計算機總線和接口類型
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任何一個微處理器都要與一定數量的部件和外圍設備連接,但如果將各部件和每一種外圍設備都分別用一組線路與CPU直接連接,那么連線將會錯綜復雜,甚至難以實現。為了簡化硬件電路設計、簡化系統結構,常用一組線路,配置以適當的接口電路,與各部件和外圍設備連接,這組共用的連接線路被稱為總線。采用總線結構便于部件和設備的擴充,尤其制定了統一的總線標準則容易使不同設備間實現互連。
----微機中總線一般有內部總線、系統總線和外部總線。內部總線是微機內部各外圍芯片與處理器之間的總線,用于芯片一級的互連;而系統總線是微機中各插件板與系統板之間的總線,用于插件板一級的互連;外部總線則是微機和外部設備之間的總線,微機作為一種設備,通過該總線和其他設備進行信息與數據交換,它用于設備一級的互連。
----另外,從廣義上說,計算機通信方式可以分為并行通信和串行通信,相應的通信總線被稱為并行總線和串行總線。并行通信速度快、實時性好,但由于占用的口線多,不適于小型化產品;而串行通信速率雖低,但在數據通信吞吐量不是很大的微處理電路中則顯得更加簡易、方便、靈活。串行通信一般可分為異步模式和同步模式。
----隨著微電子技術和計算機技術的發展,總線技術也在不斷地發展和完善,而使計算機總線技術種類繁多,各具特色。下面僅對微機各類總線中目前比較流行的總線技術分別加以介紹。
一、內部總線
----1.I 2C總線
----I2C(Inter-IC)總線10多年前由Philips公司推出,是近年來在微電子通信控制領域廣泛采用的一種新型總線標準。它是同步通信的一種特殊形式,具有接口線少,控制方式簡化,器件封裝形式小,通信速率較高等優點。在主從通信中,可以有多個I2C總線器件同時接到I2C總線上,通過地址來識別通信對象。
----SMBus
系統管理總線(SMBus)是一個兩線接口。SMBus 為系統和電源管理相關的任務提供控制總線。通過它,各設備之間以及設備與系統的其他部分之間可以互相通信。它基于I2C操作原理。SMBus為系統和電源管理相關的任務提供一條控制總線。一個系統利用SMBus可以和多個設備互傳信息,而不需使用獨立的控制線路。
系統管理總線(SMBus)標準涉及三類設備。從設備,接收或響應命令的設備。主設備,用來發布命令,產生時鐘和終止發送的設備。主機,是一種專用的主設備,它提供與系統CPU的主接口。主機必須具有主-從機功能,并且必須支持SMBus通報協議。在一個系統里只允許有一個主機。
----2.SPI總線
----串行外圍設備接口SPI(serial peripheral interface)總線技術是Motorola公司推出的一種同步串行接口。Motorola公司生產的絕大多數MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI總線是一種三線同步總線,因其硬件功能很強,所以,與SPI有關的軟件就相當簡單,使CPU有更多的時間處理其他事務。
----3
.SCI總線
----串行通信接口SCI(serial communication interface)也是由Motorola公司推出的。它是一種通用異步通信接口UART,與MCS-51的異步通信功能基本相同。
UART傳輸結構
UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用異步接收/發送裝置,UART是一個并行輸入成為串行輸出的芯片,通常集成在主板上,多數是16550AFN芯片。
因為計算機內部采用并行數據,不能直接把數據發到Modem,必須經過UART整理才能進行異步傳輸,其過程為:CPU先把準備寫入串行設備的數據放到UART的寄存器(臨時內存塊)中,再通過FIFO(First Input First Output,先入先出隊列)傳送到串行設備,若是沒有FIFO,信息將變得雜亂無章,不可能傳送到Modem。
二、系統總線
----1.ISA總線
----ISA(industrial standard architecture)總線標準是IBM
----2.EISA總線
----EISA總線是1988年由Compaq等9家公司聯合推出的總線標準。它是在ISA總線的基礎上使用雙層插座,在原來ISA總線的98
----3.VESA總線
----VESA(video electronics standard association)總線是
----4.PCI總線
----PCI(peripheral component interconnect)總線是當前最流行的總線之一,它是由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數據總線,且可擴展為64位。PCI總線主板插槽的體積比原ISA總線插槽還小,其功能比VESA、ISA有極大的改善,支持突發讀寫操作,最大傳輸速率可達132MB/s,可同時支持多組外圍設備。
---5.Compact PCI
----以上所列舉的幾種系統總線一般都用于商用PC機中,在計算機系統總線中,還有另一大類為適應工業現場環境而設計的系統總線,比如STD總線、
----Compact PCI的意思是“堅實的PCI”,是當今第一個采用無源總線底板結構的PCI系統,是PCI總線的電氣和軟件標準加歐式卡的工業組裝標準,是當今最新的一種工業計算機標準。Compact PCI是在原來PCI總線基礎上改造而來,它利用PCI的優點,提供滿足工業環境應用要求的高性能核心系統,同時還考慮充分利用傳統的總線產品,如
| (2)、從結構上分類可分為: | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISA | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| EISA增強型工業標準結構的總線 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| VESA 視頻電子工業協會提出的局部總線,簡稱VL總線 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| PCI | ||||||||||||||||||||||||||||||||
AGP 下表顯示了目前通用的一些通用I/O總線的帶寬及傳輸速率
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三、外部總線
----1.RS-232-C總線
----RS-232-C是美國電子工業協會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫,232為標識號,C表示修改次數。RS-232-C總線標準設有25條信號線,包括一個主通道和一個輔助通道,在多數情況下主要使用主通道,對于一般雙工通信,僅需幾條信號線就可實現,如一條發送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標準規定的數據傳輸速率為每秒50、75、
----2.RS-485總線
----在要求通信距離為幾十米到上千米時,廣泛采用RS-485
----3.IEEE-488總線
----上述兩種外部總線是串行總線,而IEEE-488
----4.USB總線
---通用串行總線USB(universal serial bus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等7家世界著名的計算機和通信公司共同推出的一種新型接口標準。它基于通用連接技術,實現外設的簡單快速連接,達到方便用戶、降低成本、擴展PC連接外設范圍的目的。它可以為外設提供電源,而不像普通的使用串、并口的設備需要單獨的供電系統。另外,快速是USB技術的突出特點之一,USB的最高傳輸率可達12Mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,而且USB還能支持多媒體。
General Purpose Input Output(通用輸入/輸出)簡稱為GPIO,或總線擴展器,利用工業標準I2C、SMBus或SPI接口簡化了I/O口的擴展。當微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口,或當系統需要采用遠端串行通信或控制時,GPIO產品能夠提供額外的控制和監視功能。


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