1、計算機總線部分1、計算機總線的分類按照總線內部信息傳輸的性質，總線可分為數據總線:DB 用于傳送數據信息地址總線:AB 是專門用來傳送地址的控制總線:CB 控制總線包括控制、時序和中斷信號線電源總線:PB 用于向系統提供電源按照總線在系統結構中的層次位置，總線可分為片內總線(On-Chip Bus)在集成電路的內部，用來連接各功能單元的信息通路內部總線(Internal Bus)用于計算機內部模塊（板）之間通信外部總線(External Bus)：又稱通訊總線用于計算機之間或計算機與設備之間通信根據總線的數據傳輸方式，總線可分為并行總線：每個信號都有自己的信號線串行總線：所有信號復用一對信號線

2、2、總線的主要性能指標總線頻率即總線工作時鐘頻率，單位為MHz，它是影響總線傳輸速率的重要因素之一。總線寬度又稱總線位寬，是總線可同時傳輸的數據位數，用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。顯然，總線的寬度越大，它在同一時刻就能夠傳輸更多的數據。總線帶寬又稱總線傳輸率，表示在總線上每秒傳輸字節的多少，單位是MB/S。影響總線傳輸率的因素有總線寬度、總線頻率等。一般的，總線帶寬（MB/S）= 1/8×總線寬度×總線頻率同步方式可分為同步方式和異步方式。在同步方式下，總線上主模塊與從模塊進行一次數據傳輸的時間是固定的，并嚴格按照系統時鐘來統一定時主模塊、從模塊之間的傳輸操

3、作，只要總線上的設備都是高速的，就可達到很高的總線帶寬。總線復用采用多路復用技術，可以減少總線的數目。信號線數表明總線擁有多少信號線，是數據總線、地址總線、控制總線和電源總線的總和。信號線數與總線性能不成正比，但一般與復雜度成正比。總線控制方式包括并發工作、自動配置、仲裁方式、邏輯方式、計數方式等。3、總線的兩種控制方式集中式將控制邏輯集中在一處(如在CPU中) 。集中控制是單總線、雙總線和三總線結構計算機主要采用的方式，常見的集中控制方式主要有鏈式查詢方式、計數器定時查詢方式和獨立請求總線控制方式。分布式將總線控制邏輯分散在與總線連接的各個部件或設備上。4、PCI局部總線的主要技術特點和性能

4、指標 PCI(Peripheral Component Interconnect，設備部件互連總線)是一種高性能局部總線，它是92年由Intel公司帶頭制定的設備總線標準 支持64位數據傳送、多總線主控模塊、線性猝發讀寫和并發工作方式 具有即插即用功能(PnP，Plug and Play，可自動找到一個不沖突的中斷和I/O地址分配給外部設備) 最高傳送數據132Mbps 兼容性強、成本低 PCI局部總線已形成工業標準。它的高性能總線體系結構滿足了不同系統的需求，低成本的PCI總線構成的計算機系統達到了較高的性能/價格比水平。因此，PCI總線被應用于多種平臺和體系結構中。 PCI總線的組件、擴展

5、板接口與處理器無關，在多處理器系統結構中，數據能夠高效地在多個處理器之間傳輸。與處理器無關的特性，使PCI總線具有很好的I/O性能，最大限度地使用各類CPU/RAM的局部總線操作系統、各類高檔圖形設備和各類高速外部設備，如SCSI、HDTV、3D等。 PCI總線特有的配置寄存器為用戶使用提供了方便。系統嵌入自動配置軟件，在加電時自動配置PCI擴展卡，為用戶提供了簡便的使用方法。5、PCI-Express的結構、主要技術特點以及與PCI的主要區別 PCI Express和PCI不同的是實現了傳輸方式從并行到串行的轉變。 PCI Express是采用點對點的串行連接方式，這個和以前的并行通道大為不

6、同， 允許和每個設備建立獨立的數據傳輸通道。不用再向整個系統請求帶寬，這樣也就輕松地到達了高帶寬要求。PCI-E總線主要特點 串行的點對點互連 差分信號傳送 采用交換開關互連多臺設備 PCI Express 事務與包 PCI Express的事務分成兩類：(1)非轉發事務，即請求者發送請求包給完成者，完成者返回完成包給請求者，如存儲器讀事務；(2)轉發事務，即只有請求者給完成者發送請求包，而完成者不用返回完成包給請求者，如存儲器寫事務 具有更高的數據傳輸率 錯誤處理 具有優先級的傳送 兩種中斷方式 一種是類似PCI-X的MSI協議，PCI Express設備啟動一個寫存儲器包，向根復合體發送一

