 定了 一 些 特 定的 定时限制。这些限制保证了在相应的控制信号跳变之前， 相关的信号线已经稳定到要求的状态。 0 . 8 商用和军用版本 本标准规定了欧洲总线a的两种版本。 一种是商用版本， 温度范围0 -7 0 c， 另一种是军用版本 ， 温 度范围= 5 5 -1 2 5 c 。当 要求不同时， 对两种 版本分别进行规定。 ， 主题内容与适用范围 本标准规定了一种称为欧洲总线a的 处理机系统总线接口( 下文简称为“ 总线” ) 。它是应用于军 事、 工业和其他领域里的模块数据采集、 通信处理和系统控制的一系列接 口之一。 注: 关于本标准规定的要求. 包括数据宽度和寻址能力、 总线上连接的设备、 总线分配、 总线传输、 总线间传物、 电气要求、 背景知识等的详细情况.见第。章。 本标准中， 用大写字母来表示总线周期名称的第一个字母。 本标准所引用的标准列于附录r( 补充件) 中. 2 定义 以下定义适用于本标准: 2 . 1 地址a d d r e s s 一数据字的位置， 或者在任何读、 写或向 量周期的 寻址阶 段呈 现在高 速通路上的 值。 2 . 2 裁决器a r b i t e r 执行总线裁决功能的设备， 它还负责处理中断， 超时故障周期并中止它。 2 . 3 裁决 a r b i t r a t i o n 把总线分配给请求设备并使其成为主设备的方法。 2 . 4 总线底板 b a c k p l a n e 带有供插件板擂放连接器的总线组件: 2 . 5 请求设备 b i d d i n g d e v i c e 企图启动一个或几个总线周期并请求使用总线的设备。 2 . 6 总线b u s 一特定欧洲总线实现所用的总线线的完整集合。 2 . 7 总线周期 b u s c y c l e 连接在总 线上的各设备间 传递信息的一组密切关连的总线信 号。 该组信 号由 地址阶段与后序的数 据阶 威 向 量 周 期 只 有 前者 ) 组 成; 在 地 址 阶 段 ， 主 设 备 把 地 址 放在 总 线上 并 让 从 设 备来 识别。 2 . 8 总线线b u s l i n e 两个或几个设备之间的电气连接线。 2 . 9 总线链接器b u s l i n k e r 一种插入两个或多个总线上的设备， 通过它一个总线上的主设备可以与另二个总线上的从设备互 送信息。 2 . 1 0 总线电 压 b u s v o l t a g e 总线线上相对于总线零参考电压测得的电压值。 g b / t 1 4 2 4 1 一9 3 2 . 1 1 字节b y t e 一组连续的 8 位二进制位。 2 . 1 2 电路板。 i r c u i t c a r d 一个可以在其上安装各种电 子器件， 并可以插件板的形式插入欧洲总 线底板的板。 2 . 1 3 数据d a t a 地址处保存的， 从地址处读出的或写进地址处的信息。 2 . 1 4 死镇 d e a d l y e m b r a c e 使用同一总 线链接器的两个总 线间的传 送已启 动， 但均不能完成传送的 状态. 2 . 1 5 设备 d e v i c e 一 个功能块， 由一 块或几块电 路板组成， 它可以 通过总线或其子集与其他功能块通信。 2 . 1 6 延 伸板 e x t e n d e r p a n e l 一子7e ! 擂人总线和另一电路板之间的电路板。 使得容易接触另一电路板， 而又保持该电路板与总 线相连。 2 . 1 7 保持周期h o l d c y c l e s 一个周期序列， 在此期间裁决器不要求主设备释放总线以进行再分配 2 . 1 8 高 速通路 h i g h w a y 用于 在欧洲总线上的 设备间传 送数据和 地址的那些总线线。 2 . 1 9 不可 分割操作 i n d iv i s i b l e o p e r a t i o n 一 个总线周期序列， 在此期间内， 为保证 正确的系统功能得到实现， 不得有其他总线周期在此序列 中出现。 例如: 读一改一写序列。 2 . 2 0 总线间传输i n t e r b u s t r a n s f e r 指在使用两个或多个总线以及一个或多个总线链接器的设备之何的信息传送。 2 . 2 1 中 断 i n t e r r u p t 一个设备为了启动一个预先设定的依赖于系统的功能而向裁决器传递的一个标志。 