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微機中各類常見的總線技術介紹

作者:時間:2019-04-30來源:網絡收藏

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。采用結構便于部件和設備的擴充,尤其制定了統一的標準則容易使不同設備間實現互連。

本文引用地址:http://www.rylpcf.shop/article/201904/400108.htm

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。

內部總線

1.I2C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。

2.SPI總線

串行外圍設備接口SPI(serialperipheralinterface)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(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列。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(serialcommunicationinterface)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。

4.CAN總線

屬于現場總線的范疇,它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之目前許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統而言,基于CAN總線的分布式控制系統在以下方面具有明顯的優越性。只有2根線與外部相連,并且內部集成了錯誤探測和管理模塊。

系統總線

1.ISA總線

ISA(industrialstandardarchitecture)總線標準是IBM公司1984年為推出PC/AT機而建立的系統總線標準,所以也叫AT總線。它是對XT總線的擴展,以適應8/16位數據總線要求。它在80286至80486時代應用非常廣泛,以至于現在奔騰機中還保留有ISA總線插槽。ISA總線有98只引腳。

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條信號線上又增加了98條信號線,也就是在兩條ISA信號線之間添加一條EISA信號線。在實用中,EISA總線完全兼容ISA總線信號。

3.VESA總線

VESA(videoelectronicsstandardassociaTIon)總線是1992年由60家附件卡制造商聯合推出的一種局部總線,簡稱為VL(VESAlocalbus)總線。它的推出為微機系統總線體系結構的革新奠定了基礎。該總線系統考慮到CPU與主存和Cache的直接相連,通常把這部分總線稱為CPU總線或主總線,其他設備通過VL總線與CPU總線相連,所以VL總線被稱為局部總線。它定義了32位數據線,且可通過擴展槽擴展到64位,使用33MHz時鐘頻率,最大傳輸率達132MB/s,可與CPU同步工作。是一種高速、高效的局部總線,可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔騰微處理器。

4.PCI總線

PCI(peripheralcomponenTInterconnect)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。PCI局部總線不能兼容現有的ISA、EISA、MCA(microchannelarchitecture)總線,但它不受制于處理器,是基于奔騰等新一代微處理器而發展的總線。

5.CompactPCI

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、VME總線、PC/104總線等。這里僅介紹當前工業計算機的熱門總線之一——CompactPCI。

CompactPCI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。CompactPCI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ISA、STD、VME或PC/104來擴充系統的I/O和其他功能。

外部總線

1.RS-232-C總線

RS-232-C是美國電子工業協會EIA(ElectronicIndustryAssociaTIon)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、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標準規定,驅動器允許有2500pF的電容負載,通信距離將受此電容限制,例如,采用150pF/m的通信電纜時,最大通信距離為15m;若每米電纜的電容量減小,通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用于20m以內的通信。

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串行總線標準。RS-485采用平衡發送和差分接收,因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復。RS-485采用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處于發送狀態,因此,發送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便,可以省掉許多信號線。應用RS-485可以聯網構成分布式系統,其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器。

3.IEEE-488總線

上述兩種外部總線是串行總線,而IEEE-488總線是并行總線接口標準。IEEE-488總線用來連接系統,如微計算機、數字電壓表、數碼顯示器等設備及其他儀器儀表均可用IEEE-488總線裝配起來。它按照位并行、字節串行雙向異步方式傳輸信號,連接方式為總線方式,儀器設備直接并聯于總線上而不需中介單元,但總線上最多可連接15臺設備。最大傳輸距離為20米,信號傳輸速度一般為500KB/s,最大傳輸速度為1MB/s。

4.USB總線

通用串行總線USB(universalserialbus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom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。



關鍵詞: MCU 總線

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