7、個中斷向量，根復合體再中斷CPU。 另一種是使用中斷消息事務向根復合體傳送傳統PCI總線上的INT x信號的跳變情況，這種中斷方式只對具有傳統功能的端點設備和PCI Express-PCI橋的系統有用。 支持熱插拔（即帶電插拔，允許用戶在不關閉系統，不切斷電源的情況下取出設備）6、RS232C的電氣特性，最簡單的RS232C通信結構電氣連接方式：TTL電平：+5V為邏輯“1”，0V為邏輯“0”；EIA電平：315V為邏輯“1”，-3-15V為邏輯“0”主要特點：非平衡的連接方式采用點對點通信公用地線電氣參數引線信號狀態 RS-232C 標準引線狀態必須是以下三種之一， 即SPACE/ MARK

8、(空號/傳號)、或ON/OFF(通/斷)、或邏輯0/邏輯1。引線邏輯電平用-3-15V表示邏輯1用+3+15V表示邏輯0短路抑制性能RS-232C的驅動電路必須能承受電纜中任何導線短路通信速率 最高通信速率為115200bps RS-232C標準規定通信距離應小于15m。最簡單的RS-232C數據通信7、RS422和RS485的主要特性和相互區別RS-422A標準接口:RS-422由RS-232C發展而來RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸的總線標準RS-422標準規定了雙端電氣接口型式，使用雙端線傳送信號。它通過傳輸線驅動器，把邏輯電平變換成電位差，完成始端的信息傳送；通過傳

9、輸線接收器，把電位差轉變成邏輯電平，實現終端的信息接收RS-422的數據信號采用差分傳輸方式傳輸。RS-422 有4 根信號線，兩根發送、兩根接收，RS-422 的收與發是分開的，支持全雙工的通訊方式。RS-422的最大傳輸距離為1200m，最大傳輸速率為10Mbps。RS-422A接口電路RS-485標準接口：RS-485是一種多發送器的電路標準，它是RS-422A性能的擴展，是真正意義上的總線標準。允許在二根導線(總線)上掛接32臺RS-485負載設備。負載設備可以是發送器、被動發送器、接收器或組合收發器（發送器和接收器的組合）RS485具有以下特點：RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩

10、線間的電壓差為+2V+6V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-2V -6V表示。RS-485的數據最高傳輸速率為10MbpsRS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強。RS-485接口的最大傳輸距離為1200m，在總線上是允許連接多達128個收發器,即具有多站能力和多機通信功能。RS-485與RS-422的區別在于：硬件線路上，RS-422至少需要4根通信線，而RS-485僅需2根通信方式上，RS-422可以全雙工，而RS-485只能半雙工RS-485驅動器共模電壓的輸出范圍是-7V和+12V之間；而RS-422驅動器這個指標只有7V；RS-422接收器的最小輸入電

11、阻是4千歐姆，而RS-485的最小輸入電阻則是12千歐姆RS-485 的驅動器可以用在RS-422的應用中，因為RS-485滿足所有的RS-422規范，反之則不成立8、USB的主要特性、體系結構、傳輸方式，以及USB設備和主機之間的連接方法USB設備的主要特點: 采用USB接口的設備支持熱拔插 USB接口可以同時連接127臺USB設備。 速度方面，USB 1.1總線規范定義了12 Mb/s的帶寬，而USB2.0可提供480Mb/s的傳輸速度。 USB總線能夠提供500 mA的電流。USB設備及其體系結構：USB總線系統中的設備可以分為三個類型 USB主機 USB 集線器（HUB） USB總線的

12、設備，又稱USB功能外設。USB的傳輸方式：控制(Control)傳輸方式設備控制指令、狀態查詢及確認命令中斷(Interrupt)傳輸方式數據量小、需及時處理的數據，如鍵盤、鼠標同步(Isochronous)傳輸方式對數據正確性要求不高、對時間敏感的外部設備，如麥克風、喇叭批(Bulk)傳輸方式正確無誤的大批量數據，如移動硬盤、打印機、掃描儀和數碼相機USB設備的電氣連接：USB連接分為上行連接和下行連接。所有USB外設都有一個上行的連接，上行連接采用A型接口，而下行連接一般則采用B型接口。USB電纜中有四根導線，VBUS為電源，+5VUSB連接設備和主機的連接方法, USB 集線器和設備的

