10-15讲计算机总线技术

纲;反术之应用----计算加苕麴应求

总饯技术及应用

第三部今

计算机总彼技术

j料人；于海法

二教中搂309宦

shoreyhb@hdu.

2011-5-301

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

­课时数：10,共5周

-第一次课概述(5.6)

-后续课程：

•计算机内部总线(5.13)

•计算机外部总线(5.20)

•短程无线数据通信——蓝牙、Zigbee(5.27)

•总复习(6.3)6.10停课

•计算机总线技术部分参考教材：

-《计算机控制技术》，刘川来、胡乃平编著，机械工业出

版社。其中第三章“计算机总线技术”

-《微型计算机组成原理》，陆志才，高等教育出版社。其

中第九、十章“总线技术”

2011-5-302

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•随着微处理器技术的飞速发展，总线技术也得到不断

创新。先后出现了ISA、MCA、EISA、VESA、

PCkAGP、IEEE1394、USB等总线技术。

•芯片内部的总线技术也在不断发展，AMBA、Core

Connect>CoreRAM等已经形成集成电路内部十分

具有竞争力的总线标准。

•工业控制的CAN、PROFIBUS,FF等现场总线技

术。

•总线的数据传输速度也不断提升，目前，AGP局部

总线数据可达528MB/S,PCI-X可达1GB/S,系统总

线传输速率也由66MB/S提高至U100MB/S甚至更高的

133MB/S、150MB/S、200MB/S。

2011-5-303

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

AGP槽：

AccelerateGraphicalPort,加速图形接

口，实质为PCI2.1

DIMM槽：

DualInlineMemoryModule,

双列直插内存模块

ISA槽

PCLE槽：

PCI-Express,Intel提出，

可全面取代现行的PCI和AGP,最终实

现总线标准的统一。传输率目前最高

可达到10GB/S以上

南桥主要是负责I0

北桥用于CPU和内存、显卡、PCI交换数据

2011-5-30

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

必寡机总俵技木

•总线的基本概念

•内部总线

•外部总线

2011-5-30

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

1总狡的基本概念

•总线的定义总线就是一组信号线的集合，它定义了各引

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。

•总线的特点•规定了各引线的信号、时序、电气和

机械特性

■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

2011-5-306

总纥技术出应荆一计算切.历纵也刁L

1.1总线的分类

•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是专门用来传送地址的

・控制总线:CB控制总线包括控制、时序和中断信号线

•电源总线:PB用于向系统提供电源

2011-5-307

庖我枕术出应用一计算加总麴应求.

总裁的今类(^)

•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)：又称通讯总线

用于计算机之间或计算机与设备之间通信

2011-5-30

纲;反术之应用----计算加苕麴应求

总裁的今类(^)

•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

•串行总线：所有信号复用一对信号线

2011-5-30

,%我找才二少应用---,计算加苕然也求

总狡的合类(^)

B/r

1发送数据U0Q10U

-

2

-

3

-

,4=J

22一5-I

306

发一

接0

3发

-TLXXJ接

送

40收

送

4_70-收

端

端

51端

51:15端

1-8一

60610m

L

71T1

818*

2011-5-3010

者或;正术加应用—计算函J总麴应求

总饯的今类(^)

---------1

计算机总线结构示意图

2011-5-3011

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

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。

・受芯片面积及对外引脚数的限

制，片内总线大多采用单总线结

构，这有利于芯片集成度和成品

率的提高，而对于内部壑据传送

速度要求较高的，也可采用双总

线或三总线结构。

•ASIC技术的出现，用户也可以

按照自己的要求，借助于适当的

EDA工具，设计自己的芯片。

2011-5-3012

念线及术出应用—计算加急，练技求

总裁的今类(^)

•内部总线：系统总线或板级总线

-内部总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微

机总线就是指系统总线，如STD总线、PC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

外部总

CPU线接口

总线DB

CB

母板PB

2011-5-3013

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

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：

包括控制、时序和中断信号线，用于传递各种

控制信息，决定了总线的性能好坏

电源总线P：提供电源

2011-5-3014

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

总裁的今类(^)

