第03章 計算機(jī)總線技術(shù)

第3章

計算機(jī)總線技術(shù)2/4/20231計算機(jī)控制技術(shù)第3章計算機(jī)總線技術(shù)總線的基本概念內(nèi)部總線外部總線現(xiàn)場總線2/4/20232計算機(jī)控制技術(shù)3.1總線的基本概念本節(jié)主要內(nèi)容總線的基本概念總線的主要性能指標(biāo)總線的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范總線控制與總線傳輸2/4/20233計算機(jī)控制技術(shù)總線2/4/20234計算機(jī)控制技術(shù)3.1總線的基本概念

總線就是一組信號線的集合，它定義了各引線的信號、電氣和機(jī)械特性，使計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各部件之間以及外部的各系統(tǒng)之間建立信號聯(lián)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和通信。規(guī)定了各引線的信號、時序、電氣和機(jī)械特性為計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部件、各模塊之間或計算機(jī)各系統(tǒng)之間提供了標(biāo)準(zhǔn)的公共信息通路采用總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、生產(chǎn)的計算機(jī)模板和設(shè)備具有很強(qiáng)的兼容性總線的定義總線的特點2/4/20235計算機(jī)控制技術(shù)按照總線內(nèi)部信息傳輸?shù)男再|(zhì)，總線可分為3.1.1總線的分類數(shù)據(jù)總線(DB):

用于傳送數(shù)據(jù)信息地址總線(AB):用于傳送地址信息控制總線(CB):用戶傳遞控制信息電源總線(PB):用于向系統(tǒng)提供電源2/4/20236計算機(jī)控制技術(shù)按照總線在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的層次位置，總線可分為3.1.1總線的分類（續(xù)）片內(nèi)總線(On-ChipBUS)在集成電路的內(nèi)部，用來連接各功能單元的信息通路

內(nèi)部總線（InternalBus)用于計算機(jī)內(nèi)部模塊（板）之間通信外部總線（ExternalBus)

用于計算機(jī)之間或計算機(jī)與設(shè)備之間通信2/4/20237計算機(jī)控制技術(shù)3.1.1總線的分類（續(xù)）片內(nèi)總線：在集成電路的內(nèi)部，用來連接各功能單元的信息通路受芯片面積及引腳數(shù)限制，片內(nèi)總線多采用單總線結(jié)構(gòu)，這有利于芯片集成度和成品率的提高，對于內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送速度要求較高的，也可采用雙總線或三總線結(jié)構(gòu)

ASIC(ApplicationSpicecificIntegratedCircuit，專用集成電路)技術(shù)的出現(xiàn)，用戶可按照自己要求，借助于適當(dāng)?shù)腅DA工具，設(shè)計自己的芯片2/4/20238計算機(jī)控制技術(shù)內(nèi)部總線是計算機(jī)系統(tǒng)中重要的總線，平常所說的微機(jī)總線就是指系統(tǒng)總線，如STD總線、ISA總線、PCI總線等按功能可分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB、控制總線CB、和電源總線PB3.1.1總線的分類（續(xù)）內(nèi)部總線：系統(tǒng)總線或板級總線2/4/20239計算機(jī)控制技術(shù)數(shù)據(jù)總線D：用于傳遞數(shù)據(jù)信息總線寬度：數(shù)據(jù)信號線的根數(shù)。 決定設(shè)備獲得最大性能 影響計算機(jī)系統(tǒng)性能地址總線寬度：地址線的根數(shù) 決定直接尋址能力 避免IO地址與內(nèi)存地址的重疊地址總線A：用于傳遞地址信息控制總線C：用于傳遞各種控制信息包括控制、時序和中斷信號線，決定總線性能好壞電源總線P：提供電源2/4/202310計算機(jī)控制技術(shù)計算機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或計算機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)之間信息通路3.1.1總線的分類（續(xù)）外部總線

