计算机控制技术 刘川来 胡乃平 第03章 计算机总线技术

第3章计算加急我技术

第3章

行靠机总俵技术

2013-3-13计算机控制技术

第3章计算为（」总经；段这

第3章计算机总饯技术

・总线的基本概念

•内部总线

•外部总线

・现场总线

2013-3-13计算机控制技术2

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第3章计算为（」总经；段这

3.1总彼的基中槐念

本节主要内容

•总线的基本概念

•总线的主要性能指标

•总线的标准与规范

•总线控制与总线传输

2013-3-13计算机控制技术3

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2013-3-13计算机控制技术4

第3章计算为（」总经；段这

3.1总彼的基存槐念

总线就是一组信号线的集合，它定义了

•总线的定义各引线的信号、电气和机械特性，使计

算机系统内部的各部件之间以及外部的

各系统之间建立信号联系，进行数据传

递和通信。

•规定了各引线的信号、时序、电气和机械特性

•总线的特点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

■采用总线标准设计、生产的计算机模板和

设备具有很强的兼容性

2013-3-13计算机控制技术5

第3章计算为(」总经；段这

3.1.1总彼的今类

•按照总线内部信息传输的性质，总线可分为

■数据总线(DB):用于传送数据信息

•地址总线(AB):用于传送地址信息

•控制总线(CB):用户传递控制信息

•电源总线(PB):用于向系统提供电源

第3章计算为(」总经；段这

3.1.13俵的台类(^)

•按照总线在系统结构中的层次位置，总线可分为

•片内总线(On-ChipBUS)

在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路

•内部总线(InternalBus)

用于计算机内部模块(板)之间通信

•外部总线(ExternalBus)

用于计算机之间或计算机与设备之间通信

2013-3-13计算机控制技术7

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第3章计算为（」总经；段这

3.1.1总裁的今类（^）

•片内总线：

-在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路

-受芯片面积及引脚数限制，片内总线多采用单总线结

构，这有利于芯片集成度和成品率的提高，对于内部数

据传送速度要求较高的，也可采用双总线或三总线结构

-ASIC（ApplicationSpicecificIntegratedCircuit,专用集

成电路）技术的出现，用户可按照自己要求，借助于适

当的EDA工具，设计自己的芯片

2013-3-13计算机控制技术8

第3章计算为(」总经；段这

3.1.1总裁的今类(^)

呐部总线：系统总线或板级总线

-内部总线是计算机系统中重要的总线，平常所说的微机总

线就是指系统总线，如STD总线、ISA总线、PCI总线等

-按功能可分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB、

和电源总线PB

2013-3-13计算机控制技术9

第3章计算为（」总经；段这

数据总线D：用于传递数据信息

总线宽度：数据信号线的根数。

决定设备获得最大性能

影响计算机系统性能

地址总线A：用于传递地址信息

地址总线宽度：地址线的根数

决定直接寻址能力

避免10地址与内存地址的重叠

控制总线C:用于传递各种控制信息

包括控制、时序和中断信号线，决定总线性能好坏

电源总线P：提供电源

2013-3-13计算机控制技术10

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第3章计算为(」总经；段这

3.1.1总裁的今类(^)

•外部总线

-计算机系统与系统之间或计算机系统与外设之间信息通路

-RS232总线、RS485总线、IEEE488总线

-外部总线标准

机械要素：插件型号和电缆线

电气要素：电平和时序

功能要素：控制功能、管理能力、编码规则

2013-3-13计算机控制技术11

第3章计算为(」总经；段这

3.1.1总饯的今类(^)

-----------1

计算机总线结构示意图

2013-3-13计算机控制技术12

第3章计算拓■，彖;应术

3.1.1总彼的今类(^)