•外部总线

•如：IEEE-488、RS-232C、RS-485等

2011-5-30

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

1.2总彼i要喉怩播标

•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。一般的，

总线带宽（MB/S）=1/8义总线宽度X总线频率

2011-5-3016

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•同步方式可分为同步方式和异步方式。在同步方式下，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，

并严格按照系统时钟来统一定时主模块、从模块之间

的传输操作，只要总线上的设备都是高速的，就可达

到很高的总线带宽。

•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利。信号线数

与总线性能不成正比，但一般与复杂度成正

比。

•总线控制方式包括并发工作、自动配置、仲裁方式、

逻辑方式、计数方式等。

2011-5-3017

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

几种微型计算机总裁喉怩参数

ISA(PC-

名称EISASTDMCAPCIPCI-E

AT)

386,486,586Z-80,IBM个人P5个人机，全面取代现有

80286,386,

适用机型IBM系列IBM-PC机与工作PowerPC,内部总线，实

486系列机

机系列机站Alpha工作站现史-标准

IGB/s(lx)

最大传输率8MB/S33MB/S2MB/S33MB/S133MB/S

8GB/s(16x)

总线宽度8/16位32位8/16位32位32位8位

总线频率8MHz8.33MHz2MHz10MHz20〜33MHz2.5GHz

同步方式半同步同步同步丹日少止同步支持同步

地址宽度2432243232/6432/64

负载能力86无限制无限制3无限制

信号线数9814356109120164(xl6)

64位扩展小可无规定不口］可可可

多路复用非北非是是

2011-5-3018

总战技术出应荆一计算加速练技求.

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

2011-5-3019

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

1.4总彼按喇与总彼传输

•总线控制

集中式将控制逻辑集中在一处（如在CPU中）。集中

控制是单总线、双总线和三总线结构计算机

主要采用的方式，常见的集中控制方式主要

有链式查询方式、计数器定时查询方式利独

立请求总线控制方式。

分布式将总线控制逻辑分散在与总线连接的各个部

件或设备上。

2011-5-3020

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•总线传输

总线上的数据在主模块的控制下进行传送。一般的，总

线在完成一次传输周期时，可分为四个阶段：

中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

j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

U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。

2011-5-3021

者或;正术加应用—计算函J总麴应求

2向郎总饯

本节主要内容

・STD总线

•PC系列总线

2011-5-3022

者我枕术图应用—计算演总明■

2.1STD总饯

・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

・美国PRO-LOG公司1978年推出，后被重新定名为IEEE961

・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

2011-5-3023

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•STD总线的信号分配

56根并行总线都有明确的定义，按功

能可分为五大类

⑴逻辑电源线6根（引线1〜6）

（2）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（弓I线31〜52）

（5）辅助电源线4根（引线53〜56）

2011-5-3024

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•STD总线与存储器连接方法

A13-A15

-总线低位地址

A。〜A12直接连接

到各存储器芯片

-高位地址A13〜A15

用来选片（可选

64K基本存储器，

通过扩展，可增至

128K）

STD总线与存储器的连接

2011-5-3025

总线技术在应用—计算加总麴应―

•STD总线与I/O的连接方法

-地址码的低位

字节连接到总选我信号,1

线译码器，形成

6根选板信号和

比…心

2根选口信号，

选通I/O端口工

WH

作,D0、D7

-（可选128个IOEXP

口，扩展后可

增至256个STD总线与W板的连球

口）

2011-5-3026

商战技术出应用一计算加速■—

2.2PC系列总俵

IBMPC总线的简称，因旧M及其兼容机的广泛普及成为

全世界用户承认的一种事实上的标准

—ISA:IndustryStandardArchitecture

—MCA:MicroChannelArchitecture

—EISA:ExtensionISA

-PCI：PeripheralComponentsInterconnect

2011-5-3027

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•ISA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

-98根总线分成5类：地址线、数据线、控制

线、时钟线和电源线

2011-5-3028

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•MCA总线(MicroChannelArchitecture)