RS232總線、RS485總線、IEEE488總線外部總線標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械要素：插件型號和電纜線電氣要素：電平和時序功能要素：控制功能、管理能力、編碼規(guī)則2/4/202311計算機(jī)控制技術(shù)計算機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖3.1.1總線的分類（續(xù)）2/4/202312計算機(jī)控制技術(shù)根據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸方式，總線可分為并行總線：每個信號都有自己的信號線傳輸速度快、接口簡單使用電纜線數(shù)多串行總線：多個信號復(fù)用少量信號線電纜線數(shù)少，便于遠(yuǎn)距離傳播

信號傳輸慢，接口復(fù)雜3.1.1總線的分類（續(xù)）2/4/202313計算機(jī)控制技術(shù)3.1.2總線主要性能指標(biāo)又稱總線傳輸率，表示在總線上每秒傳輸字節(jié)的多少，單位是MB/S。影響總線傳輸率的因素有總線寬度、總線頻率等。一般:

總線帶寬(MB/s)=1/8×總線寬度×總線頻率總線頻率即總線工作時鐘頻率，單位為MHz，它是影響總線傳輸速率的重要因素之一。總線寬度又稱總線位寬，是總線可同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。顯然，總線的寬度越大，它在同一時刻就能夠傳輸更多的數(shù)據(jù)。總線帶寬2/4/202314計算機(jī)控制技術(shù)表明總線擁有多少信號線，是數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線的總和。信號線數(shù)與總線性能不成正比，但一般與復(fù)雜度成正比。同步方式分為同步方式和異步方式。同步方式下，總線上主模塊與從模塊進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間是固定的，嚴(yán)格按照系統(tǒng)時鐘來進(jìn)行模塊間的傳輸操作，異步方式則通過握手實現(xiàn)總線復(fù)用采用多路復(fù)用技術(shù)，可以減少總線的數(shù)目。信號線數(shù)總線控制方式包括傳輸方式、仲裁方式、中斷分配、設(shè)備自動配置等。2/4/202315計算機(jī)控制技術(shù)幾種微型計算機(jī)總線性能參數(shù)

名稱ISA(PC-AT)EISASTDMCAPCI適用機(jī)型80286,386,486系列機(jī)386,486,586IBM系列機(jī)Z-80，IBM-PC系列機(jī)IBM個人機(jī)與工作站586個人機(jī),PowerPC,Alpha工作站最大傳輸率8MB/s33MB/s2MB/s33MB/s133MB/s總線寬度8/16位32位8/16位32位32位總線頻率8MHz8.33MHz2MHz10MHz20～33MHz同步方式半同步同步同步異步同步地址寬度2432243232/64負(fù)載能力86無限制無限制3信號線數(shù)981435610912064位擴(kuò)展不可無規(guī)定不可可可2/4/202316計算機(jī)控制技術(shù)3.1.3總線的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范總線標(biāo)準(zhǔn)所謂總線標(biāo)準(zhǔn)就是對系統(tǒng)總線的插座尺寸、引線數(shù)目、信號和時序所作的統(tǒng)一規(guī)定總線標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下幾方面的特性機(jī)械特性：規(guī)定模板尺寸、插頭、連接器的形狀、尺寸等規(guī)格位置電氣特性：規(guī)定信號的邏輯電平、最大額定負(fù)載能力、信號傳遞方向及電源電壓等功能特性：規(guī)定每個引腳名稱、功能、時序及適用協(xié)議時間特性：規(guī)定總線中的任一根線在什么時間內(nèi)有效

