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1、计算机硬件技术基础,主讲：焦明海 东北大学计算中心,第六章 总 线,6.1 IBM PC总线 6.2 ISA 总线 6.3 PCI 总线 6.4 STD 总线 6.5 RS-232C 总线 6.6 CAN 总线,IBM PC的I/O通道是系统总线的扩充，IBM PC/XT个人计算机上采用的微型计算机总线，称为XT总线。根据总线的要求，硬件厂商制作与要求相匹配的插件板(或者是主板)。这一规范称为IBM PC总线标准。 主板上具有5个功能区：处理器子系统、ROM子系统、RAM子系统、各种I/O适配器(模板)插槽和I/O通道支持部件。 PC/XT中有8个62引脚的扩展槽，扩展槽上可以插入不同功能的插
2、件板。,6.1 IBM PC总线,1、数据线(8根) D7D0双向数据线，D0最低有效位，D7最高有效位。,按照功能分为5类：,6.1 IBM PC总线,2、地址线(20根) A19A0地址线，输出信号，A0最低位，A19最高位。,3、控制线(21根) ALE:地址锁存，输出信号，ALE高电平有效，无效时锁存地址。,IRQ2IRQ7:中断请求信号，由I/O设备直接送到中断控制器8259A。 IOR:I/O读控制输出信号。 IOW:I/O写控制，输出信号。 MEMR:存储读控制，输出信号。 MEMW:存储写控制，输出信号。 DRQ1DRQ3:DMA请求，输入信号。信号接到系统板的8237-5DM
3、A控制器。信号由外设接口发出。 DACK0DACK3:DMA请求响应，输出信号。 AEN:地址允许输出信号。 TC:计数结束输出信号。,6.1 IBM PC总线,RESET DRV:系统复位输出信号。 4、状态线(2根) I/O CH RDY:I/O通道准备就绪输入信号，用来延长总线周期。 I/O CH CK:I/O通道检查输入信号，检查奇/偶校验信息。 5、辅助线和电源线(11根) OSC:晶体振荡输出信号。 CLK:系统时钟输出信号。 CARD SLCTD:查件板选中输入信号。,6.1 IBM PC总线,ISA(Industry Standard Architecture,工业标准总线)：
4、在8位PC总线基础上扩展而成的16位总线体系结构。,6.2 ISA 总线,ISA总线在PC/XT总线基础上增加了1个36线插座。增加了数据线宽度和寻址空间，还加强了中断处理和DMA传输能力。 ISA板卡由长短两个插口，长插口有62个引脚，以A1A31和B1B31分列于板的两面；短插口有36个引脚，以C1C18和D1D18分列于板的两面。总共为98个引脚。,PCI (Periphearal Component Interconnect)总线：外围部件互连总线。,6.3 PCI 总线,PCI总线系统的结构图：,PCI局部总线控制器。一些高速外设，例如磁盘控制器可以通过PCI局部总线直接挂在CPU总
5、线上，使之与高速的CPU总线相匹配。 桥连器实际上是一个总线转换部件，其功能是连接两条计算机总线，PCI规范中，提出了三种桥的设计 。 (1)主桥:CPU至PCI的桥。 (2)标准总线桥:PCI至标准总线(如ISA、EISA)之间的桥。 (3)PCI桥:在PCI与PCI之间的桥。 主桥称为北桥(North Bridge)；其它的桥称为南桥(South Bridge)。,6.3 PCI 总线,PCI总线是奔腾处理器的高性能局部总线，主要特点： (1)运行速度快，可扩展性好 支持多种外围设备，与CPU和时钟频率无关。 (2)兼容性好，稳定可靠 可与ISA、EISA总线兼容。PCI的插卡通用。 (3
6、)保证“即插即用”功能的实现 任何扩展卡插入系统即可工作，不需设置参数。 (4)规范标准严格 PCI总线对协议、时序、负载、电性能和机械性能指标都有严格的规定。,6.3 PCI 总线,6.4 STD总线,STD总线(Standard bus)是美国PROLOG公司于1978年宣布的一种工业标准微机总线。其特点为： (1)高可靠性 STD总线模板上的元器件都经过严格的检验和测试。能够适应工业控制现场的震动、灰尘、高温、有害气体和各种电磁干扰。 (2)小板结构，开放式组态 小板上元器件少，标准尺寸小。 STD总线提供开放式的结构，根据模块拼装需要的控制系统。 设计标准，信号流和数据流总线驱动，最短
7、途径。,(3)兼容式的总线结构 该总线支持Intel公司80/85系列、Motorola公司68系列、Zilog公司的Z80系列和国家半导体公司的NSC800系列。 (4)产品配套、功能齐全 STD总线产品拥有各种工业控制所需的功能模板。 (5)STD软件的开发环境 STD DOS是由STD总线的硬件和MS DOS固化操作系统组成的开发系统，在此系统下进行功能开发。,6.4 STD总线,1、模块化设计 STD总线连接器和引出脚可装在一块母板上，该母板允许任何一种模板插在其任一插槽上，构成不同的工业控制机。 2、 STD总线规范 STD总线规范对模板的尺寸、总线连接器和引脚分配、信号定义和电气标
8、准均做了规定。引脚的分配和电气标准如下： (1)总线引脚分配 STD总线一共有56根，可分为5个功能组：,6.4 STD总线,STD总线一共有56根，可分为5个功能组： 逻辑电源线 6根，引脚16； 数据总线 8根，引脚714；8位、双向三态。 地址总线 16根，引脚1530；16位、三态。 控制总线 22根，引脚3152； 辅助电源线 4根，引脚5356； 主要引脚说明： 控制总线分为5个部分：存储器和I/O控制；外设定时；时钟和复位；中断和总线控制；串行优先级联。,6.4 STD总线,EIA RS-232C是电子工业协会(Electronics Industry Association)标
9、准的简称。它是微型计算机系统中常用的外部总线接口，采用串行通信接口标准。用于数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的接口。 举例： 调制解调器(MODEM)属于DCE. 网络结点设备如主计算机、通信处理机等属于DTE.,6.5 RS-232C 总线,1. 机械特性 对接插件的几何尺寸、引线排列、锁定装置的规定。 2. 电气特性 三种标准： (1)RS-232C. (2)RS-423A. (3)RS-422A. 3. 功能特性 RS-232标准采用25芯的D型插头座。25个引脚都是标准引脚。,6.5.1 RS-232C总线标准,RS-232C的接口信号引脚说明,6.5.1 RS-23
10、2C总线标准,6.5.2 RS-232C串行接口应用举例,两台PC通过RS-232C进行串行通信，需要6、7根线，其中一些线作为数据传送的控制信号。,PC1,PC2,CAN (Controller Area Network)总线是一种现场总线。它以多方式工作，网络上任意一个结点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他结点发送信息。 1. CAN的工作原理 当CAN总线上的一个结点发送数据时，它以报文形式广播给网络中的所有结点。 每组报文开头的11位字符为标示符，定义报文的优先级。,6.6 CAN总线,发送和接收报文CAN芯片根据协议组织数据并检测。 CAN总线是一种面向内容的编址方案，很容易建立高水准的控制系统并灵活配置。 2. 总线分配方法 按时间表分配 按需要分配,6.6 CAN总线,