•根据总线的数据传输方式，总线可分为

•并行总线：每个信号都有自己的信号线

传输速度快、接口简单

使用电缆线数多

•串行总线：多个信号复用少量信号线

电缆线数少，便于远距离传播

信号传输慢，接口复杂

2013-3-13计算机控制技术13

第3章计算机总经；段求

3.1.2总饯<要喉怩器标

•总线频率即总线工作时钟频率，单位为MHz,它是影响

总线传输速率的重要因素之一。

・总线宽度又称总线位宽，是总线可同时传输的数据位

数，用bit(位)表示，如8位、16位、32位

等。显然，总线的宽度越大，它在同一时刻

就能够传输更多的数据。

•总线带宽又称总线传输率，表示在总线上每秒传输字节

的多少，单位是MB/S。影响总线传输率的因素

有总线宽度、总线频率等。一般：

总线带宽(MB/s)=1/8x总线宽度x总线频率

2013-3-13计算机控制技术14

原版•••

第3章计算为（」总经；段这

•同步方式分为同步方式和异步方式。同步方式下，总线

上主模块与从模块进行一次数据传输的时间是

固定的，严格按照系统时钟来进行模块间的传

输操作，异步方式则通过握手实现

•总线复用采用多路复用技术，可以减少总线的数目。

•信号线数表明总线拥有多少信号线，是数据总线、地

址总线、控制总线和电源总线的总和。信号

线数与总线性能不成正比，但一般与复杂度

成正比。

•总线控制包括传输方式、仲裁方式、中断分配、设备

方式自动配置等。

2013-3-13计算机控制技术15

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第3章计算为（」总经；段这

几种微型必算机总裁做惋参照

ISA(PC-

名称EISASTDMCAPCI

AT)