2/4/202317計算機(jī)控制技術(shù)3.1.3總線的模板化結(jié)構(gòu)模板化結(jié)構(gòu)按功能劃分計算機(jī)的各個部件，并按總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計成由總線連接的模板結(jié)構(gòu)：CPU主板、RAM/ROM存儲板、A/D、D/A、DI、DO等模板化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點增加計算機(jī)系統(tǒng)的通用性、靈活性、開放性、擴(kuò)展性和可靠性為系統(tǒng)的維修提供了方便2/4/202318計算機(jī)控制技術(shù)3.1.4總線控制與總線傳輸總線控制設(shè)備按有無控制功能可分為主設(shè)備和從設(shè)備主設(shè)備對設(shè)備有控制權(quán)，從設(shè)備只能接收數(shù)據(jù)只有獲得總線使用權(quán)的主設(shè)備才能傳送數(shù)據(jù)總線可能同時會有多個設(shè)備申請占用總線，為保證某一時刻只能有一個設(shè)備獲得總線使用權(quán)，需設(shè)置設(shè)備優(yōu)先級總線判優(yōu)控制可分為集中式和分布式兩種集中式將控制邏輯集中在一處（如CPU），常用鏈?zhǔn)讲樵?、定時查詢、獨(dú)立請求等方式。

2/4/202319計算機(jī)控制技術(shù)3.1.4總線控制與總線傳輸總線傳輸總線上的數(shù)據(jù)在主模塊的控制下進(jìn)行傳送?？偩€在完成一次傳輸周期時，一般可分為四個階段 由需要使用總線的主模塊(或主設(shè)備)提出申請，經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)決定在下一傳輸周期是否能獲得總線使用權(quán)；取得了使用權(quán)的主模塊，通過總線發(fā)出本次打算訪問的從模塊(或從設(shè)備)的存儲地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令，啟動參與本次傳輸?shù)膹哪K；主模塊和從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線流入目的模塊；主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線使用權(quán)。申請分配階段尋址階段數(shù)據(jù)傳輸階段結(jié)束階段2/4/202320計算機(jī)控制技術(shù)3.2內(nèi)部總線

STD總線

PC系列總線本節(jié)主要內(nèi)容2/4/202321計算機(jī)控制技術(shù)1978年美國PRO-LOG公司推出的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)微型計算機(jī)總線，STD是STANDARD縮寫1987年，被定名為IEEE961，1989年開發(fā)出STD32 STD總線起初設(shè)計為可用于64K存儲空間的8位總線，后發(fā)展成可用于尋址16M空間的16位總線3.2.1STD總線STD總線的特點：56根并行總線，采用小模板結(jié)構(gòu),尺寸為165×114mm模塊化的總體設(shè)計布局開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兼容式總線結(jié)構(gòu)，擁有豐富的I/O功能，廣泛適用于工業(yè)控制小模板結(jié)構(gòu)，模板尺寸小,可減少沖擊和震動的影響2/4/202322計算機(jī)控制技術(shù)56根并行總線都有明確的定義，按功能可分為五類(1)邏輯電源線6根(引線1～6)(2)數(shù)據(jù)總線8根(引線7～14)(3)地址總線16根(引線15～30)(4)控制總線22根(引線31～52)(5)輔助電源線4根(引線53～56)STD總線的信號分配2/4/202323計算機(jī)控制技術(shù)總線低位地址A0～A12直接連接到各存儲器芯片STD總線與存儲器連接方法高位地址A13～A15用來選片（可選64K基本存儲器，通過擴(kuò)展，可增至128K）2/4/202324計算機(jī)控制技術(shù)地址碼的低位字節(jié)連接到總線譯碼器,形成6根選板信號和2根選口信號,選通I/O端口工作STD總線與I/O的連接方法（可選256個口，擴(kuò)展后可增至512個口）2/4/202325計算機(jī)控制技術(shù)ISA總線MCA：微通道體系結(jié)構(gòu)EISA總線PCI局部總線3.3.2PC系列總線2/4/202326計算機(jī)控制技術(shù)最早的PC總線-----S1001975年，一家位于美國新墨西哥鎮(zhèn)，名為MITS的公司，由EdRoberts以8080微處理器設(shè)計安裝了全球第一臺PC-Altair單板機(jī)系統(tǒng)。正如世界上許多重大發(fā)明人們在其必然性之后總是談?wù)撈渑既恍砸粯?，PC總線的出現(xiàn)也有偶然性：這個全球第一臺PC不幸在運(yùn)輸中丟失，Roberts只好重新開始設(shè)計，正是他利用了面向總線技術(shù)，較快回憶起并重新做出Altair，在其結(jié)構(gòu)中，制成了全球第一條PC擴(kuò)展總線，當(dāng)把Altair總線推向世界并被制造商接受后，便有了一個名字：S100，后來基于S100型總線得到了IEEE認(rèn)可，被命名為IEEE696總線標(biāo)準(zhǔn)。1981年，IBM公司推出PC／XT總線

