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衬引充
5 years ago
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1 第 3 章计算机总线技术随着微处理器技术的飞速发展, 使得计算机的应用领域不断扩大, 与之相应的总线技术也得到不断创新本章主要讨论总线的分类及其结构, 并介绍几种常用的内部总线和外部总线总线的基本概念随着计算机设计的日益科学化合理化标准化和模块化, 计算机总线的概念也逐渐形成和完善起来一般来说, 总线就是一组线的集合, 它定义了各引线的电气机械功能和时序特性, 使计算机系统内部的各部件之间以及外部的各系统之间建立信号联系, 进行数据传递采用总线标准的目的主要有二条 : 二是用户可以把不同生产厂制造的各种型号的模板或设备用一束标准总线互相连接起来, 因而可方便地按各自需要构成各种用途的计算机系统采用总线标准设计生产的计算机模板和设备具有很强的兼容性, 因为接插件的机械尺寸, 各引脚的定义, 每个信号的电气特性和时序等都遵守统一的总线标准按照统一的总线标准设计和生产出来的计算机模板和设备, 经过不同的组合, 可以配置成各种用途的计算机系统, 在此基础上设计的软件具有很好的兼容性, 便于系统的扩充和升级另外, 采用总线标准设计的系统便于故障诊断和维修, 同时也降低了生产和维护成本这些都促进了计算机系统的开发和应用总线的分类总线技术应用十分广泛, 从芯片内部各功能部件的连接, 到芯片间的互联, 再到由芯片组成的板卡模块的连接, 以及计算机与外部设备之间的连接, 甚至现在工业控制中应用十分广泛的现场总线, 都是通过不同的总线方式实现的总线的分类方法比较多, 按照不同的分类方法, 总线有不同的名称按照总线内部信息传输的性质, 总线可以分为数据总线地址总线控制总线和电源总线依据总线在系统结构中的层次位置, 一般把总线分为 : 片内总线内部总线和外部总线按照总线的数据传输方式, 总线又可以分为串行总线和并行总线根据总线的传输方向又可以分为单向总线和双向总线数据总线地址总线控制总线和电源总线一般的, 总线的数目定义各不相同, 但按总线中信息传输的性质, 通常可以把总线分为数据总线 DB 地址总线 AB 控制总线 CB 和电源总线 PB 四部分数据总线是双向三态形式的总线, 既可以把 CPU 的数据传送到存储器或 I/O 接口等其它部件, 也可以将其它部件的数据传送到 CPU 数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标, 通常与微处理的字长相一致地址总线的位数决定了 CPU 可直接寻址的内存空间大小, 比如 16 位微型机的地址总线为 20 位, 其可寻址空间为 1MB

2 因此, 控制总线的传送方向由具体控制信号而定, 一般是双向的, 控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定电源线和地线数目的多少取决于电源的种类和地线的分布与用法片内总线内部总线和外部总线 (1) 片内总线片内总线是在集成电路的内部, 用来连接各功能单元的信息通路如 CPU 芯片内部的总线, 是连接 ALU 寄存器控制器等部件的信息通路, 这种总线一般由芯片生产厂家设计, 计算机系统设计者并不关心, 但随着微电子学的发展, 出现了 ASIC 技术, 用户也可以按照自己的要求借助于适当的 EDA 工具, 选择适当的片内总线, 设计自己的芯片 (2) 内部总线广义上, 内部总线又称为系统总线或板级总线, 用于计算机系统内部的模板和模板之间进行通信的总线系统总线是微机系统中最重要的总线, 人们平常所说的微机总线就是指系统总线, 如 STD 总线 PC 总线 ISA 总线 PCI 总线等通常把各种板卡上实现芯片间相互连接的总线称为片总线或元件级总线因此, 可以说局部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线, 