第9章 总线与接口标准 (李贵华)
计算机总线标准
计算机总线标准计算机总线标准是指计算机硬件中用于连接各个组件的一组规范和接口标准。
它定义了计算机内部各个组件之间的通信方式和数据传输规则，使得不同厂商生产的计算机硬件能够互相兼容和交互。
计算机总线标准的出现，使得计算机硬件的设计和制造变得更加灵活和高效。
它不仅简化了硬件设计的复杂性，还提高了计算机系统的可扩展性和可维护性。
通过遵循总线标准，计算机硬件可以实现模块化设计，不同的组件可以独立开发和升级，从而降低了硬件的成本和开发周期。
在计算机总线标准中，最常见的是PCI（Peripheral Component Interconnect）总线标准。
PCI总线标准是由Intel公司于1992年推出的，它定义了计算机主板上各个插槽之间的通信规则和电气特性。
通过PCI 总线，计算机主板可以连接各种外部设备，如显卡、声卡、网卡等。
PCI总线标准的出现，使得计算机主板的设计更加灵活，用户可以根据自己的需求选择不同的外部设备，从而提高了计算机的性能和功能。
除了PCI总线标准，还有许多其他的计算机总线标准，如ISA （Industry Standard Architecture）、AGP（Accelerated Graphics Port）、USB（Universal Serial Bus）等。
这些总线标准都有各自的特点和应用领域。
例如，ISA总线标准是早期计算机中使用的一种总线标准，它的传输速度较慢，适用于连接一些低速外部设备。
而AGP总线标准是专门用于连接显卡的一种总线标准，它的传输速度较快，可以满足高性能图形处理的需求。
USB总线标准是一种通用的外部设备连接接口，它的传输速度较快，可以连接各种外部设备，如打印机、键盘、鼠标等。
随着计算机技术的不断发展，计算机总线标准也在不断演进和更新。
例如，PCI总线标准的后续版本PCI Express（PCIe）已经成为现代计算机中最常用的总线标准之一。
PCIe总线标准采用了串行传输的方式，传输速度更快，同时还支持热插拔和多路复用等功能，使得计算机系统更加灵活和高效。
总线技术与总线标准
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单击输入目录标题 总线技术概述 总线标准类型 总线技术的性能指标 总线技术的优势与局限性 总线技术的应用案例
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总线技术概述
总线技术的定义
总线技术通常用于计算机系 统中的各个部件之间的通信
总线技术是一种用于连接和 传输数据的通信技术
总线技术可以包括多种不同 的协议和标准
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单位：比特率通常以bps（bits per second）或Kbps（kilobits per second）、Mbps（megabits per second）等表示
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性能评估：数据传输速率是总线技术的重要性能指标之一，它直接影响到 系统的整体性能和效率
传输距离
定义：传输距离 是指总线技术能 够传输信号的最 大距离
• CAN总线技术：CAN总线技术是一种广泛应用于汽车、航空航天、工业自动化等领域中的通信协 议。它具有高可靠性、实时性和灵活性等特点，可以实现设备之间的快速数据传输和实时监控。
• LIN总线技术：LIN总线技术是一种低成本的串行通信协议，被广泛应用于汽车、智能家居等领域 中。它具有简单、可靠、低成本等特点，可以实现设备之间的简单数据传输和通信。
传输速度快： 总线技术采用 高速传输协议， 因此具有较快 的传输速度。
灵活性好：总 线技术采用总 线控制方式， 因此具有较强 的灵活性和可
扩展性。
可靠性高：总 线技术采用差 分信号传输方 式，因此具有 较高的可靠性。
局限性
成本较高：总线 技术的硬件成本 相对较高，增加 了整个系统的成 本。
传输距离有限： 总线技术的传输 距离有限，限制 了其在大型系统 中的应用。
总线技术的应用领域
单片机原理接口与应用李群芳版习题解答参考
单片机原理、接口及应用——嵌入式系统技术基础习题解答预备篇计算机的基础知识0.1 40H,62H,50H,64H,7DH ,FFH0.2 812 ,104, 213, 256, 2936, 9410.3十进制数原码补码十进制数原码补码28 1CH 1CH 250 FAH FAH-28 9CH E4H -347 815BH FEA5H100 64H 64H 928 03A0H 03A0H-130 8082H FF7EH -928 83A0H FC60H0.4 机器数真值分别为: 27,233,－128,－8,14717,31467, －27824,－124780.5 (1) 33H+5AH ＝8DH, OV=1, CY=0 。
(2) -29H-5DH ＝7AH, OV=0, CY=1 。
(3) 65H-3EH ＝27H, OV=0, CY=1 。
(4) 4CH-68H ＝E4H, OV=0, CY=0 。
0.6十进制数压缩BCD数非压缩BCD数ASCII 码38 38H 0308H 3338H255 255H 020505H 323535H483 483H 040803H 343833H764 764H 070604H 373634H1000 1000H 01000000H 31303030H1025 1025H 01000205H 31303235H0.7 ASCII 码表示的十六进制数分别为: 105H, 7CAH, 2000H,8A50H基础篇第1章、MCS-51单片机结构1.1 单片微型计算机(即单片机)是包含CPU、存储器和I/O 接口的大规模集成芯片,即它本身包含了除外部设备以外构成微机系统的各个部分,只需接外设即可构成独立的微机应用系统。
微机处理器仅为CPU,CPU 是构不成独立的微机系统的。