13、電阻連接USB連接設備和主機的連接方法：USB集線器通過監視差分數據線來檢測設備是否已連接到集線器的端口上.-當沒有設備連接到USB端口時，D+和D-通過下拉電阻Rpd電平是近地的。-USB設備必須至少在D+和D-線的任意一條上有一個上拉電阻Rpu-由于Rpu=1.5K,Rpd=15K ,所以數據線上會有90%的Vcc電壓-集線器通過檢測不同的數據線電壓接近Vcc來判別是哪一類USB設備連接到其端口上如D+電平接近Vcc，D-近地，則所連設備為全速設備如D-電平接近Vcc，D+近地，則所連設備為低速設備當D+和D-的電壓都降到0.8V以下，并持續2.5微秒以上的話，就認為該設備斷開連接了。9、

14、I2C總線的主要特點和三種數據傳輸格式I2C總線傳輸率： 標準模式下，基本的I2C總線規范的規定的數據傳輸速率為100kb/s 快速模式下，數據傳輸速率為400KB/s 高速模式下，數據傳輸速率為3.4Mb/s I2C總線采用二線制傳輸，一根是數據線SDA（Serial Data Line），另一根是時鐘線SCL（serial clock line），所有I2C器件都連接在SDA和SCL上，每一個器件具有一個唯一的地址 I2C總線是一個多主機總線，總線上可以有一個或多個主機（或稱主控制器件），總線運行由主機控制 主機是指啟動數據的傳送（發起始信號）、發出時鐘信號、發出終止信號的器件。通常，主機

15、由單片機或其它微處理器擔任 被主機訪問的器件叫從機（或稱從器件），它可以是其它單片機，或者其他外圍芯片，如：A/D、D/A、LED或LCD驅動串行存儲器芯片 I2C總線支持多主（multi-mastering）和主從（master-slave）兩種工作方式： 多主方式下，I2C總線上可以有多個主機。I2C總線需通過硬件和軟件仲裁來確定主機對總線的控制權 主從工作方式時，系統中只有一個主機，總線上的其它器件均為從機（具有I2C總線接口），只有主機能對從機進行讀寫訪問，因此，不存在總線的競爭等問題。在主從方式下，I2C總線的時序可以模擬，I2C總線的使用不受主機是否具有I2C總線接口 在嵌入式系統

16、的串行總線擴展中，經常遇到的是以MCU為主機，其它接口器件為從機的單主機情況采用I2C總線設計系統的優點： 功能框圖中的功能模塊與實際的外圍器件對應，可以使系統設計直接由功能框圖快速地過渡到系統樣機 外圍器件直接“掛在”I2C總線上，不需設計總線接口；增加和刪減系統中的外圍器件，不會影響總線和其他器件的工作，便于系統功能的改進和升級 集成在器件中的尋址和數據傳輸協議可以使系統完全由軟件來定義I2C總線的數據傳輸： I2C總線通過上拉電阻接正電源。當總線空閑時，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關系I2C總線的數據傳輸：

17、I2C總線通過上拉電阻接正電源。當總線空閑時，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關系I2C總線特點： 總線速度：總線速度為從0Hz到3.4MHz，沒有SPI那樣快 流控：存在系統開銷，這些開銷包括起始位/停止位、確認位和從地址位，但它因此擁有流控機制 多主：允許多個主器件工作在同一總線上，多個主器件可以輕松同步其時鐘 添加從器件：I2C總線只有兩條導線，因此新從器件只需接入總線即可，而無需附加邏輯 非全雙工，一般無FIFO3種數據傳輸格式：（1）字節傳送與應答 每一個字節必須保證是8位長度。數據傳送時，先傳送最高位（M

18、SB），每一個被傳送的字節后面都必須跟隨一位應答位（即一幀共有9位） 由于某種原因從機不對主機尋址信號應答時（如從機正在進行實時性的處理工作而無法接收總線上的數據），它必須將數據線置于高電平，而由主機產生一個終止信號以結束總線的數據傳送 如果從機對主機進行了應答，但在數據傳送一段時間后無法繼續接收更多的數據時，從機可以通過對無法接收的第一個數據字節的“非應答”通知主機，主機則應發出終止信號以結束數據的繼續傳送 當主機接收數據時，它收到最后一個數據字節后，必須向從機發出一個結束傳送的信號。這個信號是由對從機的“非應答”來實現的。然后，從機釋放SDA線，以允許主機產生終止信號（2）數據幀格式： I2C總線上傳送的數據信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數據信號 在起始信號后必須傳送一個從機的地址（7位），第8位是數據的傳送方向位（R/T），用“0”表示主機發送數據（T），“1”表示主機接收數據（R）。每次數據傳送總是由主機產生的終止信號結束。但是，若主機希望繼續占用