微机原理07.ppt

1、第 7 章,第7章 总线及总线接口,教学重点 总线的分类 IBM PC总线,7.1 总线概述,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，并使微机系统具有组态灵活、易于扩展等诸多优点 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方式 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,主设备（Master Device）能控制总线完成数据传送的设备 从设备（Slave Device）在主设备控制下被动完成数据传送的设备 使用特点： 在某一时刻，只能由一个主设备

2、控制总线，其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据，但可以有多个设备从总线上接收数据,总线的分类,按传输特点分类： 并行总线、串行总线 按使用范围分类： 内总线：片内总线、芯片级总线、板级总线 外总线：设备总线、互连总线 系统总线、局部总线 按信号属性分类： 数据总线、地址总线、控制总线及电源线,总线的分类（续1）,并行总线 特点：效率高、速度快、但传输距离有限，长距离时多位数据不能同时到达，信号线之间易相互干扰。 同步传输：由时钟控制传输过程。 异步传输：通过双方的握手信号进行。（握手信号为“就绪”和“选通”）,总线的分类（续2）,串行总线（同步、异步） 特

3、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。 单端传送（非平衡式传送）：一根信号线。 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接收灵敏度。,总线的分类（续3）,片内总线：芯片内传输信息 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： SPI（Serial Peripheral Interface）总线：三线制、Motorola公司推出。 I2C（Inter IC）总线：Philips公司推出。 1-Wire总线：单线制、Dallas公司推出。 板级总线：电路板之间传递信息，如PC总线、ISA总线、PCI总线。,

4、总线的分类（续4）,设备总线：主机与外设间传递信息，如USB总线、RS232总线、RS485总线。 互连总线：分布在一定地域内的范围内的计算机系统或智能节点间传递信息，如CAN（Controller Area Network）总线。,7.1.6 总线的主要技术指标,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、支持的工作模式等。 总线带宽（B/s）= 总线宽度/8*单位时间内平均传送次数,7.1.7 总线的标准化,标准化组织：ANSI（美国国家标准协会）、IEEE（电气和电子工程师协会）、EIA（电子工业协会）、ISO（国际标准化组织）、ITU（国际电信联盟）

5、 总线规范和总线标准包含内容： 机械结构-插座、插板的形式、规格、引脚位置。 引脚信号的功能定义 电气规范-信号的有效方式、允许偏差、负载能力等 通信协议-,7.2.1 IBM PC总线,IBM PC总线是IBM PC/XT机上使用的8位系统总线 有62条信号线，用双列插槽连接，分A面（元件面）和B面（焊接面） 实际上是8088 CPU核心电路总线的扩充和重新驱动 与最大组态下的8088总线相似,1. 信号功能,D0D78位双向数据线 A0A1920位输出地址线 ALE地址锁存允许，每个CPU 总线周期的T1 状态高电平有效 MEMR*存储器读，输出、低有效 MEMW*存储器写，输出、低有效

6、IOR*I/O读，输出、低有效 IOW*I/O写，输出、低有效 I/O CH RDYI/O通道准备好，输入、 高有效,1. 信号功能（续1）,IRQ2IRQ7中断请求信号，输入、高有效 AEN地址允许信号，输出、高有效，用于指示DMA总线周期 DRQ1DRQ3DMA请求信号，输入、高有效 DACK0*DACK3*DMA响应信号，输出、低有效 T/C计数结束信号，输出、正脉冲有效,1. 信号功能（续2）,RESET复位信号，输出、高有效 IOCHCK*I/O通道校验，输入、低有效 OSC晶振频率脉冲，输出14.31818MHz的主振频率信号 CLK系统时钟，输出4.77MHz的系统时钟信号 5V

7、、5V、12V、12V、GND电源和地线,2. 存储器读总线周期,T1状态送出存储器地址 T2状态存储器读控制信号有效 T3状态检测I/O CH RDY准备好信号，确定是否插入等待状态Tw T4状态读取存储器送来的数据,2. 存储器写总线周期,T1状态送出存储器地址 T2状态存储器写控制信号有效；同时送出数据 T3状态检测I/O CH RDY准备好信号，确定是否插入等待状态Tw T4状态存储器读取数据,3. I/O读总线周期,T1状态送出I/O地址 T2状态I/O读控制信号有效 T3状态确定插入一个等待状态Tw Tw状态检测I/O CH RDY准备好信号，确定是否再插入等待状态Tw T4状态CPU读取外设送来的数据,3. I/O写总线周期,T1状态送出I/O地址 T2状态I/O写控制信号有效；同时在送出数据 T3状态确定插入一个等待状态Tw Tw状态检测I/O CH RDY准备好信号，确定是否再插入等待状态Tw T4状态外设读取CPU送来的数据,7.3 微机系统的内部总线和接口,第一个标准化的微机总线S-100总线 面向工业控制领域的STD总线 32位PC机上的ISA系统总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线、PCI Express总线等 还有存储器总线、加速图形端口AGP接口等,7.4 微机系统的外部总线和接口,传统的串行接口COM、并行打印机接口LPT