1.2 参见教材 1.1.1 节1.3 参见教材第 6 页表格1.4 参见教材表 1.41.5 参见教材表 1.1 和表 1.21.6 当PSW=10H 表明选中的为第二组通用寄器R0~R7 的地址为10H~17H1.7 程序存储器和数据存储器尽管地址相同,但在数据操作时,所使用的指令不同,选通信号也不1.8同,因此不会发生错误。
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍标题：数字IC中的总线、接口、协议：通往互联世界的数字快车导语：随着现代科技的飞速发展，数字集成电路（IC）已经成为我们生活中随处可见的重要组成部分。
而数字IC中的总线、接口、协议则成为了数字世界中各种设备之间进行信息交流和数据传输的关键技术。
本文将为大家介绍一些有关数字IC中总线、接口、协议的相关书籍，深入了解这些知识，并指导我们在数字世界中的应用。
1. 《数字系统总线技术与应用》本书由李明明教授撰写，全面介绍了数字系统总线的基本原理、标准、设计和应用。
内容包括总线的分类、总线标准、总线传输原理、总线争用控制技术、总线的时序分析与调试等。
该书对于理解总线技术的工作原理以及设计总线系统具有重要的指导意义。
2. 《接口技术与应用》该书由北京理工大学的倪永明教授主编，详细介绍了数字系统中广泛应用的各种接口技术。
内容包括串行接口、并行接口、通用串行总线USB接口、高清晰度多媒体接口HDMI等。
通过案例分析与实践技巧，读者可以深入学习各种接口技术的原理，并掌握接口设计与应用的实践能力。
3. 《通信协议与网络应用》罗杰·费德勒和比尔·奥利弗所著的这本书详细介绍了数字通信协议和网络应用的基本原理与技术。
内容包括数据链路控制、网络层、传输层、应用层等。
通过对协议的深入分析，读者可以了解协议的工作原理、协议的选择与应用以及网络安全等方面的知识。
4. 《高速串行接口与总线设计》该书由威尔·亚历山大等人合著，着重介绍了高速串行接口和总线的设计和实现技术。
内容包括串行通信原理、高速串行链路设计、时钟恢复技术以及高速串行总线的设计等。
通过本书的学习，读者可以了解高速串行接口的设计要点，掌握高速串行总线的设计与布局技巧。
结语：数字IC中的总线、接口、协议是数字系统中非常重要的组成部分，它们承载着各种设备之间的通信与数据传输。
通过学习相关书籍，我们可以深入了解总线、接口、协议的工作原理和设计技术，并将其应用于我们所开发的数字系统和设备中，使其更加智能化、高效化、便捷化。
接口和总线PPT课件
图13 I2C总线的数据传输格式
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根据数据方向位(R/W)的状态。I2C总线 上的数据传送方式可分为二类: 1)数据从主器件(发送器)传送到从器件(接收 器)。从器件发送的第一个字节是从器件地址 及数据传送方向位"1",接着是许多数据字节。 从器件每收到一个字节后送一个应答位。
的含义根据其最低位是"0"还是"1",有不同定
义。
第37页/共152页
1)LSB位为“0” LSB位为“0”时,第二字节规定如下: 00000110(06H):由硬件复位并写从器件
地址的可编程部分。在收到这两字节时,所有 被设计成对全呼叫地址反应的器件都复位并 获得其地址的可编程部分。
（1）字节的定义 I2C总线系统规定:信号开始后的第一字
节用于寻址,以确定哪一个从器件被主器件选 定。第一字节中头7位组成了从器件的地址, 第八位规定了数据的走向。若LSB为0,意味着 主器件要向选中的从器件写信息:若LSB为1, 则主器件要从从器件读信息。
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地址发送后,系统上的每个器件都必须 将第一字节的头7位与各自的地址相比较。 地址匹配时,器件将认为自己被主器件选中, 并按照R/W位决定自己是从发送还是从接收。
I2C总线具有以下特征: 1)一个完整的I2C总线系统至少由一个微处理 器和其他外围器件如存储器、I/O扩展口、显示 驱动器等组成。系统与各种器件的连接最简单, 成本最低。 2) I2C总线是一种无中心主机的多主机总线, 它可以在主机和分机之间双向传送数据。各主 机可以任意同时发送而不破坏总线上的数据。
后都在SCL线上产生一个识别相关时钟脉冲 (ACK)。在识别相关时钟脉冲期间,发送器释 放SDA线(保持为高),而接收器将SDA线拉为低 电平发出应答位信号。这样在识别相关时钟 脉冲持续期间,SDA线将稳定地维持低电平。
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍数字IC（Integrated Circuit），即集成电路，是现代电子技术的核心组成部分之一。
在数字IC中，总线、接口和协议是关键的概念和技术。
下面是一些涉及总线、接口和协议的相关书籍的参考内容。
1.《数字系统总线与接口设计》(Digital System Buses and Interfaces Design) - Author: A. P. Thakker, S. S. Thekdi- 内容简介：本书深入讨论了数字系统的总线设计和接口技术。
书中介绍了各种常用的总线标准和接口协议，如PCI、USB、I2C等，并讲述了它们的设计原理、工作原理和应用实例。
此外，书中还介绍了总线和接口设计中的关键技术和常见问题的解决方案。
- 主要章节：总线和接口的基础知识、总线标准和接口协议的设计、总线和接口性能和可靠性的分析和评估、总线和接口的测试和验证等。
- 出版年份：2011年2.《高速串行总线设计与验证》(High-Speed Serial Bus Design and Verification) - Author: Mike Melliyal Annaswamy, Akhilesh Thakur- 内容简介：该书详细介绍了高速串行总线的设计和验证方法。
书中首先介绍了总线的基本概念和技术，并深入讨论了高速串行传输的原理和技术难点。
接着，书中介绍了常见的高速串行总线标准和接口协议，如PCIe、SATA、USB 3.0等，并分析了它们的设计要点和验证策略。
