微机原理总线

1、总线及总线接口总线及总线接口教学重点n 总线的分类总线的分类n IBM PC总线总线 总线概述n微机系统采用总线结构。系统中主要部件通过微机系统采用总线结构。系统中主要部件通过系统总线相互连接、实现数据传输，并使微机系统总线相互连接、实现数据传输，并使微机系统具有组态灵活、易于扩展等诸多优点系统具有组态灵活、易于扩展等诸多优点 n广泛应用的总线都实现了标准化，便于互连各广泛应用的总线都实现了标准化，便于互连各个部件时遵循共同的总线规范。接口的任一方个部件时遵循共同的总线规范。接口的任一方只需要根据总线标准的要求来实现和完成接口只需要根据总线标准的要求来实现和完成接口的功能，而不必了解对方的接口

2、方式的功能，而不必了解对方的接口方式n总线接口也是一种通用的接口技术总线接口也是一种通用的接口技术 总线上的设备与使用特点n主设备主设备（Master Device）能控制总线）能控制总线完成数据传送的设备完成数据传送的设备n从设备从设备（Slave Device）在主设备控制）在主设备控制下被动完成数据传送的设备下被动完成数据传送的设备n使用特点：使用特点： 在某一时刻，只能由一个主设备控制总线，其在某一时刻，只能由一个主设备控制总线，其他主设备此时可作为从设备出现他主设备此时可作为从设备出现 在某一时刻，只能有一个设备向总线上发送数在某一时刻，只能有一个设备向总线上发送数据，但可以有多个设

3、备从总线上接收数据据，但可以有多个设备从总线上接收数据总线的分类n按传输特点分类：按传输特点分类：并行总线并行总线、串行总线串行总线n按使用范围分类：按使用范围分类：内总线内总线：片内总线、芯片级总线、板级总线：片内总线、芯片级总线、板级总线外总线外总线：设备总线、互连总线：设备总线、互连总线系统总线、局部总线系统总线、局部总线n按信号属性分类：按信号属性分类：数据总线数据总线、地址总线地址总线、控制总线及电源线控制总线及电源线 总线的主要技术指标n主要技术指标：数据宽度、总线的工作时钟、主要技术指标：数据宽度、总线的工作时钟、传输速率、构成总线的信号数目、负载能力、传输速率、构成总线的信号数

4、目、负载能力、支持的工作模式等。支持的工作模式等。n总线带宽总线带宽(b/s)=传输的数据量传输的数据量/需要的时间需要的时间 总线的标准化n标准化组织：标准化组织：ANSI（美国国家标准协会）、（美国国家标准协会）、IEEE（电气和电子工程师协会）、（电气和电子工程师协会）、EIA（电子工业协（电子工业协会）、会）、ISO（国际标准化组织）、（国际标准化组织）、ITU（国际电信（国际电信联盟）联盟）n总线规范和总线标准包含内容：总线规范和总线标准包含内容：n机械结构机械结构-插座、插板的形式、规格、引脚位置。插座、插板的形式、规格、引脚位置。n引脚信号的功能定义引脚信号的功能定义n电气规范电

5、气规范-信号的有效方式、允许偏差、负载能力等信号的有效方式、允许偏差、负载能力等n通信协议通信协议- IBM PC总线nIBM PC总线是总线是IBM PC/XT机上使用的机上使用的8位系统总线位系统总线n有有62条信号线，用双列插槽连接，分条信号线，用双列插槽连接，分A面面（元件面）和（元件面）和B面（焊接面）面（焊接面）n实际上是实际上是8088 CPU核心电路总线的扩充核心电路总线的扩充和重新驱动和重新驱动n与最大组态下的与最大组态下的8088总线相似总线相似1. 信号功能nD0D78位双向数据线位双向数据线nA0A1920位输出地址线位输出地址线nALE地址锁存允许，每个地址锁存允许，

6、每个CPU 总线周期的总线周期的T1 状态高电平有效状态高电平有效nMEMR*存储器读，输出、低有效存储器读，输出、低有效nMEMW*存储器写，输出、低有效存储器写，输出、低有效nIOR*I/O读，输出、低有效读，输出、低有效nIOW*I/O写，输出、低有效写，输出、低有效 nI/O CH RDYI/O通道准备好，输入、通道准备好，输入、 高有效高有效 1. 信号功能（续1）nIRQ2IRQ7中断请求信号，输入、高有效中断请求信号，输入、高有效nAEN地址允许信号，输出、高有效，用于指地址允许信号，输出、高有效，用于指示示DMA总线周期总线周期 nDRQ1DRQ3DMA请求信号，输入、高有请求

7、信号，输入、高有效效nDACK0*DACK3*DMA响应信号，输出、响应信号，输出、低有效低有效nT/C计数结束信号，输出、正脉冲有效计数结束信号，输出、正脉冲有效 1. 信号功能（续2）nRESET复位信号，输出、高有效复位信号，输出、高有效nIOCHCK*I/O通道校验，输入、低有效通道校验，输入、低有效nOSC晶振频率脉冲，输出晶振频率脉冲，输出14.31818MHz的主振频率信号的主振频率信号nCLK系统时钟，输出系统时钟，输出4.77MHz的系统时的系统时钟信号钟信号n5V、5V、12V、12V、GND电电源和地线源和地线2. 存储器读总线周期I/O CH RDYA19A0D7D0T