3.3.2PC系列總線2/4/202327計算機(jī)控制技術(shù)PC系列總線的發(fā)展2/4/202328計算機(jī)控制技術(shù)技嘉965P-DS3CPU種類：Core2Extreme/賽揚(yáng)D/奔騰4/Core2Duo/PentiumD總線頻率

：FSB1333MHz顯卡插槽

：PCI-E16XPCI插槽

：3條PCI插槽,3條PCI-E1X硬盤插槽

：IDE1個，SATAII2個2/4/202329計算機(jī)控制技術(shù)從1982年以后，逐步確立的IBM公司工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，簡稱ISA（IndustryStandardArchitecture）總線，有時也稱為PC／AT總線問世較早，是8位、16位數(shù)據(jù)傳輸總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)最高傳輸速率8Mbps尋址空間為16MB將CPU看作唯一的主模塊，其余外設(shè)均為從模塊，包括可以暫時掌握總線的DMA和協(xié)處理器ISA總線2/4/202330計算機(jī)控制技術(shù)強(qiáng)大的CPU處理能力與低性能系統(tǒng)總線形成瓶頸1987年，IBM在推出386時提出數(shù)據(jù)、地址總線寬度32位，支持4GB的尋址能力數(shù)據(jù)傳輸速率33Mbps配有總線仲裁機(jī)構(gòu)，可支持16個總線主控制器在電氣及物理上與ISA不兼容，不支持ISA外設(shè)

IBM沒有公布標(biāo)準(zhǔn)MCA總線（MicroChannelArchitechure）2/4/202331計算機(jī)控制技術(shù)1989年，康柏公司等9家公司聯(lián)合推出32位數(shù)據(jù)總線，支持32位地址通路數(shù)據(jù)傳輸速率為33Mbit/s總線主控技術(shù)，擴(kuò)展卡上具有總線主控處理器與ISA兼容，支持多個主模塊可以自動根據(jù)需要進(jìn)行32、16、8位數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換支持多總線主控模塊擴(kuò)展卡的安裝十分容易，可根據(jù)配置文件自動配置系統(tǒng)和擴(kuò)展板EISA總線（ExtensionIndustryStandardArchitecture）2/4/202332計算機(jī)控制技術(shù)EISA并沒有重復(fù)ISA的輝煌，它的成本過高，且速度潛力有限；另外在還沒有來得及成為正式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的時候，更先進(jìn)的PCI總線就開始出現(xiàn)，EISA也就成為附庸。不過，EISA總線并沒有因此快速消失，它在計算機(jī)系統(tǒng)中與PCI總線共存了很長的時光，直到2000年后EISA才正式徹底退出—而此時距EISA標(biāo)準(zhǔn)的提出已經(jīng)過去了12年。EISA總線（ExtensionIndustryStandardArchitecture）2/4/202333計算機(jī)控制技術(shù)微處理器快速發(fā)展使增強(qiáng)型總線標(biāo)準(zhǔn)EISA等也顯落后PCI(PeripheralComponentInterconnect，設(shè)備部件互連)總線是一種高性能局部總線，它是1992年由Intel公司帶頭制定的設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)支持64位數(shù)據(jù)傳送、多總線主控模塊、線性猝發(fā)傳輸具有即插即用功能(PlugandPlay,PnP)PCI總線工作頻率為33MHz，不受CPU工作頻率限制最高傳送數(shù)據(jù)133MB/s（64位可達(dá)266MB/s）兼容性強(qiáng)、成本低PCI局部總線2/4/202334計算機(jī)控制技術(shù)PCI總線特有的配置寄存器為用戶使用提供了方便。系統(tǒng)嵌入自動配置軟件，在加電時自動配置PCI擴(kuò)展卡，為用戶提供了簡便的使用方法。PCI局部總線已形成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其高性能總線體系結(jié)構(gòu)滿足了不同系統(tǒng)需求，低成本的PCI總線構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能/價格比水平。PCI總線被應(yīng)用于多種平臺和體系結(jié)構(gòu)中PCI總線的組件、擴(kuò)展板接口與處理器無關(guān)，在多處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)能高效地在多個處理器間傳輸。與處理器無關(guān)的特性，使PCI總線具有很好的I/O性能，最大限度使用各類CPU/RAM的局部總線操作系統(tǒng)、各類高檔圖形設(shè)備和各類高速外部設(shè)備，如SCSI、HDTV、3D等。2/4/202335計算機(jī)控制技術(shù)PCI總線結(jié)構(gòu)