2 . 2 2 主设备 m a s t e r 启动传送的设备。 2 . 2 3 普通地址空间 n o r m a l a d d r e s s s p a c e 容量由 总线高速通路的线数决定， 并且可以作为字或字节寻址的地址空间。 2 . 2 4 规约 p r o t o c o l 用 于总 线连接的设备间 传递信息或 命令的 信号规则。 2 . 2 5 伪 地址空间 p s e u d o a d d r e s s s p a c e 另一种独立的地址空间， 其容量由高速通路线数决定， 但只能进行字访问。 2 . 2 6 读周期r e a d c y c l e 主设备由从设备得到字或字节的总线周期。 2 . 2 7 复位 r e s e t 使连在总线上的设备均回到预先设定的初始状态的操作。 2 . 2 8 维持周期r e t a in。 y c le s几 一种总线周期， 在其尾部主设备仍控制总线以完成一个不可分割操作。 2 . 2 9 稳定时间 s e t t l i n g t i m e 总线线从其前一状态完全稳定到新的逻辑状态所用的时间。 2 : 3 0 插箱s h e l f 固定底板和插在其上的插件板的物理结构。 c s / t 1 4 2 4 1 一 9 3 2 . 3 1 时滞s k e w 假定在两 条总线线上同时启动两个逻辑跳变， 则时滞是指连在总线 上特定点的插件板上的 两个接 收器接到这两个跳变的时间差。 2 . 3 2 从设备s la v e 对主设备置于总线 上的 地址， 在确定的 周期内 给予响 应的 设备。 2 . 3 3 插件s p u r 连到总线两端之间某一点的设备. 2 . 3 4 ( 总线线) 状态s t a t e ( o f a b u s l i n e ) 总线线的有效和无效状态之一。 2 . 3 5 向量周期 v e c t o r c y c l e 一种总线周期， 其目 的是使主设备把一地址传送给从设备而不传送数据。 2 . 3 6 字 w o r d 位数等于在一个总线周期内 总线上可以传 迭的最大 数据宽度的数组。 2 . 3 7 o v 信号返回路径， 它是所有电压测量的参考电压。 注: o v不是安全地。本标准中. 引用安全地的地方. 均特别标明. 2 . 3 8 字周期 w r i t e c y c l e 一个总线周期， 在其间主设备把一个字节或一个字写到从设备上。 3 具体的欧洲总线的命名 欧洲总线a 系列中的每一种应按下列格式命务。 命名中的每一项由以下项目决定: a . 地址宽度可以等于1 0 , 1 8 , 2 6 或3 4 等( 见注) ; b . a代表第6 章中 规定的电气特性， c . 限定信息是说明版本的附加文字( 见。 . 8 条) ， 也可以 是供用户标识特定机械实现的标识文。 注: 地址宽度为高速通路位数， 即它等于数据位数加 2 . 建 议应提供充分的限定信息以 使用户或潜在用户标识欧洲总线的具体机械实现. 例如， 欧洲总线a的一个 1 8位地址实现的命名( 忽略可选的限定信息) 为: “ 欧洲总线 1 8 / a商用 气 一致性 4 . 1 设备的完全一致 性 符合本标准的设备应满足: a . 第 5 章的逻辑要求; b 第6 章的电气要求; c . 连接器分配的 要求( 见4 . 4 条) 。 4 . 2 逻辑一致性 4 . 2 . 1 被称作逻辑一致性的设备应 该符合第5 章的规约要求或符合这些要求的 一个适当 子集。 注: 例如， 一个只用作从设备的设备可以不必作为请求设备. 4 . 2 . 2 一个被称作具有逻辑一致性的实现应该由 下 列情况之一确定: a . 总线线只用于本标准规定的用途; 或 b . 如果总线的某些线不用于规定的用途; 则: g b / t 1 4 2 4 1 一9 3 ( 1 ) 按规定的规约进行操作的设备之间， 总线上的正常信号不会在有关实现上引起任何误动 作。 ( 2 ) 该实现内 部所产生的信号不会对按本标准规定的 规约 进行操作的总线上的设备产生任何 异常。 电气一致性 被称作具有电气一致性的设备应: 符合6 . 1 和6 . 2 条关于设备的电 气要求; 或 当连入总线时， 它不应导致总线违反 6 . 3 条中关于总线电气的要求。 乐阮 如果一个设备逻辑上一致( 见4 . 