最后，书中还介绍了高速串行总线设计中的常见问题和解决方案。
- 主要章节：高速串行总线的基础知识、高速串行传输的原理和技术难点、高速串行总线标准和接口协议的设计、高速串行总线的验证方法和策略等。
- 出版年份：2014年3.《嵌入式系统接口设计》(Embedded System Interface Design) - Author: G. Jack Lipovský, Michael D. Reilly, Katherine Derbyshire- 内容简介：本书主要介绍了嵌入式系统的接口设计和相关技术。
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍（最新版）目录一、总线的概念与构成二、接口的定义与作用三、协议的含义及其在数字 IC 中的应用四、推荐相关书籍正文一、总线的概念与构成总线是计算机硬件系统中，用于连接各个部件的一组传输通道。
在数字 IC（集成电路）中，总线是传输数据的通道，通常由数据线、地址线和控制线等构成。
总线的主要功能是在各个逻辑器件之间传输数据、地址和控制信号，以实现各个部件之间的通信和协作。
二、接口的定义与作用接口是一种连接标准，通常被称为物理接口。
在数字 IC 中，接口用于规范不同设备或组件之间的连接方式和信号传输。
接口的作用是确保各个部件之间的数据传输顺畅，防止信号干扰和误操作，从而保证整个硬件系统的稳定性和可靠性。
三、协议的含义及其在数字 IC 中的应用协议是计算机硬件系统中，用于规定数据传输格式和传输过程的一组规则。
在数字 IC 中，协议主要应用于总线和接口，以确保数据传输的正确性和有效性。
常见的协议有 I2C（Inter-Integrated Circuit）、SPI （Serial Peripheral Interface）等，它们规定了数据传输的速度、信号位数、传输方向等重要参数。
四、推荐相关书籍为了深入了解总线、接口和协议在数字 IC 中的应用，以下推荐几本相关书籍：1.《数字集成电路设计》（Digital Integrated Circuit Design）：作者：Jan M.Rabaey，Anantha P.Chandrakasan，Robert M.凳珍，Borivoje M.Doris。
2.《计算机组成与设计：硬件/软件接口（原书第五版）》（Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface）：作者：David R.O"Hallaron。
3.《嵌入式系统原理与开发》（Embedded System Principles and Development）：作者：Steve Heath，John Wiley。
常见总线标准
常见总线标准一、常见总线标准的概述1.总线标准的定义总线标准，简单来说，就是规范电子设备之间通信的一套规则。
在计算机、通信、工业控制等领域，设备之间的数据传输和通信至关重要。
为此，制定了一系列的总线标准，以保证设备之间高效、稳定、可靠地传输数据。
2.常见总线标准的分类常见的总线标准有多种，根据应用领域和传输速率等方面的差异，大致可以分为以下几类：（1）计算机总线标准：如PCI、AGP、USB等，主要用于计算机内部各种设备之间的通信。
（2）通信总线标准：如RS-232、RS-485、CAN等，主要用于通信设备之间的数据传输。
（3）工业控制总线标准：如Modbus、Profibus、CAN等，主要用于工业自动化设备之间的通信。
（4）音频/视频总线标准：如HDMI、DisplayPort等，主要用于音视频设备之间的数据传输。
二、常见总线标准的特点与比较1.不同总线标准的差异各种总线标准在传输速率、传输距离、传输介质、拓扑结构等方面都有所不同。
例如，USB3.0和HDMI等高速传输总线，其传输速率远高于传统的串行通信总线如RS-232。
2.常见总线标准的优势与局限性常见总线标准在各自领域具有明显的优势，如PCI总线在计算机内部设备通信中具有高带宽、低延迟的特点；RS-485总线在通信领域具有传输距离远、抗干扰能力强的优势。
但同时，各种总线标准也存在局限性，如兼容性问题、扩展性不足等。
三、常见总线标准在实际应用中的案例1.计算机硬件领域的应用：如显卡、声卡、网卡等硬件设备，均采用总线标准与计算机主板进行通信。
2.通信领域的应用：如光纤通信、无线通信等，均采用相应的通信总线标准进行数据传输。
3.工业控制领域的应用：如PLC（可编程逻辑控制器）与其他设备之间的通信，采用Modbus、Profibus等工业控制总线标准。
四、总线标准的未来发展展望1.新兴技术的冲击与挑战随着物联网、大数据、云计算等新兴技术的发展，对总线标准提出了更高的要求。
总线标准有哪些
总线标准有哪些总线标准是指计算机系统中用于连接各个硬件设备的通信接口标准，它规定了数据传输的格式、速率、电气特性等，是计算机硬件之间进行数据交换的重要接口。
总线标准的选择对计算机系统的性能和兼容性有着重要的影响，因此了解各种总线标准是非常重要的。
本文将介绍几种常见的总线标准，帮助读者更好地了解计算机系统中的数据传输接口。
首先，我们要介绍的是PCI总线标准。
PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种用于连接计算机内部外围设备的总线标准，它是目前应用最为广泛的总线之一。
PCI总线标准规定了总线的工作电压、时钟频率、数据传输方式等，其带宽高、传输速率快，可以满足大部分外围设备的需求，因此在各种计算机设备中都有着广泛的应用。
其次，还有USB总线标准。
USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机与外部设备的串行总线标准，它的特点是热插拔、即插即用、传输速率快等。
USB总线标准不仅可以连接各种外部设备，如打印机、键盘、鼠标等，还可以连接移动存储设备、摄像头、音频设备等，因此在现代计算机系统中得到了广泛的应用。
另外，还有PCIe总线标准。
PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一种用于连接计算机内部外围设备的高速串行总线标准，它是PCI总线的升级版，具有更高的带宽和传输速率。