2/4/202336計算機(jī)控制技術(shù)2/4/202337計算機(jī)控制技術(shù)隨著微處理器性能的次次攀高，PC在耗費(fèi)大量數(shù)據(jù)的圖形和圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷深入英特爾于1996年7月正式推出AGP接口，它是一種顯示卡專用的局部總線AGP總線實質(zhì)上是對PCI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充。AGP總線與PCI總線不同，其地址和數(shù)據(jù)線分離（PCI是49根信號，而AGP總線是65根），可實現(xiàn)“流水線”處理AGP標(biāo)準(zhǔn)在使用32位總線時，有66MHz和133MHz兩種工作頻率，最高數(shù)據(jù)傳輸率為266Mbps和533Mbps，而PCI總線理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。AGP8X模式下，數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到了2.1GB/s。

AGP總線（AccelerateGraphicalPort

）2/4/202338計算機(jī)控制技術(shù)AGP4x總線顯卡支持AGP4x總線的主板2/4/202339計算機(jī)控制技術(shù)Intel在2004年的處理器和芯片組的計劃中，沒有提到任何關(guān)于AGP的字眼，新的芯片組將不支持AGP總線Intel是希望通過這種方式使顯卡從AGP迅速轉(zhuǎn)為PCIExpress

VIA（威盛）和SIS（矽統(tǒng)）等芯片廠商也將逐步減少AGP接口

AGP總線2/4/202340計算機(jī)控制技術(shù)PCI總線只有133MB/S，帶寬早已不堪負(fù)荷。在經(jīng)歷了長達(dá)10年修補(bǔ)補(bǔ)，PCI總線已無法滿足電腦性能提升要求，必須由帶寬更大、適應(yīng)性更廣、發(fā)展?jié)摿Ω畹男乱淮偩€取而代之PCI-Express是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來的名稱為“3GIO”（Third-GenerationInput/Output，第三代輸入/輸出總線），由英特爾提出，英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。交由PCI-SIG（PCI特殊興趣組織）認(rèn)證發(fā)布后才改名為“PCI-Express”。這個新標(biāo)準(zhǔn)將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，最終實現(xiàn)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。它的主要優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高可達(dá)到5GB/s以上，且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿CI-Expresss總線2/4/202341計算機(jī)控制技術(shù)2002年7月23日，PCI-SIG正式公布PCIExpress1.0規(guī)范2003年1月，PCI-E1.0正式發(fā)布

2007年1月，PCI-E2.0發(fā)布，數(shù)據(jù)傳輸率從2.5Gbps翻番至5Gbps，x16的傳輸提高到約16Gbps

PCI-Expresss總線2/4/202342計算機(jī)控制技術(shù)技嘉965P-DS3CPU種類：Core2Extreme/賽揚(yáng)D/奔騰4/Core2Duo/PentiumD總線頻率