-旧M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

-在电气及物理上与ISA不兼容

-旧M没有公布标准

2011-5-3029

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•日SA总线

-89年，为冲破旧M公司对MCA标准的垄断，以

Compaq公司为首的9家兼容机制造商联合推出

-32位数据总线，支持32位地址通路

-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

2011-5-3030

忌我找主左一应用—计算函」总麴应求

•PCI局部总线

-PCI（PeripheralComponentInterconnect,

设备部件互连总线）是一种高性能局部总线，它

是92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

发读写和并发工作方式

一具有即插即用功能（PnP,PlugandPlay,可

自动找到一个不冲突的中断和I/O地址分配给外

部设备）

-最高传送数据132Mbps

-兼容性强、成本低

2011-5-3031

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•PCI局部总线已形成工业标准。它的高性能总线体系结构

满足了不同系统的需求，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。因此，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，数据能够高效地在多个处理器之间传

输。与处理器无关的特性，使PCI总线具有很好的I/O性

能，最大限度地使用各类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。

2011-5-3032

,%我找才二少应用---,计算加苕然也求

PCI总线结构

「史做11硬杜I<显示器

2011-5-3033

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•PCI-E(PCIExpress)总线

-PCIExpress和PCI不同的是实现了传输方式从

并行到串行的转变。

-PCIExpress是采用点对点的串行连接方式，

这个和以前的并行通道大为不同，

-允许和每个设备建立独立的数据传输通道。不

用再向整个系统请求带宽，这样也就轻松地到

达了高带宽要求。

2011-5-3034

者或;正术加应用—计算函」总麴应求

PCI-E总线结构

图9-13PCIExpress总线结构

2011-5-3035

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•PCLE总线主要特点

-串行的点对点互连

-差分信号传送

-采用交换开关互连多台设备

一PCIExpress事务与包

•PCIExpress的事务分成两类：

-非转发事务，即请求者发送请求包给完成者，完成者返回

完成包给请求者，如存储器读事务；

-转发事务，即只有请求者给完成者发送请求包，而完成者

不用返回完成包给请求者，如存储器写事务

-具有更高的数据传输率

2011-5-3036

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

-PCIExpress设备采用层次结构

KIEwrcss收齐AK'lExpress设稿B

2011-5-3037

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

-错误处理

-具有优先级的传送

-两种中断方式

•一种是类似PCI-X的MSI协议，PCIExpress设备启

动一个写存储器包，向根复合体发送一个中断向

量，根复合体再中断CPU。

•另一种是使用中断消息事务向根复合体传送传统

PCI总线上的INTx#信号的跳变情况，这种中断方

式只对具有传统功能的端点设备和PCIExpress-

PCI桥的系统有用。

-支持热插拔（即带电插拔，允许用户在不关闭

系统，不切断电源的情况下取出设备）

2011-5-3038

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

3外部总俵

•外部总线又称为通信总线，用于计算机之间，

计算机与远程终端，计算机与外部设备以及计

算机与测量仪器仪表之间的通信。

■该类总线不是计算机系统已有的总线，而是利

用电子工业或其他领域已有的总线标准。外部

总线又分为并行总线和串行总线.