PCIe总线标准采用差分信号传输，支持多通道传输和热插拔功能，可以满足对带宽要求较高的外部设备，如显卡、网卡等的需求，因此在高性能计算机系统中得到了广泛的应用。
此外，还有SATA总线标准。
SATA（Serial ATA）是一种用于连接计算机主板与存储设备的串行总线标准，它的特点是传输速率快、数据传输稳定等。
SATA总线标准可以连接各种存储设备，如硬盘、固态硬盘等，支持热插拔和多通道传输，因此在个人电脑、服务器等设备中得到了广泛的应用。
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍数字IC（数字集成电路）是指由数字逻辑门、存储单元、时序电路等数字电路组成的集成电路。
在数字IC设计过程中，总线、接口和协议是非常重要的概念和技术。
下面我将推荐一些与总线、接口和协议相关的书籍，以帮助读者进一步学习和了解。
1.《数字集成电路设计与实践》（作者：王明辉）：这本书是国内较早介绍数字集成电路设计的教材之一，其中包含了涉及到总线、接口和协议等方面的内容。
适合初学者入门，讲解详细、通俗易懂。
2.《数字集成电路设计与设计语言》（作者：吴岳川）：这本书主要介绍了数字电路设计的基本原理和常用的设计语言，包括总线、接口和协议的相关知识。
书中配有实例和练习，有助于读者的实践能力提升。
3.《计算机组成与设计：硬件/软件接口》（作者：David A. Patterson、John L. Hennessy）：这是一本经典的计算机组成与设计教材，全面讲解了计算机硬件与软件的接口和交互原理。
其中包含了有关总线、接口和协议的相关内容。
4.《现代数字设计：第五版》（作者：Thomas L. Floyd、Robert J. Buchla）：这本教材以实用性为导向，详细介绍了数字电路设计的基本原理和实践技巧。
其中有关总线、接口和协议的章节对于读者理解和应用这些概念非常有帮助。
5.《嵌入式系统设计与开发》（作者：通向车、龚丹、范凌捷）：这本书主要介绍了嵌入式系统的设计和开发过程，其中包含了总线、接口和协议等相关内容。
通过案例实战，读者可以更加深入地了解和应用这些概念和技术。
6.《FPGA实时数字信号处理实验教程》（作者：邓卫东）：这是一本介绍FPGA（现场可编程门阵列）在数字信号处理（DSP）领域应用的教材。
其中有关总线、接口和协议的章节对于读者实现数字信号处理功能非常有帮助。
总之，数字IC中的总线、接口和协议是数字集成电路设计过程中不可或缺的一部分。
以上推荐的书籍从不同角度介绍了总线、接口和协议相关的知识，适合不同层次的读者阅读和学习。
总线与实用接口知识
PCI Express（简称PCIE），虽然从表面来看它的名字和PCI有些类似，但它们之间却有着本质的区别
PCI Express
*
PCI采用的是并行通道。PCI Express总线属于串行总线，进行的是点对点传输，每个传输通道单独享有带宽。PCI Express总线还支持双向传输模式和数据分路传输模式。PCI Express接口根据总线接口对位宽的要求不同而有所差异，分为PCI Express1×、2×、4×、8×、16×甚至32×，由此PCI Express的接口长短也不同，1×最小，往上则越大。其中1×、2×、4×、8×、16×为数据分路传输模式， 32×为多通道双向传输模式。1×单向传输带宽可达到250MB/s，双向传输带宽能够达到500MB/s，这个已经不是PCI总线所能够相比的了。同时PCI Express不同接口还可以向下兼容其他PCI Express小接口的产品,即PCI Express 4×的设备可以插在PCI Express8X或16X上进行工作。 表11.6为现有总线类型数据传输率的比较.
总线中每根传输线的功能。包括数据总线、地址总线、控制总线。
9.1.2 从PC/XT到EISA总线 微机系统采用多模块结构（CPU、存储器、各种I/O模块），通常一个模块就是一块插件板，各插件板的插座之间采用的总线称为系统总线，又叫I/O通道总线。 本节介绍STD/PC/ISA/EISA系统总线
9.1.3 PCI总线
*
PCI总线的特点 传输效率高 PCI总线采用33.3MHz/66.6MHz的时钟频率。在33.3MHz时钟频率时，数据总线宽度32位，最大数据传输率达到133MB/s。如果数据总线宽度升级到64位，则数据传输率可达到266MB/s。 多总线共存 PCI总线是通过桥芯片进行不同标准信号之间的转换。通过HOST-PCI桥芯片，实现PCI与CPU总线相连接；通过PCI-ISA/EISA桥芯片，实现PCI与ISA或者EISA相连接。这样，使得多种总线可以共存于一个系统中，慢速和高速设备就可以分别挂在不同的总线上。
总线标准有哪些
总线标准有哪些总线标准是计算机领域中非常重要的概念，它是指在计算机系统中，不同设备之间进行数据传输和通信所遵循的一系列规范和标准。
通过总线标准，不同的设备可以实现互联互通，实现数据的传输和共享。
总线标准的不同，会直接影响到计算机系统的性能、稳定性和可扩展性。
因此，了解和掌握不同的总线标准对于计算机领域的从业者来说至关重要。
首先，我们来介绍一下最常见的总线标准之一——PCI总线标准。
PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种用于连接扩展卡和主板的总线标准，它是目前应用最为广泛的总线之一。
PCI总线标准具有高带宽、高稳定性和广泛的设备支持，已经成为了现代计算机系统中不可或缺的一部分。
同时，PCI总线标准也在不断地进行更新和演进，比如PCI Express（PCIe）技术的出现，进一步提升了数据传输速率和性能。
除了PCI总线标准之外，还有一种非常重要的总线标准就是USB（Universal Serial Bus）总线标准。
USB总线标准是用于连接外部设备和计算机主机的一种通用接口标准，它的出现极大地方便了计算机用户的使用。
通过USB接口，用户可以方便地连接鼠标、键盘、打印机、移动存储设备等各种外部设备，实现数据传输和共享。