2 条) ， 且电气方面 与b 项相符( 即， 与a 项不符) ， 则与本标准有关 的设备描述应包括一个明确的说明， 以指出要连入的设备会对系统带来哪些限制。 4 . 4 机械一致性 数据宽度为8 , 1 6 , 2 4 和3 2 位的 连接器分配将在附录e ( 补充 件) 中规定。 5 欧洲总线a规约 5 . 1 预备知识 5 . 1 门概述 5 . 2 条中 将规 定构成欧洲总线a的信号集。 用于对潜在用户分配总线从而 影响总线上传翰的信号 的 规约将在5 . 3 和5 . 4 条中规定。 注: 附录f( 补充件) 中将给出与这些要求一致的总线规约的操作例子. 应用欧洲总线规约的任何传送一般涉及三种设备. s .裁决器， 它的作用为: ( 1 )允许一个请求设备使用总线， 然后该设备变成主设备; 或 ( 2 )允许现行主设备继续使用总线. b .主设备， 它通过对另一个设备寻址来启动传翰。 c .识别地址、 接受传送从而成为从设备的设备. 5 . 1 . 2 基本总线周期 存在如下三种基本类型的总 线周期( 见表1 ) , a . 读周期 ， 在其间主设备将数据由从设备中读出; b . 写周期， 在其间主设备将数据写入从设备; c . 向量周期， 在其间地址由主设备传往从设备. 注: 主设备用以标识一个从设备所能识别的位置单元地址是总线在向量周期中能传送的唯一信息。 5 . ， . 3 总线派生周期 每一种基本总线周期可以有两种派生周期 : a . 读并且保持 ; b . 读并且维持; c . 写并且保持; d . 写并且维持; e . 向量并且保持 ; f 向量并且维持。 注: 保持周期的主要目的是允许耍求多个总线周期的设备( 如处理器) 可以重复访问总线而不必对每一周期进行 请求.因为使用这种周期会延迟对另外设备的总线分配， 所以， 建议只有当有关设备使用下一总线周期的可 能性很高时才使用这种周期。 维持周期的主要目的是允许一些不可分割操作， 如读一改一写， 得以实现。 派生周期与基本周期的区别与裁决器使设备释放总线以进行重新分配所孺时间有关. g s / t 1 4 2 4 1 一9 3 总线分配规约的设计使得: a .一个空闲总线分配， 经历最小可避免的延迟; b .只要可能， 总线分配与总线周期重盈以减少延迟; c .一个要求多个总线周期的设备( 如一个处理器) 不必对每一周期都要作一次请求， d 一 设 备可 以 实 现 不 可 分割 周 期 ( 这 一 功 能 提 供 一 种 必 要的 手 段 ， 例 如， 以 一 个 读 周 期后 跟 一 个写 周 期， 构 成一个读一改一写周期) ; e .除可执行读、 写或向量周期以外. 还可以向裁决器发一中断， 然后裁决器负责处理该中断. 5 . 2 信号 5 . 2 . 1 总线线的使用 所有裁决器、 主设备和从设备之间的通信都是通过表1 中定义的 欧洲总线规约线来进行的。 这些线 的 用法是这样的: 任何一个设备或儿个设备同时可以置一线有效。 如果没有任何设备置某线有效， 则该 线保持无效。 5 . 2 . 2 位编号 数据和地址线的最高位的位编号按式( 1 ) 计算: n =8 尸 一1( 1 ) 式中: n位编号; 尸 任何正整数。 最高有效字节地址线的位编号 m这样计算: m为小于i o g f c ( n+ll / 8 的最大正整数。 注: 例如为了寻址一个 1 6 位数据字中的一个字节: n = 1 5 ， 且 m1 0 0 皿 吕 9 . iv ( 大的) 图n2 确定瞬间漏电流的测试波形 附录p 漏 电 流 测 试 ( 补 充件 ) 目的: 测量集成电路端的漏电流 电路 : 如图p 1 所示. p1p2 g s / t 1 4 2 4 1 一 9 3 电 . 电 压 cl 图 p1 p 3 说明: 电阻r应 该足够大， 以 便在被测集成电路发生故津时， 能够保护电流计ae p 4 步骤: 把温度条件设在规定值， 并在测前和侧后核实一下。 把电压源 设在低值， 并根据指标， 把集成 电路装入测试擂座。 升高电压直到加在被测端的电压达到规定值。注意在调电压的过程中不要超过额定值。 测量漏电流， 并把电压调到低值。 对每一指定端线重复上述测试， 然后把集成电 路从测试播座中取出。 注愈保证由于浏试电路所引起的诵电流微不足道。 p 5 规定条件: 从详细规范中 取得下列侧试条件的 值: a . 测试电压， b . 挽侧的终端 . 其他终端的