第2章-计算机控制系统总线技术1.ppt

1、第二章：计算机控制系统中的总线技术前言。总线是计算机系统中广泛使用的技术。总线标准化可以简化系统设计过程，有助于系统的模块化设计，增强系统的可扩展性。了解总线对于设计和开发计算机产品的工程师和技术人员来说非常重要。第二章，计算机控制系统总线技术的学习要点，总线定义，总线组成和功能，标准总线的特点，RS-232总线的信号含义，连接RS-485总线的接口特点，通用串行总线的介绍，2.1概述，在计算机控制系统的设计中，除了选择微处理器和微控制器来设计自己的硬件系统或选择现有的智能仪表、集散控制系统等系统外， 设计人员还可以根据不同的需要选择一个微机系统(如PC机或集散控制系统)I/O扩展板是一个插入

2、微机系统总线的电路板，以满足控制系统的需要。 工业控制计算机的结构是无源背板，具有多个ISA或PCI总线插槽。CPU板为一体式结构，采用工业电源和专用机箱。它具有高可靠性，可连续运行24小时，并与通用电脑兼容。2.1.1总线的概念和分类，1。定义：总线是计算机模块之间信息传输的通道。说明：总线是指计算机中多个组件之间的一组公共连接，它是互连信号线的集合，构成系统插件、插件芯片或系统之间的标准信息通道。2.1.1总线概念和分类，2 .分类：微处理器芯片总线(组件级总线)内部总线(系统总线)，IBM个人计算机，ISA，PCI，STD和VME外部总线RS232和USB，IEEE-488，VXI，Ce

3、ntronics，RS485，计算机总线层次，系统中的总线分布，2.1总线宽度表示数据传输能力地址总线：地址总线是在外部设备和主设备之间传输地址信息的通道。不同的总线给不同的控制总线分配不同的地址：控制总线是传输各种控制信号的专用通道，总线操作的所有功能都由控制总线完成。控制信号最能反映总线特性。2.1.2总线组成和总线功能，电源组成：12V、-12V、5V和-5V，是系统必需的总线。-5V很少使用，5V需要大电流电源。PCI总线还具有3.3V电源信号，这表明计算机系统向低电压方向发展的趋势，即电源类型正朝着3.3V、2.5V和1.7V 2.1.2总线的组成和总线功能发展，2总线功能总线功能是

4、计算机总线研究的重点。计算机的地址总线、数据总线和控制总线的功能如下：数据传输功能；中断功能；多主设备支持功能；错误处理功能、总线标准(1)的基本内容、模块尺寸规格、总线插头、连接器等。在机械结构规范、功能结构规范、数据线、地址线、读写控制逻辑线、时钟线、电源线、地线和其他中断机制中，总线主控仲裁应用逻辑，例如握手联络线、复位、自启动、睡眠维护等。总线标准的基本内容(2)、信号逻辑电平、负载容量和电气规范中规定的最大值。简化系统结构，提高系统可靠性；促进系统的扩展和更新；它可以得到许多厂商的支持，便于组织生产和维护，具有良好的经济性。2.2内部总线首先，很明显，某一种总线是由一个或几个组织根据

5、总线根数和它所传输的信号来定义和命名的。所以，当你看到像标准总线或PCI总线这样的代码名称时，不要感到抽象或不可思议。不同类型客车的区别仅在于客车的机械规格、功能规格和电气规格。2.2.1标准总线标准总线(STD)是由Pro-Log公司和Mostek公司于1978年首次推出的，并于1987年被批准为国际标准IEEE961。2.2.1标准总线，结构：56针的精确定义；小型板式结构；支持16位甚至32位数据传输。优点：开放的系统结构；抗振动和冲击，鲁棒性和可靠性好，适用于工业测控场合；底盘和插板结构简单，成本低。缺点：边缘印刷插头接触不良。标准总线信号分配、电源线(16，5356)逻辑电源和辅助电

6、源分别为数字电路和模拟电路供电，两组电源有独立的接地线。数据总线(714)是双向和三态(高电平、低电平和浮动状态)，并且当前主模块控制数据流方向。地址总线(1530)是三态的，由主模块控制。控制总线(3152)存储器和输入/输出控制、外围定时控制、中断和总线控制、时钟和复位级联优先级链。2.2.2 PCI总线(自学内容)，特点：高性能(64位)；未连接到特定处理器。信号定义：49个必需引脚、47个目标设备可选引脚、51个引脚(主要用于64位扩展、中断请求、缓存支持等)。)，120引脚(包括电源、接地、预留引脚等。)，PCI引脚，PCI总线性能，10条外围总线的时钟频率为33.3兆赫/66兆赫，

7、最大数据传输速率为133兆字节/秒，时钟同步模式与中央处理器和时钟频率无关。总线宽度为32位(5V)/64位(3.3V)，可自动识别外设。它特别适合与英特尔中央处理器合作。PCI总线插槽、2.3外部总线、外部总线：主要用于计算机系统之间或计算机系统与外部设备之间的通信。外部总线分类、串行总线：RS-232、RS-485等。并行总线：IEEE-488，EPP，EPP总线，传输模式，EPP信号定义，EPP打印机信号定义，2.3.3 RS-232C串行通信接口，1。RS-232终端，发展历史和数据传输速率在： 0 20000 b/s范围内。通信协议明确规定了串行通信接口信号线的功能和电气特性。通信设