386,486,586Z-80,IBM个人586个人机，

80286,386,

适用机型IBM系列IBM-PC机PowerPC,

486系列机

机系列机与工作站Alpha工作站

最大传输

率8MB/S33MB/S2MB/S33MB/S133MB/S

总线宽度8/16位32位8/16位32位32位

总线频率8MHz8.33MHz2MHz10MHz20〜33MHz

同步方式半同步同步同步升巳少止同步

地址宽度2432243232/64

负载能力86无限制无限制3

信号线数9814356109120

64位扩展不口」无规定不口」可可

2013-3-13计算机控制技术16

•••••••

第3章计算为（」总经；段这

3.1.3总饯的标落马规范

-总线标准

•所谓总线标准就是对系统总线的插座尺寸、引线数目、

信号和时序所作的统一规定

-总线标准主要包括以下几方面的特性

・机械特性：规定模板尺寸、插头、连接器的形状、尺寸

等规格位置

■电气特性：规定信号的逻辑电平、最大额定负载能力、

信号传递方向及电源电压等

■功能特性：规定每个引脚名称、功能、时序及适用协议

•时间特性：规定总线中的任一根线在什么时间内有效

2013-3-13计算机控制技术17

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第3章计算也急我也术

3.1.3总饯的模板化给构

—模板化结构

•按功能划分计算机的各个部件，并按总线标准

设计成由总线连接的模板结构：CPU主板、

RAM/ROM存储板、A/D、D/A、DI、DO等

—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、扩展性和可靠性

•为系统的维修提供了方便

2013-3-13计算机控制技术18

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第3章计算为（」总经；段这

3.1.4总俵控制与总饯传输

-总线控制

•设备按有无控制功能可分为主设备和从设备

主设备对设备有控制权，从设备只能接收数据

•只有获得总线使用权的主设备才能传送数据

•总线可能同时会有多个设备申请占用总线，为保证某

一时刻只能有一个设备获得总线使用权，需设置设备

优先级

•总线判优控制可分为集中式和分布式两种

•集中式修控制逻辑集中在一处（如CPU）,常用链式

查询、定时查询、独立请求等方式。

2013-3-13计算机控制技术19

第3章计算为（」总经；段这

3.14总彼按喇与总裁传输

-总线传输

•总线上的数据在主模块的控制下进行传送。

•总线在完成一次传输周期时，一般可分为四个阶段

申请分配阶段由需要使用总线的主模块（或主设备）提出申请，经总线仲裁机

构决定在下一传输周期是否能获得总线使用权；

寻址阶段取得了使用权的主模块，通过总线发出本次打算访问的从模块

（或从设备）的存储地址或设备地址及有关命令，启动参与本次传

输的从模块；

数据传输阶段主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出经数据

总线流入目的模块；

结束阶段主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。

2013-3-13计算机控制技术20

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第3章计算为（」总经；段这

3.2内部总饯

本节主要内容

•STD总线

・PC系列总线

2013-3-13计算机控制技术21

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第3章计算项.■，给定术■

3.2.1STD总周

•1978年美国PRO-LOG公司推出的一种工业标准微型计算机总

线，STD是STANDARD缩写

•1987年，被定名为IEEE961,1989年开发出STD32

•STD总线起初设计为可用于64K存储空间的8位总线，后发展成

可用于寻址16M空间的16位总线

•STD总线的特点：

・56根并行总线，采用小模板结构，尺寸为165X114mm

・模块化的总体设计布局

・开放式的系统结构

•兼容式总线结构，拥有丰富的I/O功能，广泛适用于工业控制

・小模板结构，模板尺寸小，可减少冲击和震动的影响

2013-3-13计算机控制技术22

第3章计算为（」总经；段这

•STD总线的信号分配

56根并行总线都有明确的定义，按功能可分为五类

⑴逻辑电源线6根（引线1〜6）

⑵数据总线8根（引线7〜14）

（3）地址总线16根（引线15〜30）

（4）控制总线22根（引线31〜52）

（5）辅助电源线4根（引线53〜56）

2013-3-13计算机控制技术23

•STD总线与存储器连接方法

-总线低位地址A。〜

A12直接连接到各存

储器芯片

-高位地址Ai3〜A15用

来选片（可选64K基

本存储器，通过扩

展，可增至128K）

2013-3-13计算机控制技术24

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第3章计算为（」总经；段这

•STD总线与I/O的连接方法

-地址码的低位字节连接

到总线译码器，形成6根

选板信号和2根选口信

号，选通I/O端口工作

-（可选256个口，扩展

后可增至512个口）

2013-3-13计算机控制技术25

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第3章计算为（」总经；段这

3.3.2PC系列总裁

—ISA总线

-MCA:微通道体系结构

—EISA总线

-PCI局部总线

2013-3-13计算机控制技术26

原版

第3章计算机总经；段求

3.3.2PC系列总裁

-最早的PC总线—・6100

1975年，一家位于美国新墨西哥镇，名为MITS的公司，

由EdRoberts以8080微处理器设计安装了全球第一台PC-

Altair单板机系统。正如世界上许多重大发明人们在其

必然性之后总是谈论其偶然性一样，PC总线的出现也有

偶然性：这个全球第一台PC不幸在运输中丢失，Roberts

只好重新开始设计，正是他利用了面向总线技术，较快

回忆起并重新做出Altair,在其结构中，制成了全球第

一条PC扩展总线，当把A11air总线推向世界并被制造商

接受后，便有了一个名字：S100,后来基于S100型总线

得到了IEEE认可，被命名为IEEE696总线标准。

-1981年，旧M公司推出PC/XT总线

2013-3-13计算机控制技术27

原版•••

第3章计算为（」总经；段这

PCIEXPRESS

PC系列总饯的发展

2013-3-13计算机控制技术28

第3章计算为（」总经；段这

技嘉965P-DS3

CPU种类：

Core2Extreme/赛扬D/奔

腾4/Core2Duo/PentiumD

总线频率：FSB1333MHz

显卡插槽：PCI-E16X

PCI插槽：

3条PCI插槽,3条PCI-E1X

硬盘插槽：

IDE1个，SATAII2个

2013-3-13计算机控制技术29

第3章计算为(」总经；段这

•ISA总线

-从1982年以后，逐步确立的IBM公司工业标准体系结

构，简称ISA(IndustryStandardArchitecture)总

线，有时也称为PC/AT总线

-问世较早，是8位、16位数据传输总线的工业标准

-最高传输速率8Mbps

-寻址空间为16MB

-将CPU看作唯一的主模块，其余外设均为从模块，包

括可以暂时掌握总线的DMA和协处理器

2013-3-13计算机控制技术30

第3章计算为(」总经；段这

•MCA总线(MicroChannelArchitechure)

-强大的CPU处理能力与低性能系统总线形成瓶颈

—1987年，IBM在推出386时提出

-数据、地址总线宽度32位，支持4GB的寻址能力

-数据传输速率33Mbps

-配有总线仲裁机构，可支持16个总线主控制器

-在电气及物理上与ISA不兼容，不支持ISA外设

-旧M没有公布标准

2013-3-13计算机控制技术31

第3章计算为(」总经；段这

•日SA总线

(ExtensionIndustryStandardArchitecture)

