总线的概念

总线的概念

所谓总线，就是单片机连接扩展器件的一组公共信号线，按其功能通常把这些总线分为三组，即地址总线、数据总线和控制总线。每组总线由若干条导线组成，具体数目根据功能决定，一般地址总线的数量最多，数据总线固定为8根。

1 . 地址总线（Address Bus，简称AB）

地址总线用于传送单片机发出的地址信号，以便对号入座地对ROM、RAM 及I/O口进行选择，以选中相应的单元（字节），然后才能对它进行操作。地址总线的传输是单向的，即只能由单片机向外发出地址信号。地址总线数目决定着可以直接访问的存储单元的数目，例如10条地址线组成的地址总线，可以访问1K的外部ROM和RAM存储单元，每增加一条线，可访问空间翻一番。MCS-51系列单片机最多可以构造16条地址线，也就访问64K的存储空间，对于单片机来说，64K将是一个很大的数目了。

2 . 数据总线（Data Bus，简称DB）

数据总线是用于单片机与外部存储器之间或单片机与外部I/O口之间进行数据传送的一组信号线，单片机系统数据总线的数目，与单片机字长是一致的，都是8位，所以数据总线也就是8条。数据总线是双向的，既可以由单片机向外部输出数据，也可以由外部向单片机输入数据。

3 . 控制总线（Control Bus，简称CB）

控制总线是单片机发出的一组控制命令信号线，是单片机决定对外部器件作什么操作的命令线。一般说来，控制总线是单向的，是单片机向外部发出的。

总线结构是计算机的主要结构之一，采用了总线结构的形式，大为降低了计算机的复杂程度，提高了计算机的可靠性，增加了系统的灵活性，使的系统规范化，方便了系统其他部件的接入，使扩展变得更加容易。

总线的概念

总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

工作原理

当总线空闲(其他器件都以高阻态形式连接在总线上)且一个器件要与目的器件通信时，发起通信的器件驱动总线，发出地址和数据。其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到(或能够收到)与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送器件完成通信，将总线让出(输出变为高阻态)。

总线的分类

总线按功能和规范可分为三大类型:[1]

(1) 片总线(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。

(2) 内总线(Internal Bus, I-Bus)

又称系统总线或板级总线，是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU 模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。

(3) 外总线(External Bus, E-Bus)

又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路，如EIA RS-232C、IEEE-488等。

其中的系统总线，即通常意义上所说的总线，一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus)和控制总线CB(Control Bus)。

有的系统中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一些时刻表示地址;而有的系统是分开的。51系列单片机的地址总线和数据总线是复用的，而一般PC中的总线则是分开的。

“数据总线DB”用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把C PU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。例如Intel 8086

微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。

“地址总线AB”是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O 端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。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8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为2^16=6 4KB，16位微型机(个人觉得很有必要解释下x位处理器的意思：一个时钟周期内微处理器能处理的位数(1 、0)多少，即字长大小)的地址总线为20位，其可寻址空间为2^20=1MB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2^n字节。

“控制总线CB”用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的，如读/写信号，片选信号、中断响应信号等;也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。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。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。

按照传输数据的方式划分，可以分为串行总线和并行总线。串行总线中，二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件;并行总线的数据线通常超过2根。常见的串行总线有SP I、I2C、USB及RS232等。

按照时钟信号是否独立，可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据，而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。SPI、I2C是同步串行总线，RS232采用异步串行总线。

计算机中的总线

a.主板的总线

在计算机科学技术中，人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。计算机总线的种类很多，前端总线的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表示，是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。

b.硬盘的总线

一般有SCSI、ATA、SATA等几种。SATA是串行ATA的缩写，为什么要使用串行ATA就要从PATA——并行ATA的缺点说起。我们知道ATA或者说普通IDE硬盘的数据线最初就是4 0根的排线，这40根线里面有数据线、时钟线、控制线、地线，其中32根数据线是并行传输的(一个时钟周期可以同时传输4个字节的数据)，因此对同步性的要求很高。这就是为什么从PATA-66(就是常说的DMA66)接口开始必须使用80根的硬盘数据线，其实增加的这40根全是屏蔽用的地线，而且只在主板一边接地(千万不要接反了，反了的话屏蔽作用大大降低)，有了良好的屏蔽硬盘的传输速度才能达到66MB/s、100MB/s和最高的133MB/s。但是在PATA-133之后，并行传输速度已经到了极限，而且PATA的三大缺点暴露无遗：信号线长度无法延长、信号同步性难以保持、5V信号线耗电较大。那为什么SCSI-320接口的数据线能达到320MB/s的高速、而且线缆可以很长呢?你有没有注意到SCSI的高速数据线是“花线”?