用于芯片一级的互连, 而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线, 用于插件板一级的互连各种标准的内部总线数目不同, 但按各部分性质可以分为数据总线地址总线控制总线和电源总线, 完成对存储器或外设数据等的寻址与传送采用内部总线母板结构, 母板上各插座的同号引脚连在一起, 组成计算机系统的各功能模板插入插座内, 由总线完成系统内各模板间的信息传送, 从而构成完整的计算机系统内部总线标准的机械要素包括模板尺寸接插件尺寸和针数, 电气要素包括信号的电平和时序 (3) 外部总线如 RS-232-C 总线,IEEE-488 总线等外部总线标准的机械要素包括接插件型号和电缆线, 电气要素包括发送与接收信号的电平和时序, 功能要素包括发送和接收双方的管理能力控制功能和编码规则等计算机系统与系统之间通过外部总线进行信息交换和通信, 以便构成更大的系统并行总线和串行总线计算机的内部总线一般都是并行总线, 而计算机的外部总线通常分为并行总线和串行总线两种比如 IEEE-488 总线为并行总线,RS-232-C 总线为串行总线并行总线的优点是信号线各自独立, 信号传输快, 接口简单 ; 串行总线的优点是电缆线数少, 便于远距离传送 ; 总线主要性能指标尽管各种总线在设计上有许多不同之处, 但从总体原则上, 一种总线性能的高低是可以通过一些性能指标来衡量的一般从如下几个方面评价一种总线的性能高低 : 1 总线时钟频率 : 总线的工作频率, 以 MHz 表示, 它是影响总线传输速率的重要因素之一 2 总线宽度 : 又称总线位宽, 是总线可同时传输的数据位数, 用 bit( 位 ) 表示, 如 8 位

3 16 位 32 位等显然, 总线的宽度越大, 它在同一时刻就能够传输更多的数据影响总线传输速率的因素有总线宽度总线频率等一般的, 总线带宽 (MB/s)= 1/8 总线宽度总线频率 (3.1) 以上公式主要是针对并行总线, 而串行总线与并行总线的计算方式稍有不同而串行总线可以凭借高频率的优势获得高带宽而为了弥补一次只能传送一位数据的不足, 串行总线常常采用多条管线 ( 或通道 ) 的做法实现更高的速度 4 总线数据传输的握手方式 : 在同步方式下, 总线上主模块进行一次传输所需的时间 ( 即传输周期或总线周期 ) 是固定的, 并严格按系统时钟来统一定时主从模块之间的传输操作, 只要总线上的设备都是高速的, 总线的带宽便可允许很宽通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种总线这叫总线的多路复用若地址线和数据线是物理分开的, 就属非多路复用采用多路复用技术, 可以减少总线的数目表 3.1 给出了几种流行总线的性能参数, 从表中可以看出微机总线技术的发展总线标准与规范随着微型计算机的广泛应用, 不同用户对微机系统功能的要求各不相同这就要求各厂家生产的芯片和插件板 / 卡能相互兼容, 而要互相兼容, 必然要求插件板 / 卡的几何尺寸相同, 引线信号的数目和时序相同, 这就要求微机系统总线采用统一的标准, 以便各计算机零部件生产厂商生产面向总线标准的计算机零部件总线的标准所谓总线标准就是对系统总线的插座尺寸引线数目信号和时序所作的统一规定在采用标准总线的系统中, 底板上各插座的对应引脚都是并联在一起的, 不同的插件板 / 卡只要满足该总线标准, 就可以插在任意插座上, 为用户进行功能扩充或升级提供方便这样为了提高计算机系统的通用性灵活性和扩展性, 计算机的各部件采用模板化结构, 再通过总线把各模板连接起来, 称之为总线的模板化结构, 其核心是设计若干块通用的功能模板一般的, 总线标准主要包括以下几方面的特性 : 机械特性规定模板尺寸插头连接器的形状尺寸等规格位置, 如插头与插座使用的标准, 它们的几何尺寸形状引脚的个数以及排列的顺序, 接头处的可靠接触等通常规定由 CPU 发出的信号叫输出信号, 送入 CPU 的信号叫输入信号并规定总线中有效的电平范围时间特性是指总线中的任一根线在什么时间内有效每条总线上的各种信号, 互相存在着一种有效时序的关系, 因此, 时间特性一般可用信号时序图来描述总线的模板化结构工业控制计算机是面向工业生产过程的, 不同行业的生产过程使用不同的原料, 生产不同的产品, 即使生产同一产品的生产过程, 也有设备和工艺的区别由于采用了模板化结构, 方便了用户的选用所以模板化设计的总线结构提高了系统的灵活性通用性和扩展性模板化设计也为系统的维修提供了方便由于模板的总线端都加了驱动和隔离, 故障不