：FSB1333MHz顯卡插槽

：PCI-E16XPCI插槽

：3條PCI插槽,3條PCI-E1X硬盤插槽

：IDE1個，SATAII2個Giga-Byte2/4/202343計算機(jī)控制技術(shù)3.3外部總線

IEEE-488總線RS-232-C總線RS-422和RS-485總線通用串行總線（USB）本節(jié)主要內(nèi)容2/4/202344計算機(jī)控制技術(shù)IEEE-488是1965年由美國惠普公司開發(fā)的并行通訊總線GPIB（General-PurposeInterfaceBus）通用接口總線，很多打印機(jī)通過GPIB線以及GPIB接口與電腦相連。1965年惠普公司設(shè)計HP-IB（InterfaceBus）1975年HP-IB變成IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)1987年IEEE488.2被采納,IEEE488-1978變成IEEE488.1-19871990年SCPI規(guī)范被引入IEEE488儀器1992年修訂IEEE488.21993年NI公司提出HS4883.3.1IEEE-488總線2/4/202345計算機(jī)控制技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸率不得超過每秒1M字節(jié)總線上的設(shè)備數(shù)不得多于15個電纜總長度不超過20m，兩設(shè)備間不超過2m采用負(fù)邏輯，小于0.8V表示邏輯1，大于2V表示邏輯0使用IEEE-488的約定2/4/202346計算機(jī)控制技術(shù)IEEE-488總線上連接的設(shè)備有三種，工作方式也有三種:3.3.1IEEE-488總線聽者（“受話”方式）：同時可有多個講者（“送話”方式）：每時只能有一個控者（“控制”方式）：每時只能有一個2/4/202347計算機(jī)控制技術(shù)IEEE-488總線的連接示意圖DIO1～

DIO8DAVNRFDNDAC

EOI

IFCATNSRQREN

設(shè)備A

控者講者聽者

計算機(jī)

設(shè)備B

講者聽者

電壓表1

設(shè)備C

講者聽者

設(shè)備D

聽者

數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)控制線接口管理線電壓表2打印機(jī)2/4/202348計算機(jī)控制技術(shù)接口管理總線接口清除線IFC、服務(wù)請求線SQR、注意線ATN、結(jié)束或識別線EQI、遠(yuǎn)程允許RENIEEE-488總線的信號分配IEEE-488共定義了24根線（其中8根地線）數(shù)據(jù)總線DIO0~DIO8數(shù)據(jù)傳送控制線數(shù)據(jù)有效線DAV、未準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)線NRFD、未接受好數(shù)據(jù)線NDAC2/4/202349計算機(jī)控制技術(shù)采用異步方式，利用三條控制線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)，實現(xiàn)三線握手的數(shù)據(jù)傳輸

IEEE-488總線數(shù)據(jù)傳送時序123456789102/4/202350計算機(jī)控制技術(shù)RS-232-C總線是一種串行外部總線，專門用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE之間的串行通信1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（ElectronicIndustryAssociation）從CCITT（InternationalTelegraphandTelephoneConsultativeCommittee

）遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)出的一個標(biāo)準(zhǔn)RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”（RecommendStandard）的縮寫，232為標(biāo)識號，C表示修改次數(shù)3.3.2RS-232-C總線2/4/202351計算機(jī)控制技術(shù)RS-232-C總線的接口連接器采用DB-25插頭和插座，其中陽性插頭（DB-25-P）與DTE相連，陰性插座（DB-25-S）與DCE相連。RS-232-C總線的機(jī)械特性RS-232-C25個引腳只定義了22個。通常使用的RS-232-C接口信號只有9根引腳，其插頭插座在RS-232-C的機(jī)械特性中都有規(guī)定。最基本的三根線是發(fā)送數(shù)據(jù)線2、數(shù)據(jù)線3和信號地線72/4/202352計算機(jī)控制技術(shù)25針串口與9針串口的對照2/4/202353計算機(jī)控制技術(shù)RS-232-C總線的機(jī)械特性2/4/202354計算機(jī)控制技術(shù)常用的9根引腳分為兩類：基本數(shù)據(jù)傳送引腳包括：TXD、RXD和GND一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳發(fā)送數(shù)據(jù)TXD：DTE向DCE輸出數(shù)據(jù)的引線接收數(shù)據(jù)RXD:DTE接受DCE發(fā)來數(shù)據(jù)的引線信號地GND:接口中所有電信號的公共回路2/4/202355計算機(jī)控制技術(shù)MODEM控制和狀態(tài)引腳分為兩組一組為DTR（DTE設(shè)備準(zhǔn)備就緒）和RTS（請求發(fā)送），負(fù)責(zé)從計算機(jī)通過RS-232C接口送給MODEM另一組為DSR（DCE數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒）、CTS(允許發(fā)送)、CD（載波檢測）和RI（振鈴指示），負(fù)責(zé)從MODEM通過RS-232C接口送給計算機(jī)的狀態(tài)信息