随着USB 3.0和USB 3.1技术的不断推广，USB总线标准的传输速率和性能也在不断提升，为用户带来了更快捷、更高效的数据传输体验。
另外，还有一种总线标准叫做SATA（Serial ATA），它是用于连接存储设备（如硬盘、固态硬盘等）和主板的一种接口标准。
SATA总线标准具有高速、稳定的特点，已经成为了现代计算机存储设备的主要接口标准之一。
通过SATA接口，用户可以方便地连接存储设备，实现数据的读写和存储。
除了上述介绍的几种总线标准之外，还有许多其他的总线标准，比如ISA、AGP、FireWire等，它们各自具有特定的应用场景和特点。
总的来说，总线标准在计算机系统中起着至关重要的作用，它直接关系到系统的性能和稳定性。
常见总线标准
常见总线标准在电子系统设计和通信中，总线标准是不可或缺的一部分。
它们定义了设备之间的连接和通信方式，以确保数据的准确传输和处理。
以下是一些常见的总线标准：1. IEEE 1394IEEE 1394，也称为FireWire或i.LINK，是一种高速串行总线标准，用于连接计算机和其他设备。
它支持热插拔和即插即用功能，提供高达400 Mbps的传输速率。
2. USBUSB（通用串行总线）是一种广泛使用的总线标准，用于连接计算机和其他设备。
它支持热插拔，提供高达5 Gbps的传输速率，并具有广泛的应用范围，如键盘、鼠标、打印机、移动存储设备等。
3. RS-232RS-232是一种基于串行通信的总线标准，常用于计算机和其他设备之间的连接。
它支持高达20 Kbps的传输速率，但距离较短，通常在15米以内。
4. RS-485RS-485是一种改进的RS-232标准，具有更远的传输距离和更好的抗干扰性能。
它支持多点通信和长距离传输，通常用于工业控制和数据采集系统。
5. RS-422RS-422是一种基于差分信号的串行通信总线标准，具有较高的抗干扰性能和更远的传输距离。
它通常用于工业自动化和远程监控系统。
6. SPISPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信总线标准，常用于微控制器和外设之间的连接。
它具有简单的协议和低成本的特点，广泛应用于各种嵌入式系统中。
7. I2CI2C（Inter-Integrated Circuit）是一种多主总线标准，用于连接微控制器和其他芯片。
它具有简单的协议和高速传输的特点，广泛应用于各种消费电子设备中。
8. PCIPCI（Peripheral Component Interconnect）是一种高速并行总线标准，用于连接计算机主板上的设备和扩展卡。
它具有高带宽和广泛的应用范围，如显卡、声卡、网卡等。
9. PCMCIAPCMCIA（Personal Computer Memory Card International Association）是一种用于笔记本和其他便携式设备的扩展卡总线标准。
微型计算机原理与接口技术,李长青,李泉溪,PPT课件,第九章
USB
PCI 总 线
C M O S R A M /B IO S
Pentium 4 微处理器微机系统结构
PⅢ微型计算机典型系统主板结构图
P4主板的外形图
输 出 输 入 及 M ID I 插 口 音 频 数 字 处 理 器 DSP D A /A D 控 制 转 换 器 接口控制芯片 AM P 音 频 放 大 器 与主机连接插头 音频功率放大
PC总线插槽上有62个引脚，
分A、B两面，每面3l条引脚，
分别为A0～A31和B0～B3l。 PC总线插槽（即I/O接插座） 在PC/XT机的主板中的位置如 图9-5所示。
时钟发生器 8284
存储器地址译 码器
RAM
ROM
地址 锁存器 8088 CPU 数据 收发器
AB
62芯I/O 扩展插 槽
DB
A G P 4X > 1 G B /s
I8 2 8 5 0 芯 片 （北桥芯片） 存储器接口
D u al C h an n el RDRAM 带 宽 3 .2 G B /s
D M A 3 3 /6 6 /1 0 0 ID E 接 口 6 C h an n el A u d io
LAN
IC H 2 I8 2 8 0 1 B A （南桥芯片） 1 3 3 M B /s
TXD DSR DTR CTS RTS RXC TXC
异步 MODEM
电话线 接口
波特率 发生器
电话线
图 8.33 8251A与异步MODEM连接图
9.6 通用串行总线USB
USB是应用在PC领域的新型接口技术。电脑连接外围 设备的接口无统一的标准。USB将这些接口统一起来，形成 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB），提供所谓 “万用”（one size fits all）连接功能。 USB 口比RS-232口在近距离通信方面优越得多： 1.通信速度更快；
计算机总线标准
计算机总线标准计算机总线是计算机内部各个功能模块之间进行数据传输和控制的通道，它起到了连接各个硬件设备的桥梁作用。
而计算机总线标准则是为了实现不同硬件设备之间的兼容性和互操作性而制定的一系列规范和标准。
一、总线的基本概念总线是计算机中用于传输数据和控制信号的一组电线的集合。
它分为数据总线、地址总线和控制总线三种类型。
数据总线用于传输数据信息，地址总线用于指定数据的存储位置，控制总线用于控制数据的传输和处理操作。
二、计算机总线标准的作用计算机总线标准的制定是为了确保不同硬件设备之间的兼容性和互操作性。
通过遵循总线标准，不同厂家生产的硬件设备可以在同一计算机系统中进行组合使用，提高了计算机的灵活性和可扩展性。
三、常见的计算机总线标准1. PCI总线标准PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种用于扩展插槽的标准。
它可以连接各种外部设备，如显卡、声卡、网卡等。
PCI总线标准定义了总线的物理特性、电气特性和传输协议，保证了不同厂家的设备可以在同一总线上工作。
2. USB总线标准USB（Universal Serial Bus）总线是一种用于连接计算机和外部设备的接口标准。