-1989年，康柏公司等9家公司联合推出

-32位数据总线，支持32位地址通路

-数据传输速率为33Mbit/s

-总线主控技术，扩展卡上具有总线主控处理器

-与ISA兼容，支持多个主模块

-可以自动根据需要进行32、16、8位数据间的转换

-支持多总线主控模块

-扩展卡的安装十分容易，可根据配置文件自动配置系

统和扩展板

2013-3-13计算机控制技术32

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第3章计算为(」总经；段这

•日SA总线

(ExtensionIndustryStandardArchitecture)

-EISA并没有重复ISA的辉煌，它的成本过高，

且速度潜力有限；另外在还没有来得及成为正

式工业标准的时候，更先进的PCI总线就开始

出现，EISA也就成为附庸。不过，EISA总线

并没有因此快速消失，它在计算机系统中与

PCI总线共存了很长的时光，直到2000年后

EISA才正式彻底退出一而此时距EISA标准的

提出已经过去了12年。

2013-3-13计算机控制技术33

原版

第3章计算机总经；段求

•PCI局部总线

-微处理器快速发展使增强型总线标准日SA等也显落后

-PCI（PeripheralComponentInterconnect,设备部

件互连）总线是一种高性能局部总线，它是1992年由

Intel公司带头制定的设备总线标准

-支持64位数据传送、多总线主控模块、线性猝发传输

-具有即插即用功能（PlugandPlay,PnP）

-PCI总线工作频率为33MHz,不受CPU工作频率限制

-最高传送数据133MB/S（64位可达266MB/S）

-兼容性强、成本低

2013-3-13计算机控制技术34

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第3章计算为（」总经；段这

•PCI局部总线已形成工业标准。其高性能总线体系结构满足

了不同系统需求，低成本的PCI总线构成的计算机系统达到

了较高的性能/价格比水平。PCI总线被应用于多种平台和体

系结构中

•PCI总线的组件、扩展板接口与处理器无关，在多处理器系

统结构中，数据能高效地在多个处理器间传输。与处理器

无关的特性，使PCI总线具点很好的I/O性能，最大限度使

用各类CPU/RAM的局部总线操作系统、各类高档图形设备

和各类高速外部设备，如SCSI、HDTV、3D等。

•PCI总线特有的配置寄存器为用户使用提供了方便。系统嵌

入自动配置软件，在加电时自动配置PCI扩展卡，为用户提

供了简便的使用方法。

2013-3-13计算机控制技术35

原版

第3章计算配忍我技术

2013-3-13计算机控制技术36

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第3章计算为（」总经；段这

•AGP总线（AccelerateGraphicalPort）

-随着微处理器性能的次次攀高，PC在耗费大量数据的图

形和图像处理领域的应用也不断深入

-英特尔于1996年7月正式推出AGP接口，它是一种显示

卡专用的局部总线

-AGP总线实质上是对PCI技术标准的扩充。AGP总线与

PCI总线不同，其地址和数据线分离（PCI是49根信号，

而AGP总线是65根），可实现“流水线”处理

-AGP标准在使用32位总线时，有66MHz和133MHz两种

工作频率，最高数据传输率为266Mbps和533Mbps,而

PCI总线理论上的最大传输率仅为133Mbps。AGP8X模

式下，数据传输速度达到了2.1GB/S。

2013-3-13计算机控制技术38

原版

第3章计算机总经；段求

AGP4x总线显卡

支持AGP4x总线的主板

2013-3-13计算机控制技术39

原版

第3章计算为（」总经；段这

•AGP总线

-Intel在2004年的处理器和芯片组的计划中，没有提到任

何关于AGP的字眼，新的芯片组将不支持AGP总线

-Intel是希望通过这种方式使显卡从AGP迅速转为PCI

Express

-VIA（威盛）和SIS（矽统）等芯片厂商也将逐步减少

AGP接口

w£3

2013-3-13计算机控制技术40

第3章计算机总经；段求

•PCLExpresss总线

-PCI总线只有133MB/S,带宽早已不堪负荷。在经历了

长达10年修补补，PCI总线已无法满足电脑性能提升要

求，必须由带宽更大、适应性更广、发展潜力更深的新

一代总线取而代之