2011-5-3039

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

本节主要内容

•IEEE-4总线

•RS・232・C总线

•RS・422和RS・485总线

■通用串行总线（USB）

2011-5-3040

意我技术应应用—计算为。总筑技术

3.1IEEE-488总饯

•IEEE-488总线是一种并行外部总线,专门用

于计算机与测量仪器、输入输出设备，以及

这些仪器设备之间的并行通信。

•IEEE-488是1970年由美国惠普公司开发的并行通讯

总线,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

2011-5-3041

者或;正术加应用—计算函J总麴应求

IEEE-488总线的连接示意图

DIO1〜

D0________________________________________________________________________数据线

DAV______________________________________________________________________

数据

NRFD______________________________________________________________________,控制线

NDAC______________________________________________________________________

IFC____________________________________________________________

ATN______________________________________________________________________

接口

SRQ

I管理线

REN___________________________________________________

EOI-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

设备A

者

控

者

讲

者

听

就I

ItwL

2011-5-3042

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

IEEE-4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DI-D8

-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

2011-5-3043

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

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（低电平为“0”，高电平为“1”，

称为正逻辑。反之，如果规定高电平为

“0”,低电平为“1”称为负逻辑）

2011-5-3044

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

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

2011-5-3045

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

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(DataTerminal

Equipment)和数据通信设备DCE(Data

CommunicationEquipment)之间的串行通

信

­是1969年由美国电子工业协会(日A)从

CCITT远程通信标准中导出的一个标准

2011-5-3046

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

RS・232・C总线的机械特性

■RS-232C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。

•RS-232-C25个弓I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、接收数据线3和信号

地线7

2011-5-3047

商战技术在应用—计算切,总麴应求.

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

»另一类是用于调制解调器（MODEM）的控制和反

映其状态的引脚。

•MODEM控制和状态引脚分为两组

-一组为DTR和RTS,负责从计算机通过RS-232C接

口送给MODEM

一另一组为DSR、CTS、DCD和RL负责从MODEM

通过RS-232C接口送给计算机的状态信息

2011-5-3048

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

RS-232C总线的电气特性

・电气连接方式：

•TTL电平:+5V为逻辑“1”,0V为逻辑“0”；

•日A电平：3~15V为逻辑“1”，・3~・15V为逻辑“0”

•主要特点：

-非平衡的连接方式

-采用点对点通信

-公用地线

2011-5-3049

商战技术出应用一计算加速■—

•电气参数

»引线信号状态

•RS-232C标准引线状态必须是以下三种之一，即

SPACE/MARK（空号/传号）、或ON/OFF（通/断）、或逻辑

0/逻辑1O

»引线逻辑电平•用・3〜・15V表示逻辑1

•用+3〜+15V表示逻辑0

＞短路抑制性能RS-232C的驱动电路必须能承受电缆中任何

导线短路

•通信速率

一最高通信速率为115200bps

-RS-232C标准规定通信距离应小于15m。

2011-5-3050

总线技术图应用一计算历练;史求

RS-232C总线的通信结构

•具有MODEM设备的远距离通信线路

2011-5-3051

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

发送数据发送数据

22

接收数据

3接收数据3

・不用MODEM的RTSRTS4

CTS

直接通信线路CTS

算8载体检测载体检测

端

DSRDSR6

22振铃指示振铃指示22

|里R-一

20DTR20

7信号地信号地7

・最简单的RS-232C

数据通信

2011-5-3052

者我投术在应用—计算为。总练也能

3.3RS-422*RS-485总饯

RS-422A标准接口

>RS-422由RS-232C发展而来

»RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输的总线标

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。它通过传输

线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，完成始端的信息传送；通过传输线接

收器，把电位差转变成逻辑电平，实现终端的信息接收

RS-422电平

2011-5-3053

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

•RS-422的数据信号采用差分传输方式传输。

•RS-422有4根信号线，两根发送、两根接收，RS-422的收与发是分

开的，支持全双工的通讯方式。

•RS-422的最大传输距离为1200m,最大传输速率为10Mbps。

•RS-422A接口电路

2011-5-3054

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

RS-485标准接口

-RS-485是一种多发送器的电路标准，它是RS-422A性能的

扩展，是真正意义上的总线标准。

-允许在二根导线

（总线）上挂接32台

RS-485负载设

备。负载设备可

以是发送器、被

动发送器、接收

器或组合收发器

（发送器和接收

器的组合）

2011-5-3055

忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

RS485具有以下特点:

ARS-485的电气特性：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。

»RS・485的数据最高传输速率为10Mbps

>RS・485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组

合，抗共模干扰能力增强。

ARS-485接口的最大传输距离为1200m,在总线上是

允许连接多达128个收发器，即具有多站能力和多机通

信功能。

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忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