它可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。
USB总线标准定义了总线的物理特性、电气特性和传输协议，保证了不同厂家的设备可以在同一总线上工作。
3. SATA总线标准SATA（Serial ATA）总线是一种用于连接硬盘、光驱等存储设备的接口标准。
它取代了原来的IDE接口，提供了更高的数据传输速率和更好的可靠性。
SATA总线标准定义了总线的物理特性、电气特性和传输协议，保证了不同厂家的设备可以在同一总线上工作。
4. PCIe总线标准PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）总线是一种用于连接高速设备的接口标准。
它可以连接高性能显卡、固态硬盘等设备。
总线与接口
总线与接口标准
SCSI接口
SCSI接口是小型计算机系统接口，最初是为磁盘设 备设计的、但很快得到广泛的认可。SCSI作为输入/输出 接口，使用最多的是磁盘，还广泛用于CD－ROM、磁带、 扫描仪等设备。 SCSI总线上的设备分为启动设备和目标设备两大类。 启动设备是发命令的设备，目标设备是接收主机执行命令 的设备。在SCSI总线上的设备可以是启动设备，也可以 是目标设备，可以从一台磁盘读出数据写到另一台磁盘而 不用主机的过多干预，对总线上的所有设备来说，SCSI 总线操作不是主／从关系，而是一种双向对等关系。 SCSI总线具有较高的数据传输速率。异步传送时，速 率达到1．5MB／s；同步传送时。速率达4MB／s。它可 以挂接8台设备，但在任何时刻，只允许两台设备进行通 信。最快的SCSI速度可达160MB/s。 总线与接口标准
总线与接口标准
在间一时刻，总线上只能允许一对模块 进行传息交换。当有多个模块都要使用总 线进行信息传送时，只能采用分时方式， 一个接一个地轮换交替使用总线。即将总 线时间分成很多段，每段时间可以完成模 块之间一次完整的信息交换，通常称之为 一个数据传送周期或一个总线操作周期。
总线与接口标准
总线传输方式
总线与接口标准
STD总线
STD总线是1987年推出的用于工业控制 微型计算机的标准系统总域。它的高可靠 性、小板结构、高度模块化等优越的性能 在工业领域得到了广泛应用和迅速发展。 STD总线起初是8位微处理器为廉价模 块化总线结构使用而提供的技术规范。总 线上的信号通常来自微处理器，并经过缓 冲但不重新定时。这种总线结构简单，使 得某些模块依附于所选处理器的类型，能 支持多微处理器系统。
主板结构图
总线与接口标准
总线新技术
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍
数字ic中的总线、接口、协议相关书籍【引言】在数字集成电路（IC）领域，总线、接口和协议是三个关键概念。
为了帮助大家更好地理解这些概念，本文将介绍一些与之相关的书籍，并为大家提供阅读建议。
【数字IC中总线、接口、协议的基本概念】总线：数字IC中用于传输数据和控制信号的物理通道。
接口：连接两个不同设备或系统的部件，负责实现数据交换和控制。
协议：规定了设备之间通信的规则，包括数据格式、传输速率、时序等。
【相关书籍的分类与推荐】1.总线相关书籍- 《计算机体系结构：量化研究方法》（经典教材，讲述总线、接口、协议等相关内容）2.接口相关书籍- 《嵌入式系统接口设计与实现》（重点介绍嵌入式系统接口的设计与实现方法）3.协议相关书籍- 《计算机网络：自顶向下方法》（全面讲述计算机网络协议的的经典教材）【各书籍的内容概述及适用读者】1.《计算机体系结构：量化研究方法》- 内容概述：该书详细介绍了计算机体系结构的基本概念、设计方法和评估技术。
- 适用读者：本科生、研究生学习计算机体系结构的基本知识，以及对总线、接口、协议感兴趣的工程师。
2.《嵌入式系统接口设计与实现》- 内容概述：该书从实际应用出发，讲解了嵌入式系统接口的设计方法和实现技巧。
- 适用读者：嵌入式系统开发人员，以及对接口设计有一定兴趣的技术人员。
3.《计算机网络：自顶向下方法》- 内容概述：该书系统地介绍了计算机网络的基本原理、体系结构和协议技术。
- 适用读者：计算机网络初学者，以及对协议技术感兴趣的工程师和研究人员。
【总结与建议】了解数字IC中的总线、接口、协议对于工程师而言至关重要。
通过阅读以上书籍，您可以系统地学习这些概念的基本知识和应用技巧。
对于本科生和研究生来说，这些书籍是学习计算机系统和网络技术的好教材。
对于从事相关工作的工程师来说，这些书籍可以帮助您巩固基础知识，提高技术水平。
总之，阅读这些书籍将对您的学术和职业发展大有裨益。
第总线与接口标准
⒋ 电源和地线
电源和地线是总线中不可缺少的，它决定了 总线使用的电源种类，地线分布及用法
⒌ 备用线
备用线主要是留作功能扩充和用户的特殊要 求使用
二、总线的性能指标
⒈ 总线宽度
总线宽度是指一次可以同时传输数据的位数， 单位为位(bit) ⒉ 总线频率 它是指总线在每秒钟内能传输数据的次数， 单位为MHz。如ISA的总线频率为8MHz，而PCI 总线有33.3MHz、66.6MHz两种总线频率
11.2 几种典型总线及接口标准
在微机系统中，通常由多种总线构成。 如386主板板上常有ISA 总线和EISA总线， 486主板上常有ISA 总线和VESA总线， Pentium主板上常有ISA 总线和PCI总线， PⅡ、PⅢ主板常有ISA 总线、PCI总线和 AGP总线，而PⅣ主板上常有用PCI总线和 AGP总线，或称AGP接口标准等。微机系 统的一种总线层次结构图如图11－1所示
统总线上的地址信号SA0 SA19锁存
⑷ SBHE I/O 线，数据总线高字节允许信号。 SBHE 有效，表示数据总线上传输的是高字节数 据（SD8 SD15）
2.数据线
SD0~SD7和SD8~ SD15，双向。SD0 是最低有效位，SD15是最高有效位。 CPU既可以按字节传输，也可按字传输
⒊ 总线标准的一般特点
（1）总线标准的最重要特点是公用性。具有相同 总线的不同功能的模块都可以挂接到总线上，共 享总线，扩充性能好 （2）信号一般以并行方式传输，传输速率快
（3）一般在微机主板上以多个扩展插槽形式提供