4 会扩散到系统中的其它模板上总线控制与总线传输总线控制由于在总线上存在多个设备或部件同时申请占用总线的可能性, 为保证同一时刻只能有一个设备获得总线使用权, 需要对请求使用总线的设备或部件设置优先级总线上所连接的各类设备, 按其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备两种主设备对总线享有控制权, 从设备只能响应由主设备发来的总线命令总线上信息的传送是由主设备启动的, 如某个主设备欲与另一个设备 ( 从设备 ) 进行通信时, 首先由主设备发出总线请求信号, 若多个主设备同时要使用总线时, 就由总线控制器的判优仲裁逻辑按一定的优先等级顺序, 确定哪个主设备能使用总线只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据总线判优控制可分集中式和分布式两种, 前者将控制逻辑集中在一处 ( 如在 CPU 中 ), 后者将总线控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上集中控制是单总线双总线和三总线结构计算机主要采用的方式, 常见的集中控制方式主要有链式查询方式计数器定时查询方式和独立请求总线控制方式总线传输系统总线的最基本任务就是传送数据, 这里的数据包括程序指令运算处理的数据设备的控制命令状态字以及设备的输入输出数据等在系统中, 众多部件共享总线, 在争夺总线使用权时, 只能按各部件的优先等级来解决总线上的数据在主模块的控制下进行传送, 从模块没有控制总线的能力, 但它可对总线上传来的地址信号进行译码, 并接收和执行总线主模块的命令一般的, 总线在完成一次传输周期时, 可分为四个阶段 : 取得了使用权的主模块, 通过总线发出本次打算访问的从模块 ( 或从设备 ) 的存储地址或设备地址及有关命令, 启动参与本次传输的从模块 ; 主模块的有关信息均从系统总线上撤除, 让出总线使用权一般常用的四种传送方式为 : 常用内部总线内部总线是计算机内部各功能模板之间进行通信的通道, 是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽 STD 总线,PC 总线,VME 总线,MULTIBUS 总线,UNIBUS 总线等这些总线标准都是在一定的历史背景和应用范围内产生的 STD 总线 STD 总线是美国 PRO-LOG 公司 1978 年推出的一种工业标准微型计算机总线,STD 是 STANDARD 的缩写 STD 总线定义了一个 8 位微处理器总线标准, 其中有 8 根数据线 16 根地址线控制线和电源线等, 可以兼容各种通用的 8 位微处理器, 如 Z80 NSC800 等随着 32 位微处理器的出现, 通过附加系统总线与局部总线的转换技术,

5 1989 年美国的 EAITECH 公司又开发出对 32 位微处理器兼容的 STD32 总线 PC 系列总线 PC 总线是 IBM PC 总线的简称,PC 总线因 IBM 及其兼容机的广泛普及而成为全世界用户承认的一种事实上的标准 PC 系列总线就是以 8088/8086 为 CPU 的 IBM/XT 及其兼容机的总线基础上发展起来, 从最初的 XT 总线发展到 PCI 局部总线由于 PC 系列总线包括 XT 总线 ISA 总线 MCA 总线 EISA 总线 PCI 总线等多种总线结构, 在此仅能对 PC 系列总线的发展和特点进行简要介绍 