8、备制造商都生产与RS-232C标准兼容的通信设备，因此作为一种标准，目前已经广泛应用于智能通信接口中。两种解释：RS-232C标准最初是为通过远程通信连接数据终端设备DTE(数据终端设备)和数据通信设备DCE(数据通信设备)而制定的。因此，本标准的制定没有考虑计算机系统的应用要求。然而，目前它被广泛用作计算机(更准确地说，计算机接口)和终端或外围设备之间的近端连接标准。RS-232C标准中提到的“发送”和“接收”是从数字地面设备的角度定义的，而不是从DCE的角度。在计算机系统中，信息通常在中央处理器和输入输出设备之间传输，这两个设备都是数字终端设备，所以双方都可以发送和接收。信号定义(1)，从

9、计算机到调制解调器的信号DTR数据终端(DTE)就绪：告诉调制解调器计算机已打开并准备好。即时战略请求发送：告诉调制解调器现在发送数据。计算机、调制和解调、DTR、RTS、DTE、DCE、信号定义(2)、从调制解调器到计算机的信号DSR数据设备(DCE)准备就绪：告诉计算机调制解调器已打开，准备清除CTS进行发送；告诉计算机调制解调器已准备好接收数据。DCD数据信号检测：告诉计算机调制解调器已经与对面的调制解调器建立了连接。振铃指示器：告诉电脑对方的电话正在振铃。计算机、调制和解调、DSR、DCE、DCD、数据信号TXD发送数据。RXD收到数据。信号定义(3)、计算器、调制和解调、TXD、RX

10、D、DTE DCE，接口不平衡，每个信号使用一根导线，所有信号共用一根接地线。信号速率限制在20kbit/s，电缆长度限制在15m，因此单线与线之间的干扰很大。电气性能采用12V标准脉冲，采用负逻辑。在数据线上：标记=5 15V，逻辑“1”；空白=5 15V，控制线逻辑“0”:开=5 15V，逻辑0关=-5 15V，逻辑1，电气特性(1)，RS-232的逻辑电平与TTL电平不兼容，因此与TTL设备连接时需要进行电平转换。采用水平传输，当通信速率为19.2千比特/秒时，通信距离只有15米。为了延长通信距离，必须以降低通信速率为代价。电特性(2)，无握手连接用于与握手信号相关的中断，该信号在相关程

11、序中不被调用，并且用于简单系统的连接。当戴德梁行发送数据时，它肯定DCE已经准备好了。2。通信接口连接，全握手连接两个设备的控制信号相连，也称为调制解调器连接模式。通过完全握手连接发送数据的过程、DCD1RXD2TXD3D DTR 4 GND5DSR6RTS 7 CTS 8 RI9、1 ddCDRXD3D DTR 4 GND6DSR 7 RTS 8 CTS 9RI、DTE、DCE、循环回送握手当只有一个设备需要握手信号时，从一个DTE到DCE接口使用循环回送握手信号。在这种情况下，数据线通常是连接的，但是握手信号输出被循环回它们相应的输入。3。RS-232电平转换器，RS232应用模式，RS2

12、32应用电路，2.3.4 RS-485串行通信接口。当要求通信距离为几十米到几千米时，RS-485串行总线被广泛用于抑制干扰。RS-485采用平衡传输和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。此外，总线收发器灵敏度高，可检测低至200毫伏的电压，因此传输信号可在数千米之外恢复。2.3.4 RS-485串行通信接口RS-485特性2。使能信号RS-485需要在半双工模式下工作，任何时候只能发送一个点。因此，发送电路必须由使能信号控制。节省信号线RS-485非常方便多点互联，可以节省很多信号线。RS-485的应用可以联网形成一个分布式系统，允许多达32个驱动器和32个接收器并联。差分平衡电路引脚，r

13、接收端d发送端/RE接收使能DE发送使能a差分正端b差分负端b端电压是端电压值的倒数，图2-11差分平衡电路，RS-485收发器有很多种，如MAXIM公司的MAX485，ti公司的SN75LBC184和SN65LBC184，高速SN65ALS1176等。它们的引脚完全兼容，其中SN65ALS1176主要用于高速应用，如PROFIBUS-DP现场总线。SN75LBC184是一款具有瞬态电压抑制功能的差分收发器，SN75LBC184为商用级，其工业级产品为SN65LBC184。RS-485收发器、电气特性和应用(自学)、电气特性(当由5V电源供电时)逻辑“0”-2500-200毫伏逻辑“1”、2500200毫伏高阻-200200毫伏应用理解点：RS485收发器的发送器和接收器是从数据传输设备的角度定义的。补充：通用串行总线和通用串行总线接口是目前广泛使用的计算机接口，具有传输速度快、使用方便的特点。在用单片机设计系统时，通常设计通用串行总线接口来方便数据的存储和传输。普通的通用串行总线芯片不需要固件的参与就可以实现所有的通用串行总线协议层，降低了用户编程的难度。硬件可以实现同步模式识别、并行/串行转换、位填充/去填充、CRC校验/生成、PID校验/生成、地址识别和握手评估/生成。PUIUSBD1