8、4T3T2T1ALECLKMEMR*nT1状态状态送出存储器地址送出存储器地址nT2状态状态存储器读控制信号有效存储器读控制信号有效nT3状态状态检测检测I/O CH RDY准备好准备好信号，确定是否插入等待状态信号，确定是否插入等待状态TwnT4状态状态读取存储器送来的数据读取存储器送来的数据2. 存储器写总线周期I/O CH RDY A19A0D7D0T4T3T2T1ALECLKMEMW*nT1状态状态送出存储器地址送出存储器地址nT2状态状态存储器写控制信号有效；存储器写控制信号有效；同时送出数据同时送出数据nT3状态状态检测检测I/O CH RDY准备好准备好信号，确定是否插入等待状态

9、信号，确定是否插入等待状态TwnT4状态状态存储器读取数据存储器读取数据3. I/O读总线周期I/O CH RDYA15A0D7D0T4TwT3T2T1ALECLKIOR*nT1状态状态送出送出I/O地址地址nT2状态状态I/O读控制信号有效读控制信号有效nT3状态状态确定插入一个等待状态确定插入一个等待状态TwnTw状态状态检测检测I/O CH RDY准备好信号，准备好信号，确定是否再插入等待状态确定是否再插入等待状态TwnT4状态状态CPU读取外设送来的数据读取外设送来的数据3. I/O写总线周期I/O CH RDYA15A0D7D0T4TwT3T2T1ALECLKIOW*nT1状态状态送

10、出送出I/O地址地址nT2状态状态I/O写控制信号有效；同时在写控制信号有效；同时在送出数据送出数据nT3状态状态确定插入一个等待状态确定插入一个等待状态TwnTw状态状态检测检测I/O CH RDY准备好信号，准备好信号，确定是否再插入等待状态确定是否再插入等待状态TwnT4状态状态外设读取外设读取CPU送来的数据送来的数据7.3 微机系统的内部总线和接口n第一个标准化的微机总线第一个标准化的微机总线S-100总线总线n面向工业控制领域的面向工业控制领域的STD总线总线n32位位PC机上的机上的ISA系统总线、系统总线、EISA总线、总线、VESA总线、总线、PCI总线、总线、PCI Exp

11、ress总线等总线等n还有存储器总线、还有存储器总线、加速图形端口加速图形端口AGP接口等接口等 微机系统的外部总线和接口n传统的串行接口传统的串行接口COM、并行打印机接口、并行打印机接口LPTn辅存接口辅存接口ATA/IDE接口、接口、SCSI接口接口n通用串行总线通用串行总线USB接口接口nIEEE 1394视频接口（视频接口（Fire Wire火线）火线）教学要求教学要求1. 理解各种总线的概念，区别各种总理解各种总线的概念，区别各种总线类型线类型2. 了解了解IBM PC总线总线总线的分类（并行总线）n并行总线并行总线n特点：效率高、速度快、但传输距离有限，特点：效率高、速度快、但传

12、输距离有限，长距离时多位数据不能同时到达，信号线之长距离时多位数据不能同时到达，信号线之间易相互干扰。间易相互干扰。n同步传输：由时钟控制传输过程。同步传输：由时钟控制传输过程。n异步传输：通过双方的握手信号进行。（握异步传输：通过双方的握手信号进行。（握手信号为手信号为“就绪就绪”和和“选通选通”）总线的分类（串行总线）n串行总线（同步、异步）串行总线（同步、异步）n特点：接口简单、资源占用少、信号间干扰特点：接口简单、资源占用少、信号间干扰少、传输距离长、效率低、速度较慢。少、传输距离长、效率低、速度较慢。n单端传送（非平衡式传送）：一根信号线。单端传送（非平衡式传送）：一根信号线。n双端

13、传送（平衡式传送）：两根信号线上的双端传送（平衡式传送）：两根信号线上的电压差来表示信号。好的抗共模干扰能力和电压差来表示信号。好的抗共模干扰能力和接收灵敏度。接收灵敏度。总线的分类（片内总线）n片内总线：芯片内传输信息片内总线：芯片内传输信息n芯片级总线：芯片间传输信息，分为并行、串行。芯片级总线：芯片间传输信息，分为并行、串行。常见的芯片级串行总线有：常见的芯片级串行总线有：nSPI（Serial Peripheral Interface）总线：三线）总线：三线制、制、Motorola公司推出。公司推出。nI2C（Inter IC）总线：）总线：Philips公司推出。公司推出。n1-Wire总线：单线制、总线：单线制、Dallas公司推出。公司推出。n板级总线：电路板之间传递信息，如板级总线：电路板之间传递信息，如