ISA 总线该 I/O 扩展槽是在系统板上安装的系统扩展总线与外设接口的连接器当时 XT 机的数据位宽度只有 8 位, 地址总线的宽度为 20 根在阶段, 以为 CPU 的 AT 机一方面与 XT 机的总线完全兼容, 另一方面将数据总线扩展到 16 位, 地址总线扩展到 24 根 IBM 推出的这种 PC 总线成为 8 位和 16 位数据传输的工业标准, 被命名为 ISA(Industry Standard Architecture) ISA 总线的数据传输速率为 8MB/s, 最大传输速率为 16MB/s, 寻址空间为 16MB 它在早期的 62 线 PC 总线的基础上再扩展一个 36 线插槽形成的, 分成 62 线和 36 线两段, 共计 98 线地址线数据线控制线时钟线和电源线, 简要介绍如下 : 地址线 SA 0 ~SA 19 和 LA 17 ~LA 23 一起可以实现 16MB 的寻址 ( 其中,SA 17 ~SA 19 和 LA 17 ~LA 19 是重复的 ) 数据线数据线 SD 0 ~SD 7 和数据线 SD 8 ~SD 15, 其中 SD 0 ~SD 7 是低 8 位数据线,SD 8 ~SD 15 是高 8 位数据线控制线 I/O 读命令, 输出线, 低电平有效, 用来把选中的 I/O 设备的数据读到数据总线上 I/O 写读命令, 输出线, 低电平有效, 用来把数据总线上的数据写入被选中的 I/O 端口 (5) SMEMR 和 SMEMW :(6) MEMR 和 MEMW :(7) MEMCS 16 和 I / OCS16 : 总线高字节允许信号, 该信号有效时, 表示数据总线上传输的是高位字节数据 (11) DACK 0 ~ DACK 3 和 DACK 5 ~ DACK 7 : 该信号是一个正脉冲, 表明 DMA 传送的数据已达到其程序预置的字节数, 用来结束一次 DMA 数据块传送 (13) MASTER : 它由要求占用总线的有主控能力的外设卡驱动, 并与 DRQ 一起使用外设的 DRQ 得到确认 (DACK 有效 ) 后, 才使 MASTER 有效, 从此, 该设备保持对总线的控制直到 MASTER 无效 MCA 总线由于 ISA 标准的限制, 尽管 CPU 性能提高了, 但系统总的性能没有根本改变系统总线上的 I/O 和存储器的访问速度没有很大的提高, 因而在强大的 CPU 处理能力与低性能的

6 系统总线之间形成了一个瓶颈该标准定义系统总线上的数据宽度为 32 位, 并支持猝发 (burst mode) 方式, 使数据的传输速率提高到 ISA 的 4 倍, 达 33Mbps, 地址总线的宽度扩展为 32 位, 支持 4GB 的寻址能力, 满足了 386 和 486 处理器的处理能力 MCA 在一定条件下提高了 I/O 的性能, 但它不论在电气上还是在物理上均与 ISA 不兼容, 导致用户在 MCA 为扩展总线的微机上不能使用已有的许多 I/O 扩展卡 ESIA 总线 EISA 具有 MCA 的全部功能, 并与传统的 ISA 完全兼容, 因而得到了迅速的推广总线的时钟频率是 33MHz, 数据传输速率为 33Mbps, 并支持猝发传输方式扩展卡上有一个称为总线主控的本地处理器, 它不需要系统主处理器的参与而直接接管本地 I/O 设备与系统存储器之间的数据传输, 从而能使主处理器发挥其强大的数据处理功能总线仲裁采用集中式的独立请求方式, 优先级固定 EISA 系统借助于随产品提供的配置文件能自动配置系统的扩展板 PCI 局部总线微处理器的飞速发展使得增强的总线标准如 EISA 和 MCA 也显得落后这种发展的不同步, 造成硬盘视频卡和其他一些高速外设只能通过一个慢速而且狭窄的路径传输数据, 使得 CPU 的高性能受到很大影响 PCI 总线 (Peripheral Component Interconnect, 外围设备互连总线 ) 是 1992 以 Intel 公司为首设计的一种先进的高性能局部总线 (1)PCI 局部总线的主要特点如下 : PCI 