（4）所定义的信号线种类齐全。一般都有分离的 数据线、地址线和控制线
二、总线的分类 (5类) ⒈ 片内总线 片内总线也称为CPU总线，它是位于微 处理器内部的总线，是ALU及各种寄存器等 功能单元之间的通路
微机总线和接口标准
自1970年美国DEC公司在其PDP11/20小型计算机上采用Unibus总线以来，随着计算机技术的迅速发展，推出了各种标准的、非标准的总线。
总线技术之所以能够得到迅速发展，是由于采用总线结构在系统设计、生产、使用和维护上有很多优越性。
概括起来有以下几点:·便于采用模块结构设计方法，简化了系统设计；·标准总线可以得到多个厂商的广泛支持，便于生产与之兼容的硬件板卡和软件；·模块结构方式便于系统的扩充和升级；·便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。
PC机从其诞生以来就采用了总线结构方式。
先进的总线技术对于解决系统瓶颈提高整个微机系统的性能有着十分重要的影响，因此在PC机二十多年的发展过程中，总线结构也不断地发展变化。
当前总线结构方式已经成为微机性能的重要指标之一。
在微机系统中除了采用总线技术外，还采用了标准接口技术，其目的也是为了便于模块结构设计,可以得到多个厂商的广泛支持，便于生产与之兼容的外部设备和软件。
接口一般是指主板和某类外设之间的适配电路，其功能是解决主板和外设之间在电压等级、信号形式和速度上的匹配问题。
因此不同类型的外设需要不同的接口，不同的接口是不通用的。
例如，硬盘和软盘驱动器的接口是不兼容的，因此不能在硬盘接口上接入软盘驱动器。
另一方面，由于目前的一些新型接口标准，如USB、IEEE1394等，允许同时连接多种不同的外设，因此也把它们称为外设总线。
此外，连接显示系统的新型接口AGP，由于习惯上的原因（原来的显示卡插入ISA或者PCI总线插槽中），也被称为AGP总线，但是实际上它应该是一种接口标准。
总线的分类首先我们来讨论总线的分类。
总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通路。
在微机系统中，有各式各样的总线。
这些总线可以从不同的层次和角度进行分类。
1.按相对于CPU或其它芯片的位置可分为：·片内总线·片外总线在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件ALU与控制部件之间传输数据所用的总线称为片内总线（即芯片内部的总线）；通常所说的总线(Bus)指片外总线，是CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口之间进行通讯的通路。
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一、ISA总线的主要特点（续）
⒊ ISA总线共有15个外部中断输入端， 其中保留3个没有用。另外还有7个DMA 通道
⒋ ISA总线是开放式总线结构，具备 了一定的多主控功能，即允许有多个主 控模块分时共享总线
2.数据线
SD0~SD7和SD8~ SD15，双向。SD0 是最低有效位，SD15是最高有效位。 CPU既可以按字节传输，也可按字传输
3.控制线
⑴ MEMR* 存储器读信号 (2)MEMW* 存储器写信号
SMEMR*、SMEMW* 存储器读写控制 (用于A0A19寻址的1M内存空间的访问）
(3)IOW* I/O写命令 (4)IOR* I/O读命令 (5)MEMCS16*、I/OCS16* ，存储器和I/O 16位片选信号 (6) OWS*，输入，零等待状态信号
二、总线的分类 (5类)(续二）
⒊ 通信总线
通信总线也叫外部总线，是微机系统之间或 微机系统与通信设备之间进行通信的一组信号线。 如串行通信采用的RS-232-C、RS-485总线，微机 与智能仪器之间通信采用的IEEE488、VXI总线以 及最近流行和正在迅速发展的用于微机与外部设 备之间进行通信的USB通用串行总线等。这些通 信总线的特点更符合接口标准的特点，因此，常 称为接口标准
⒈ 片内总线 片内总线也称为CPU总线，它是位于微
处理器内部的总线，是ALU及各种寄存器等 功能单元之间的通路
二、总线的分类 (5类)(续一）
⒉ 元件级ห้องสมุดไป่ตู้线
元件级总线也称为片间总线。该总线限制 在一块电路板内，它是实现板内各元器件相互 连接的信号线。片间总线通常包括地址线、数 据线和控制线等，是各种总线中速度最快、效 益最高、功能最直接的总线。一般指CPU引脚没 有经过组合、驱动隔离，而被直接引用的信号 线
⒈ 图形显示接口标准
支持图形显示卡的接口标准。如高速显示的 新型接口标准AGP
⒉ 传统串并行接口标准
它是微机系统中进行串行和并行输入输出的 端口。如RS-232-C、RS-485、I2C、IEEE1284） 等接口标准
⒊ 外存设备接口标准
支持硬盘、光盘、CD-ROM和磁带等存储介质 的接口标准，如IDE和SCSI接口标准
“10”号位置是指双绞以太网线接口，也称之为“RJ45接口”。这要主板集成了网卡才会提供的，它是用于网 络连接的双绞网线与主板中集成的网卡进行连接
二、接口标准的分类
接口标准的分类方法也较多，根据所连设 备的性质及功能，一般分为以下5种
图形显示接口标准 传统串并行接口标准 外存设备接口标准 通用外设接口标准 测试仪器接口标准
⒊ 总线标准的一般特点
（1）总线标准的最重要特点是公用性。具有相同 总线的不同功能的模块都可以挂接到总线上，共 享总线，扩充性能好 （2）信号一般以并行方式传输，传输速率快 （3）一般在微机主板上以多个扩展插槽形式提供 （4）所定义的信号线种类齐全。一般都有分离的 数据线、地址线和控制线
二、总线的分类 (5类)
二、总线的分类 (5类)(续五）
局部总线又可分专用局部总线、VL总 线（486机中采用）、PCI总线3种。其中 前两种已很少用或不用，目前微机系统 中的局部总线主要是指PCI总线，它是一 种先进的局部总线标准
11.1.2接口标准与接口标准的分类
一、基本概念
⒈ 接口
