任何一个微处理器都要与必定数量的部件和外围设备衔接,但假如将各部件和每一种外围设备都别离用一组线路与CPU直接衔接,那么连线将会扑朔迷离,乃至难以完成。为了简化硬件电路规划、简化体系结构,常用一组线路,装备以恰当的接口电路,与各部件和外围设备衔接,这组共用的衔接线路被称为总线。选用总线结构便于部件和设备的扩大,特别拟定了一致的总线标原则简略使不同设备间完成互连。
微机中总线一般有内部总线、体系总线和外部总线。内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;而体系总线是微机中各插件板与体系板之间的总线,用于插件板一级的互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,经过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。
别的,从广义上说,计算机通讯方法能够分为并行通讯和串行通讯,相应的通讯总线被称为并行总线和串行总线。并行通讯速度快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;而串行通讯速率虽低,但在数据通讯吞吐量不是很大的微处理电路中则显得愈加简易、便利、灵敏。串行通讯一般可分为异步方法和同步方法。
跟着微电子技能和计算机技能的开展,总线技能也在不断地开展和完善,而使计算机总线技能品种繁复,各具特色。下面仅对微机各类总线中现在比较盛行的总线技能别离加以介绍。
一、内部总线
1.I2C总线
I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通讯操控领域广泛选用的一种新式总线规范。它是同步通讯的一种特别方法,具有接口线少,操控方法简化,器材封装方法小,通讯速率较高级长处。在主从通讯中,能够有多个I2C总线器材一起接到I2C总线上,经过地址来辨认通讯目标。
2.SPI总线
串行外围设备接口SPI(serialperipheralinterface)总线技能是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司出产的绝大大都MCU(微操控器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功用很强,所以,与SPI有关的软件就适当简略,使CPU有更多的时刻处理其他业务。
3.SCI总线
串行通讯接口SCI(serialcommunicationinterface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通讯接口UART,与MCS-51的异步通讯功用根本相同。
4.CAN总线
归于现场总线的领域,它是一种有用支撑分布式操控或实时操控的串行通讯网络。较之现在许多RS-485根据R线构建的分布式操控体系而言,根据CAN总线的分布式操控体系在以下方面具有显着的优越性。只要2根线与外部相连,并且内部集成了过错勘探和办理模块。
二、体系总线
1.ISA总线
ISA(industrialstandardarchitecture)总线规范是IBM公司1984年为推出PC/AT机而树立的体系总线规范,所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展,以习惯8/16位数据总线要求。它在80286至80486年代运用十分广泛,以至于现在飞跃机中还保存有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚。
2.EISA总线
EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线规范。它是在ISA总线的根底上运用双层插座,在本来ISA总线的98条信号线上又添加了98条信号线,也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在有用中,EISA总线彻底兼容ISA总线信号。
3.VESA总线
VESA(videoelectronicsstandardassociation)总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种部分总线,简称为VL(VESAlocalbus)总线。它的推出为微机体系总线体系结构的改造奠定了根底。该总线体系考虑到CPU与主存和Cache的直接相连,一般把这部分总线称为CPU总线或主总线,其他设备经过VL总线与CPU总线相连,所以VL总线被称为部分总线。它界说了32位数据线,且可经过扩展槽扩展到64位,运用33MHz时钟频率,最大传输率达132MB/s,可与CPU同步作业。是一种高速、高效的部分总线,可支撑386SX、386DX、486SX、486DX及飞跃微处理器。
4.PCI总线
PCI(peripheralcomponentinterconnect)总线是当时最盛行的总线之一,它是由Intel公司推出的一种部分总线。它界说了32位数据总线,且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小,其功用比VESA、ISA有极大的改进,支撑突发读写操作,最大传输速率可达132MB/s,可一起支撑多组外围设备。PCI部分总线不能兼容现有的ISA、EISA、MCA(microchannelarchitecture)总线,但它不受制于处理器,是根据飞跃等新一代微处理器而开展的总线。
5.CompactPCI
以上所罗列的几种体系总线一般都用于商用PC机中,在计算机体系总线中,还有另一大类为习惯工业现场环境而规划的体系总线,比方STD总线、VME总线、PC/104总线等。这儿仅介绍当时工业计算机的抢手总线之一——CompactPCI。
CompactPCI的意思是“坚实的PCI”,是当今第一个选用无源总线底板结构的PCI体系,是PCI总线的电气和软件规范加欧式卡的工业拼装规范,是当今最新的一种工业计算机规范。CompactPCI是在本来PCI总线根底上改造而来,它运用PCI的长处,供给满意工业环境运用要求的高性能中心体系,一起还考虑充分运用传统的总线产品,如ISA、STD、VME或PC/104来扩大体系的I/O和其他功用。
三、外部总线
1.RS-232-C总线
RS-232-C是美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustryAssociation)拟定的一种串行物理接口规范。RS是英文“引荐规范”的缩写,232为标识号,C表明修正次数。RS-232-C总线规范设有25条信号线,包含一个主通道和一个辅佐通道,在大都情况下首要运用主通道,关于一般双工通讯,仅需几条信号线就可完成,如一条发送线、一条接纳线及一条地线。RS-232-C规范规则的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C规范规则,驱动器答应有2500pF的电容负载,通讯间隔将受此电容约束,例如,选用150pF/m的通讯电缆时,最大通讯间隔为15m;若每米电缆的电容量减小,通讯间隔能够添加。传输间隔短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能按捺共模搅扰等问题,因而一般用于20m以内的通讯。
2.RS-485总线
在要求通讯间隔为几十米到上千米时,广泛选用RS-485串行总线规范。RS-485选用平衡发送和差分接纳,因而具有按捺共模搅扰的才能。加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在千米以外得到康复。RS-485选用半双工作业方法,任何时候只能有一点处于发送状况,因而,发送电路须由使能信号加以操控。RS-485用于多点互连时十分便利,能够省掉许多信号线。运用RS-485能够联网构成分布式体系,其答应最多并联32台驱动器和32台接纳器。
3.IEEE-488总线
上述两种外部总线是串行总线,而IEEE-488总线是并行总线接口规范。IEEE-488总线用来衔接体系,如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。它依照位并行、字节串行双向异步方法传输信号,衔接方法为总线方法,仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元,但总线上最多可衔接15台设备。最大传输间隔为20米,信号传输速度一般为500KB/s,最大传输速度为1MB/s。
4.USB总线
通用串行总线USB(universalserialbus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom等7家国际闻名的计算机和通讯公司一起推出的一种新式接口规范。它根据通用衔接技能,完成外设的简略快速衔接,到达便运用户、降低成本、扩展PC衔接外设规模的意图。它能够为外设供给电源,而不像一般的运用串、并口的设备需求独自的供电体系。别的,快速是USB技能的杰出特色之一,USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,并且USB还能支撑多媒体。