总线标准是一整套的系统解决方案传送数据的最高速度为 132Mbps 他还支持 64 位地址 / 数据多路复用, 其 64 位设计中的数据传输速率为 264Mbps PCI 总线支持一种称为线性猝发的数据传输模式, 可以确保总线不断满载数据线性猝发传输能更有效地运用总线的带宽传送数据, 以减少无谓的地址操作 3 采用总线主控和同步操作 PCI 的总线主控和同步操作功能有利于 PCI 性能的改善总线主控是大多数总线都具有的功能, 目的是让任何一个具有处理能力的外围设备暂时接管总线, 以加速执行高吞吐量高优先级的任务 PCI 独特的同步操作功能可保证微处理器能够与这些总线主控同时操作, 不必等待后者的完成 PCI 总线的规范保证了自动配置的实现, 用户在安装扩展卡时, 一旦 PCI 插卡插入 PCI 槽, 系统 BIOS 将根据读到的关于该扩展卡的信息, 结合系统的实际情况, 自动为插卡分配存储地址端口地址中断和某些定时信息, 从根本上免除人工操作 PCI 总线的工作频率固定为 33MHz, 与 CPU 的工作频率无关, 可适合各种不同类型和频率的 CPU 因此,PCI 总线不受处理器的限制由于 PCI 的设计是要辅助现有的扩展总线标准, 因此它与 ISA EISA 及 MCA 完全兼容 (2) PCI 总线的主要性能总线时钟频率 : 总线宽度 : (3) PCI 总线的应用它的高性能总线体系结构满足了不同系统的需求, 低成本的 PCI 总线构成的计算机系

7 统达到了较高的性能 / 价格比水平 PCI 总线特有的配置寄存器为用户使用提供了方便 (4) PCI 总线计算机系统基本 I/O 设备, 或一些兼容 ISA 总线的外设, 挂接在 ISA 总线上 ISA 总线与 PCI 总线之间由扩展总线桥连接典型的 PCI 总线一般仅支持 3 个 PCI 总线负载, 由于特殊环境需要, 专门的工业 PCI 总线可以支持多于 3 个的 PCI 总线负载 3.3V 5V 的通用板是专门设计的 PCI 总线与 ISA 总线, 或者 PCI 总线与 ESIA 总线,PCI 总线与 MCA 总线是并存在同一系统中, 使在总线换代时间里, 各类外设产品有一个过渡期常用外部总线外部总线又称为通信总线, 用于计算机之间, 计算机与远程终端, 计算机与外部设备以及计算机与测量仪器仪表之间的通信该类总线不是计算机系统已有的总线, 而是利用电子工业或其他领域已有的总线标准外部总线又分为并行总线和串行总线, 并行总线主要有 IEEE-488 总线, 串行总线主要有 RS-232-C RS-422 RS-485 IEEE1394 以及 USB 总线等, 在计算机接口计算机网络以及计算机控制系统中得到了广泛应用, 下面主要介绍 IEEE-488 并行总线 RS-232-C 和 RS-485 串行总线 IEEE-488 总线当用 IEEE-488 总线标准建立一个由计算机控制的测试系统时, 不用再加一大堆复杂的控制电路,IEEE-488 总线以机架层叠式智能仪器为主要器件, 构成开放式的积木测试系统因此 IEEE-488 总线是当前工业上应用最广泛的通信总线之一 IEEE-488 总线的使用约定 IEEE-488 总线设备的工作方式 IEEE-488 总线上所连接的设备可按控者讲者和听者三种方式工作, 这三种设备之间是用一条 24 线的无源电缆互连起来的该总线系统中的控者一般是计算机, 用于管理整个系统的通信处理系统中某些设备的服务请求等该总线系统中的讲者功能是通过总线发送信息, 而听者功能则是接收别的设备通过总线发送来的信息而打印机只要有能够从总线上接收要打印信息的功能 ( 听功能 ) IEEE-488 总线的引脚定义为了实现系统中各仪器设备互相通信,IEEE-488 总线对系统的基本特性接口功能异步通信联络的方式接口消息的编码等都作了规定, 如表 3.2 所示按照这些规定, 不同厂家生产的仪器设备就可以简便地用一条 24 线的无源电缆互连起来, 组成一个自动测试和数据处理系统 IEEE-488 总线定义了 16 条信号线和 8 条地线 (2) 数据传输控制线 DAV,NRFD 和