-PCLExpress是最新的总线和接口标准，它原来的名称为

“3GIO”（Third-GenerationInput/Output,第三代输A/

输出总线），由英特尔提出，英特尔的意思是它代表着

下一代I/O接口标准。交由PCLSIG（PCI特殊兴趣组

织）认证发布后才改名为“PCLExpress”。

-这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP,最终实现总

线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，目

前最高可达到5GB/S以上，且还有相当大的发展潜力

2013-3-13计算机控制技术41

原版•••••••

第3章计算为（」总经；段这

•PCLExpresss总线

-2002年7月23日，PCLSIG正式公布PCIExpress1.0规范

-2003年1月，PCLEL0正式发布

-2007年1月,PCLE2.0发布，数据传输率从2.5Gbps翻番

至5Gbps,xl6的传输提高到约16Gbps

£2总

2013-3-13计算机控制技术42

第3章计算为（」总经；段这

技嘉965P-DS3

CPU种类：

Core2Extreme/赛扬D/奔

腾4/Core2Duo/PentiumD

总线频率：FSB1333MHz

显卡插槽：PCI-E16X

PCI插槽：

3条PCI插槽,3条PCI-E1X

硬盘插槽：

IDE1个，SATAII2个

技嘉科技Giga-Byte

2013-3-13计算机控制技术43

第3章计算为（」总经；段这

3.3外部总饯

本节主要内容

・IEEE-488总线

・RS-232-C总线

・RS-422和RS-485总线

•通用串行总线（USB）

2013-3-13计算机控制技术44

原版

第3章计算为(」总经；段这

3.3.1IEEE-488总俵

•IEEE-488是1965年由美国惠普公司开发的并行通讯总线

•GPIB(General-PurposeInterfaceBus)通用接口总

线，很多打印机通过GP旧线以及GP旧接口与电脑相

连。

•1965年惠普公司设计HP■旧(InterfaceBus)

■1975年HP-旧变成IEEE-488标准

■1987年IEEE488.2被采纳，IEEE488-1978变成

IEEE488.1-1987

•1990年SCPI规范被引入IEEE488仪器

•1992年不多订IEEE488.2

•1993年NI公司提出HS488

invent

2013-3-13计算机控制技术45

第3章计算为（」总经；段这

使用IEEE-488的约定

-数据传输率不得超过每秒1M字节

-总线上的设备数不得多于15个

-电缆总长度不超过20m,两设备间不超过2m

-采用负逻辑，小于0.8V表示逻辑1,大于2V表

示逻辑0

2013-3-13计算机控制技术46

第3章计算为（」总经；段这

3.3.1IEEE-488总俵

・IEEE-488总线上连接的设备有三种，工作方

式也有三种：

•听者（“受话”方式）：同时可有多个

•讲者（“送话”方式）：每时只能有一个

•控者（“控制”方式）：每时只能有一个

2013-3-13计算机控制技术47

第3章计算为（」总经；段这

IEEE-488总线的连接示意图

DIO1〜

DIOS

DAV

NRFD

NDAC

IFC

ATN

SRQ

REN

EOI

2013-3-13计算机控制技术48

原版

第3章计算为（」总经；段这

IEEE-488总线的信号分配

•IEEE-488共定义了24根线（其中8根地线）

-数据总线DIOO〜DI08

-数据传送控制线

•数据有效线DAV、未准备好接受数据线NRFD、未

接受好数据线NDAC

-接口管理总线

•接口清除线IFC、服务请求线SQR、注意线ATN、

结束或识别线EQI、远程允许REN

2013-3-13计算机控制技术49

第3章计算为（」总经；段这

IEEE-488总线数据传送时序

采用异步方式，利用三条控制线进行握手联络,

实现三线握手的数据传输

2013-3-13

第3章计算为(」总经；段这

3.3.2RS・232・C总彼

•RS・232・C总线是一种串行外部总线，专门用于数据

终端设备DTE和数据通信设备DCE之间的串行通信

•1969年由美国电子工业协会EIA(Electronic

IndustryAssociation)从CCITT(International

TelegraphandTelephoneConsultativeCommittee)