所谓接口就是微处理器与外围设备之间的 连接电路，它是两者之间进行信息交换时的必 要通路，不同的外设有不同的输入/输出接口 电路。例如，键盘输入有键盘接口电路，CRT 显示器有显示器输出接口电路，打印机也有打 印输出接口电路等等
第11章 总线与接口标准
教学目的和要求
通过本章的学习，使学生掌握微机总 线和接口标准的基本概念，掌握主要总线 及主要接口的性能指标和特点。熟悉RS232C串行通信接口标准，为今后开发RS232C串行通信奠定良好的基础。了解PCI 总线和通用外设接口标准USB的基本知识
总线与接口标准
重点
❖ 总线与接口标准的基本概念 ❖ PCI总线等几种典型总线 ❖ RS-232C串行通信接口及通用外设接 口标 准USB的基础知识
总线与接口标准 难点
❖ PCI总线结构 ❖ USB的系统组成、传输类型、交换的包 格式 ❖ 其他总线的组成与原理
11.1 总线和接口标准的基本概念
11.1.1总线的基本概念与分类
一、基本概念
⒈ 总线
总线是指一组进行互连和传输信息的信号线， 这组信号线一般都包括地址线、数据线、控制线、 电源线等几种信号线。微型机系统所使用的芯片 内部、电路插件板元器件之间、系统各插件板之 间、系统与系统之间的连线，都由各自的总线把 各部分组织起来，从而组成一个能彼此传输信息 和对信息进行加工处理的整体
一、总线的组成
总线按信号类型或功能一般可分为以下五种 ⒈ 数据总线
数据总线一般为双向三态，用来传输数据，数 据总线的宽度（位数）反映了总线传输数据的速率 ⒉ 地址总线
地址总线一般为单向三态，用来传输地址信息， 地址线的位数决定了微机系统的寻址范围
⒊ 控制总线
控制总线用来传输控制或状态信号。它根据使用条件 不同，有的为单向，有的为双向传输，有的是三态， 有的是非三态。控制总线代表了总线的控制能力
⒉ 接口标准
接口标准是指外设接口的规范和定义， 它涉及外设接口的信号线定义、传输速率、 传输方向、拓朴结构、电气和机械特性等 方面
⒊ 接口标准的一般特点
（1）接口标准的最大特点是专用性，一般情况下 是一种接口只连接一类设备，不能混用 （2）一般在机箱外，以插头或插座形式提供 （3）信号传输形式既有并行传输又有串行传输 （4）定义信号线较少，且种类不多
二、ISA总线信号及ISA插座
ISA总线98根线分成7类 地址线 数据线 总线周期控制线 总线控制线 中断信号线 DMA信号线 电源线
ISA插座和信号分布图
1.地址线
⑴ SA0 SA19 和LA17 LA 23 (O) SA0 SA19为地址 总线0 19位，是可锁存的地址信号，LA17 LA23 为地址总线17 23位，是非锁存信号。地址信号 用于寻址存储器和I/O设备。SA0 SA19加上LA17 LA23，允许寻址多达16MB存储空间
“7”号和“9”号位置都是USB接口。它也是一种串行接 口，目前最新的标准是2.0版，理论传输速率可达480MB/s。 目前许多上设都采用这种设备接口，如Modem、打印机、 扫描仪、数码相机等。它的优点就是数据传输速率高、支 持即插即用、支持热拨插、无需专用电源、支持多设备无 PC独立连接等
“8” :IEEE 1394接口，1.6GB/s的传输速率。即插即 用、热拨插。使用费比较高，目前仍受到许多限制，只是 在一些高档设备中应用普遍，如数码相机、高档扫描仪等
在微机系统中，通常由多种总线构成。 如386主板板上常有ISA 总线和EISA总线， 486主板上常有ISA 总线和VESA总线， Pentium主板上常有ISA 总线和PCI总线， PⅡ、PⅢ主板常有ISA 总线、PCI总线和 AGP总线，而PⅣ主板上常有用PCI总线和 AGP总线，或称AGP接口标准等。微机系 统的一种总线层次结构图如图11－1所示
⒉ 总线标准
总线标准是指国际工业界正式公布或推 荐的把各种不同的模块组成微机系统时必 须遵守的规范。具体来讲，它是指芯片之 间，插件板之间及微机系统之间，通过总 线进行连接和传输信息时，应遵守的一些 协议和规范
总线标准一般包括硬件和软件两方面 的内容。硬件方面主要有总线的信号线 定义、时钟频率、系统结构、仲裁及配 置、电气规范、机械规范等方面的内容， 软件方面主要有总线协议、驱动程序和 管理程序等。总线标准为微型机系统中 各模块的互连提供了一个统一的标准， 为接口的软、硬件设计者和开发应用者 提供了方便
⒍ DMA信号线
⑴ DRQ0~ DRQ3、DRQ5~ DRQ7，输入 ⑵ DACK0*~ DACK3* ， DAK5* ~ DAK7* ， 输出，DMA响应信号，用来响应DMA请求。低电 平有效 ⑶ T/C，计数结束信号 ，输出。在任何一个 DMA通道的终点计数计满时发出此脉冲
微机系统的一种总线层次结构图
11.2.1 PC/XT总线和ISA总线
PC/XT总线是最早的PC机的系统总 线，是IBM公司于1981年推出的基于准 16位机PC/XT的总线，也称PC总线， PC/XT总线支持8位数据传输和20位地 址寻址空间
一、ISA总线的主要特点
⒈ ISA总线是16位的总线，可以只用低8位数据 线：当作8位数据线使用时，只用其前62个引 脚，此时，它有8位数据线，20位地址线；当 作16位数据线使用时，用到全部98个引脚， 此时，它有16位数据线，24位地址线
⒋ 通用外设接口标准
支持多种新型外设的通用型接口标准。如 USB、IEEE1394等，如前所述，它们常被叫做外 设总线是因为这些接口标准已经具备了总线的 一些特征，还具有一些网络特性
⒌ 测试仪器接口标准
提供和一些测试仪器仪表相连接的接口标 准。如IEEE-488和VXI接口标准
11.1.3总线的组成及性能指标
⑵ AEN 地址允许信号，输出。此信号用来在DMA期 间禁止I/O端口的地址译码。AEN信号有效，表示 DMA控制器正在控制系统总线，进行DMA传输。此 时CPU放放弃了总线控制权，用AEN信号来禁止I/O 端口的地址译码
⑶ BALE 地址锁存允许信号，输出。它由总线 控制器8288提供，可用BALE信号的下降沿将系 统总线上的地址信号SA0 SA19锁存 ⑷ SBHE I/O线，数据总线高字节允许信号。 SBHE有效，表示数据总线上传输的是高字节数 据（SD8 SD15）