8 NDAC RS-232-C 总线 RS-232-C 总线是一种串行外部总线, 专门用于数据终端设备 DTE 和数据通信设备 DCE 之间的串行通信, 是 1969 年由美国电子工业协会 (EIA) 从 CCITT 远程通信标准中导出的一个标准当初制定该标准的目的是为了使不同生产厂家生产的设备能够达到接插的兼容性 RS-232-C 总线的机械特性表 3.3 给出了 RS-232 总线引脚的分配情况,RS-232-C 25 个引脚只定义了 20 个通常使用的 RS-232-C 接口信号只有 9 根引脚, 即常用的 9 针串口引线, 其插头插座在 RS-232-C 的机械特性中都有规定其中, 最基本的三根线是发送数据线 2 接收数据线 3 和信号地线 7, 一般近距离的 CRT 终端计算机之间的通信使用这三条线就足够了常用的 9 根引脚分为两类 : 一类是基本的数据传送引脚, 另一类是用于调制解调器 (MODEM) 的控制和反映其状态的引脚 RXD 为数据接收引脚, 来自通信线的数据信息由该引脚进入接收设备 RI 为振铃信号指示引脚, 用于通知计算机, 有来自电话网的信号表 3.3 RS-232C 总线引脚分配 RS-232C 总线的电气特性这种连接方式的主要特点是 : 开路电压 RS-232C 的开路电压不能超过 25V RS-232-C 总线的通信结构 RS-232C 的典型数据通信结构是具有 MODEM 设备的远距离通信线路电话线的两端都有 DCE, 即 MODEM 设备使用了最常用的 5 根信号线, 提供了两个方向的数据线 ( 发送和接收数据 ) 和一对控制数据传输的握手线 RTS 和 DSR RS-232C 总线的接口电路为了保证数据传输的正确性,RS-232C 总线规定 DTC 与 DCE 之间的通信距离不大于 15m, 传送信号速率不大于 20Kbps RS-422 和 RS-485 总线 RS-422 是一种单机发送多机接收的单向平衡传输的总线标准 RS-422 的数据信号采用差分传输方式传输 RS-422 有 4 根信号线, 两根发送两根接收,RS-422 的收与发是分开的, 支持全双工的通讯方式 RS-422 的最大传输距离为 1200m, 最大传输速率为 10Mbps

9 RS-485 标准接口 RS-485 是一种多发送器的电路标准, 它是 RS-422A 性能的扩展, 是真正意义上的总线标准它也是差分驱动 ( 发送器 ) 电路, 在发送控制允许 ( 高电平 ) 的情况下,TXD 端的 TTL 电平经发送器转换成 RS-485 标准的差分信号, 送至 RS-485 总线同样 RS-485 总线上的差分信号, 在接收允许 ( 低电平 ) 的情况下, 经接收器转换后变成 TTL 电平信号, 供计算机或设备接收可以说 RS-485 是一个真正意义上的总线标准因 RS-485 接口具有良好的抗噪声干扰性, 长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口 RS-485 与 RS-422 的区别在于 : 下面以一种型号为 JMW1801 的 RS-232/RS-485 转换器为例说明其使用利用 JMW1801 可以方便的实现 RS-232C 与 RS-485 的转换, 并搭建起 RS-485 通信网络通用串行总线 (USB) 通用串行总线 USB 的规范是 IBM Compaq Intel Microsoft NEC 等多家公司联合制订的现在最为流行的是 USB1.1 和 USB2.0 标准在 USB2.0 版本中推出了高速 (High Speed) 模式将 USB 总线的传输速度提高到了 480 Mbps 的水平 USB 设备的主要特点 USB 接口可以同时连接 127 台 USB 设备速度方面,USB 1.1 总线规范定义了 12 Mbps 的带宽, 足以满足大多数诸如键盘鼠标 Modem 游戏手柄以及摄像头等设备的要求, 而 