远程通信标准中导出的一个标准

•RS是英文“推荐标准”(RecommendStandard)的缩

写，232为标识号，C表示修改次数

2013-3-13计算机控制技术51

第3章计算为（」总经；段这

RS・232・C总线的机械特性

•RS・232.C总线的接口连接器采用DB・25插头和插座，其

中阳性插头（DB-25-P）与DTE相连，阴性插座（DB・

25-S）与DCE相连。

-

\\O1O2O3OOOOOOOOO1O3/7

•RS-232-C25个引脚只定义了22个。

•通常使用的RS・232・C接口信号只有9根引脚，其插头

插座在RS・232・C的机械特性中都有规定。

•最基本的三根线是发送数据线2、数据线3和信号地线7

2013-3-13计算机控制技术52

第3章计算为（」总经；段这

Pin(25)Pin(9)NameDirDescription

1SHIELDShieldGround

23TXDoutTransmitData

32RXDinReceiveData

47RTSoutRequestToSend

58CTSinClearToSend

66DSRinDataSetReady

75GNDGround

81DCDinDataCarrierDetect

9.19n/cnotconnected

204DTRoutDataTerminalReady

21n/cnotconnected

229RIinRingIndicator

23-25n/cnotconnected

25针串口与9针串口的对照

2013-3-13计算机控制技术53

第3章计算配忍我技术

RS・232・C总线的机械特性

25PINMALEtotheSeiialcable.

9PINserialportRS232SIGNAL9-Pin25Pili

adaptertoCarrierDetect18

25PINserialDCEReceiveData23

TransmitData32

9PINFEMALEtoComputer.

DataTenninalReady420

SystemGround57

DataSetReady66

BUCK4ABTD89s(female)

RequesttoSend74

/・・

CleartoSend85

RingIndicator922

D825P(male)