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

»通信方式上，RS-422可以全双工，而RS-485只能半双

工

ARS-485驱动器共模电压的输出范围是・7V和+12V之

间；而RS-422驱动器这个指标只有7V；RS-422接收器

的最小输入电阻是4千欧姆，而RS-485的最小输入电阻

则是12千欧姆

>RS-485的驱动器可以用在RS-422的应用中，因为RS・

485满足所有的RS・422规范，反之则不成立

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纲;反术之应用----计算加苕麴应求

串行总线协议转换器

2011-5-3058

者我投术在应用—计算为。总练也能

3.4USB通用串行总饯

USB(UniversalSerialBus)协议标准

一USBLO、USB1.1、USB2.0ffUSBOn-The-

Go(OTG)总线标准

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o

-速度方面，USB1.1总线规范定义了12Mb/s的带

宽，而USB2Q可提供480Mb/s的传输速度。

-USB总线能够提供500mA的电流。

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纲;反术之应用----计算加苕麴应求

USB传输速率及其适用范围

USB传输速率及其适瞩卧

传输模揶速跃适用类时特性应心

懒松懒根犍热鼠标、微

,•

任激10-20kb,交互设备，

易用性：杆4

恁价格、易用性、

电话'音频、压缩

例U500kb,s-12Mb^横根雕髓ISDNsPBXsPOTS，

视频J

和延出

就宽、限定延迟、

局懑2H8IW9P视频'磁盘"音视频处琪筱配

易睚

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忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

USB设备及其体系结构

•USB总线系统中的设备可以分为三个类型

-USB主机

-USB集线器(HUB)

-USB总线的设备，又称USB功能外设。

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忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

USB的传输方式

»控制(Control)传输方式

设备控制指令、状态查询及确认命令

＞中断(Interrupt)传输方式

数据量小、需及时处理的数据，如键盘、鼠标

＞同步(Isochronous)传输方式

对数据正确性要求不高、对时间敏感的外部设备,

如麦克风、喇叭

a批(Bulk)传输方式

正确无误的大批量数据，如移动硬盘、打印机、

扫描仪和数码相机

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忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

USB设备的电气连接

»USB连接分为上行连接和下行连接。

所有USB外设都有一个上行的连接，上

行连接采用A型接口，而下行连接一般则

采用B型接口。

AUSB电缆中有四根导线，VBUS为电

源，+5V

VBUS

D+

D-

GND

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纲;反术之应用----计算加苕麴应求

USB连接设备和主机的连接方法

Vcc3V-3.6V

RpuKQU

1.5

+5V

D+

全、低速USB全速USB收发器

收发器（主机或USB数据线（主机端口或

集线器端口）功能单元）

Rpd

15KQ15KQ

VCC

RpuKQU

+5V1.5

全、低速USBD+

收发器（主机或USB数据线D-低速USB收发器

集线器端口）♦（功能单元）

地

RpdRpd

15KQ15KQ

USB集线器和设备的电阻连接

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总我技术在应荆—计算加速练技求

USB连接设备和主机的连接方法

USB集线器通过监视差分数据线来检测设备是否已连接到集线

器的端口上.

»当没有设备连接到USB端口时，D+和D■通过下拉电阻Rpd电平是近

地的。

»USB设备必须至少在D+和D•线的任意一条上有一个上拉电阻区现

a由于Rpu=1.5KQ,Rpd=15KQ,所以数据线上会有90%的Vcc电压

a集线器通过检测不同的数据线电压接近Vcc来判别是哪一类USB

设备连接到其端口上

-如D+电平接近Vcc,D•近地，则所连设备为全速设备

-如D•电平接近Vcc,D+近地，则所连设备为低速设备

-当D+和D•的电压都降到0.8V以下，并持续2.5微秒以上的

话，就认为该设备断开连接了。

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者或;正术加应用—计算函J总麴应求

其他几种多见的串行总饯

・RC总线

・SPI总线

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忌或;正术厅一应用—计算函J总麴应求

串行通信

•里行通信：使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符

蚩际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0

•采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化、系统

的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩充极为

容易

•可分为同步通信和异步通信两类

-同步通信：发送时钟和接收时钟保持严格的同步，如：RC,

SPI

-异步通信：发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的

发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。每个字符

都有开始位和停止位，一次同步一个字符，在开始位进行同