USB2.0 所提供的 480Mbps 的传输速度, 更是满足了硬盘音像等需要高速数据传输的场合, 表 3.5 给出了 USB 协议提供的三种速率及其适用范围同时总线能够提供 500 ma 的电流, 可以免除一些耗电量比较小的设备连接外接电源 USB 总线是一种串行总线, 支持在主机与各式各样即插即用的外设之间进行数据传输它由主机预定传输数据的标准协议, 在总线上的各种外设上分享 USB 总线带宽当总线上的外设和主机在运行时, 允许自由添加设置使用以及拆除一个或多个外设 USB 总线系统中的设备可以分为三个类型, 一是 USB 主机, 在任何 USB 总线系统中, 只能有一个主机主机系统中提供 USB 总线接口驱动的模块, 称作 USB 总线主机控制器二是 USB 集线器 (HUB), 类似于网络集线器, 实现多个 USB 设备的互连, 主机系统中一般整合有 USB 总线的根 ( 节点 ) 集线器, 可以通过次级的集线器连接更多的外设三是 USB 总线的设备, 又称 USB 功能外设, 是 USB 体系结构中的 USB 最终设备, 如打印机扫描仪等, 接受 USB 系统的服务 USB 总线连接外设和主机时, 利用菊花链的形式对端点加以扩展, 形成了金字塔型的外设连接方法, 最多可以连接 7 层,127 台设备, 有效地避免了 PC 机上插槽数量对扩充外设的限制, 减少 PC 机 I/O 接口的数量

10 USB 的传输方式针对设备对系统资源需求的不同, 在 USB 规范中规定了四种不同的数据传输方式该方式用来配置和控制主机到 USB 设备的数据传输方式和类型当 USB 设备收到这些数据和命令后, 将依据先进先出的原则处理到达的数据同步传输方式以固定的传输速率, 连续不断地在主机与 USB 设备之间传输数据, 在传送数据发生错误时,USB 并不处理这些错误, 而是继续进行新数据的传送该方式用来传输要求正确无误的大批量的数据 USB 设备的电气连接 USB 一对互相绞缠的标准规格线, 用于传输差分信号 D+ 和 D-, 另有一对符合标准的电源线 VBUS 和 GND, 用于给设备提供 +5 V 电源两根双绞的数据线 D+ D- 用于收发 USB 总线传输的数据差分信号低速模式和全速模式可在用同一 USB 总线传输的情况下自动地动态切换 USB 设备的总线枚举 (Bus Enumeration) 当有 USB 设备从 USB 总线上连接或拆除时,USB 主机采用一种称为总线枚举的过程来识别和管理必要的设备状态改变当 USB 设备连接到 USB 总线上, 会执行以下的总线枚举过程 : 当复位信号结束时, 连接 USB 设备的端口就有效了 USB 设备便处于缺省状态 (Default State), 可以从电源线的 V BUS 获得不超过 100mA 的电流 USB 设备可以从 USB 总线的 VBUS 上获得其描述符所描述的电流, 并且, 可以按照描述符描述的速度进行与主机的通信 USB 协议的发展但是, 随着 USB 应用领域的扩大, 人们对于 USB 的期望也越来越高, 希望 USB 设备能够摆脱协议中居于核心地位的主机控制, 直接进行两个 USB 设备的互连 USB OTG 协议是对 USB2.0 的补充协议, 基本上符合 USB2.0 规范与以前 USB 协议所不同的是符合 USB OTG 协议的设备完全抛开了 PC, 既可以作为主机, 也可以作为外设使用, 与另一个符合 OTG 协议的设备直接实现点对点的通讯

第六章微型计算机的输入输出

第六章微型计算机的输入输出第十一章总线技术 * 一概述二系统总线三外部总线第十一章总线技术 * 一概述 1 总线的分类 2 总线的主要性能指标 3 总线标准 4 各种总线一概述总线 (Bus) 是一组信号线的集合, 用来组成系统的标准信息通道总线标准定义了各引线的信号电气和机械特性, 使计算机各部件间以及外部各系统间建立信号联系, 进行数据传递和通信有了总线标准, 就可制造出兼容性很强的计算机模块和外设, 在此基础上设计的软件兼容性好,