2013-3-13计算机控制技术54

第3章计算为（」总经；段这

常用的9根引脚分为两类：

A一类是基本的数据传送引脚

•基本数据传送引脚包括：TXD、RXD和GND

•发送数据TXD:DTE向DCE输出数据的引线

•接收数据RXD:DTE接受DCE发来数据的引线

•信号地GND:接口中所有电信号的公共回路

2013-3-13计算机控制技术55

第3章计算机总经；段求

常用的9根引脚分为两类：

»另一类是用于MODEM控制和反映其状态的引脚。

•MODEM控制和状态引脚分为两组

-一组为DTR（DTE设备准备就绪）和RTS（请求发

送），负责从计算机通过RS-232C接口送给MODEM

-另一组为DSR（DCE数据设备准备就绪）、CTS（允

再发送）、CD（载波检测）和RI（振铃指示），负责

从MODEM通过RS-232C接口送给计算机的状态信息

2013-3-13计算机控制技术56

原版

RS-232C总线的电气特性

・主要特点：

•电气连接方式：

-非平衡的连接方式

—EIA和CCITT标准

-采用点对点通信

-公用地线

2013-3-13计算机控制技术57

原版

第3章计算为（」总经；段这

•RS-232c电气参数

A引线信号状态

•RS-232C标准引线状态是以下三种之一：SPACE/

MARK（空号/传号）、ON/OFF（通/断）、逻辑0/逻辑L

＞引线逻辑电平…负逻辑，过度区6V/10V

•用・3~-15V表示逻辑1

•用+3〜+15V表示逻辑0

＞短路抑制性能

RS-232C驱动电路须能承受电缆中任何导线短路

2013-3-13计算机控制技术58

第3章计算为（」总经；段这

•通信速率

-RS-232C标准规定通信距离应小于15m。

-RS・232・C标准规定的数据传输速率为每秒

50、75、100、150、300、600、1200、

2400、4800、9600、19200波特

2013-3-13计算机控制技术59

第3章计算为（」总经；段这

RS・232・C总线的通信结构

•具有MODEM设备的远距离通信线路

2013-3-13计算机控制技术60

原版

•不用MODEM的

直接通信线路

（近距离）

•最简单的RS-232C

数据通信

2013-3-13计算机控制技术61

原版

第3章计算为（」总经；段这

RS・232・C总线的接口电路

•发送和接收电路

TTL

IN

•逻辑1>2.4V

•逻辑0<0.4V

2013-3-13计算机控制技术62

原版

第3章计算为（」总经；段这

RS・232・C总线的接口电路

•全双工通信接口电路

第3章计算配忍我技术

PCI-E串口卡MOXA，串口卡

USB挎232电位

2013-3-13计算机控制技术

第3章计算为（」总经；段这

333RS-422*RS-485总裁

RS-422A标准接口

>RS-422由RS-232C发展而来

ARS-422是一种单机发送、多机接收的单向平衡传输总线标准

>RS-422标准规定了双端电气接口型式，使用双端线传送信号。

A通过传输线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，完成始端信息传送

»通过传输线接收器，把电位差转变成逻辑电平，实现终端信息接收

2013-3-13计算机控制技术65

第3章计算为（」总经；段这

RS-422A标准接口

•数据信号采用差分传输方式传输

•有4根信号线，收发各两根，支持全双工通讯方式

•最大传输距离为1200m,最大传输速率为10Mbps

•只有在100kbps速率下，才能达到最大传输距离

I1

2013-3-13计算机控制技术66

•••••••

第3章计算为（」总经；段这

RS-485标准接口

-多发送器的电路标准，是RS・422A性能的扩展，是真正

意义上总线标准。

-允许在二根导线（总线）上挂接64台RS-485负载设备。负

载设备可以是发送器、接收器或组合收发器

2013-3-13计算机控制技术67

第3章计算项.■，给定术■

RS485具有以下特点：

A电气特性：

逻辑“1”以两线间的电压差为+2V~+6V表示；

逻辑“0”以两线间的电压差为・2V~・6V表示。

A是采用平衡驱动器和差分接收器组合，抗共模干能力增强

A数据最高传输速率为10Mbps

A最大传输距离为1200m,

A在总线上是允许连接多达128个收发器

A具有多站能力和多机通信功能

2013-3-13计算机控制技术68

第3章计算为（」总经；段这

RS-485与RS-422的区别在于：

•硬件线路上，RS-422至少需要4根通信

线，而RS-485仅需2根；RS-422不能采用

总线方式通信，但可以采用环路方式通

信，而RS-485两者均可

•通信方式上，RS-422可以全双工，而RS-

485只能*双工

•其它差异见表3.4

2013-3-13计算机控制技术69

第3章计算为（」总经；段这

比较项目RS-422RS-485

驱动方式平衡平衡

可连接的台数1台驱动器，10台接收器32台驱动器，32台接收器

最大传输距禺1200m1200m

最大传12米10Mbps10Mbps

输速120米1Mbps1Mbps

率1200米100kbps100kbps

驱动器无负载时±5V±5V

输出电有负载时+2V±1.5V

压

驱动器负载电阻100Q54。

驱动器上电无规定±100|LIA最大G

输出电7VWVcomW12V)

流断电±100JLIA最大(-士100uA最大

0.25VWVcomW6V)

接收器输入电压-7〜+12V-7〜+12V

接收器输入灵敏度±200mV±200mV

接收器输入电阻>12KQ计算机控制技术>12KQ70

-------------------------------------------------------------9--------」L-------------------------------------------

第3章计算为（」总经；段这

3.3.4串行总线协议转换器

•计算机通常提供RS232接口，通常可用转换器件实现232-

485转换。

后

2013-3-13计算机控制技术71

第3章计算为（」总经；段这

3.3.4串行总线协议转换器

•计算机通常提供RS232接口，通常可用转换器件实现232-

485、232-422转换。

2013-3-1372

原版

第3章计算配忍我技术

3.3.5USB通用串行总俵

2013-3-13

第3章计算为(」总经；段这

3.3.5USB通用串行总俵

•USB协议标准

-由IBM、Compaq>IntekMicrosoft、Nec等公司联合制定

-USB1.0.USB1.1.USB2.0和USBOnThe-Go(OTG)总线标准

-USBL1有低速模式和全速模式；USB2.0推出高速模式

•USB设备的主要特点

-采用USB接口的设备支持热拔插

-USB接口可以同时连接127台USB设备。

-速度方面，USBL1总线规范定义了12Mb/s的带宽，而

USB2.0可提供480Mb/s的传输速度。

-USB总线能够提供500mA电流，可驱动耗电量较少的设备

2013-3-13计算机控制技术74

第3章计算配忍我技术

3.3.5USB通用串行总俵

USB传输速率及其适用范围

传输模式速度适用类别特性应用

低价格、热拔插、键盘、鼠标、游戏

低速交互设备

10~20kbps易用性杆

低价格、易用性、

电话、音频、压缩

全速热拔插、限定带宽ISDN、PBX、POTS