另一類是用于MODEM控制和反映其狀態(tài)的引腳。常用的9根引腳分為兩類：2/4/202356計算機(jī)控制技術(shù)RS-232C總線的電氣特性主要特點：非平衡的連接方式采用點對點通信公用地線電氣連接方式：EIA和CCITT標(biāo)準(zhǔn)2/4/202357計算機(jī)控制技術(shù)RS-232C電氣參數(shù)引線信號狀態(tài)

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)引線狀態(tài)是以下三種之一：SPACE/MARK(空號/傳號)、ON/OFF(通/斷)、邏輯0/邏輯1。引線邏輯電平---負(fù)邏輯，過度區(qū)6V/10V用-3～-15V表示邏輯1用+3～+15V表示邏輯0短路抑制性能

RS-232C驅(qū)動電路須能承受電纜中任何導(dǎo)線短路2/4/202358計算機(jī)控制技術(shù)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通信距離應(yīng)小于15m。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特通信速率

2/4/202359計算機(jī)控制技術(shù)具有MODEM設(shè)備的遠(yuǎn)距離通信線路

RS-232-C總線的通信結(jié)構(gòu)2/4/202360計算機(jī)控制技術(shù)不用MODEM的直接通信線路（近距離）最簡單的RS-232C數(shù)據(jù)通信2/4/202361計算機(jī)控制技術(shù)發(fā)送和接收電路RS-232-C總線的接口電路邏輯1>2.4V邏輯0<0.4V邏輯1-3～-15V邏輯0+3～+15V2/4/202362計算機(jī)控制技術(shù)全雙工通信接口電路RS-232-C總線的接口電路2/4/202363計算機(jī)控制技術(shù)USB轉(zhuǎn)232電纜PCI-E串口卡MOXA多串口卡2/4/202364計算機(jī)控制技術(shù)3.3.3RS-422和RS-485總線RS-422A標(biāo)準(zhǔn)接口

RS-422由RS-232C發(fā)展而來RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向平衡傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)

RS-422標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙端電氣接口型式，使用雙端線傳送信號。通過傳輸線驅(qū)動器，把邏輯電平變換成電位差，完成始端信息傳送通過傳輸線接收器，把電位差轉(zhuǎn)變成邏輯電平，實現(xiàn)終端信息接收2/4/202365計算機(jī)控制技術(shù)數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式傳輸有4根信號線，收發(fā)各兩根，支持全雙工通訊方式最大傳輸距離為1200m，最大傳輸速率為10Mbps只有在100kbps速率下，才能達(dá)到最大傳輸距離RS-422A接口電路RS-422A標(biāo)準(zhǔn)接口

2/4/202366計算機(jī)控制技術(shù)RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，是RS-422A性能的擴(kuò)展，是真正意義上總線標(biāo)準(zhǔn)。允許在二根導(dǎo)線(總線)上掛接64臺RS--485負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是發(fā)送器、接收器或組合收發(fā)器2/4/202367計算機(jī)控制技術(shù)RS485具有以下特點：電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+2V~+6V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-2V~-6V表示。是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器組合，抗共模干能力增強(qiáng)數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps最大傳輸距離為1200m，在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)器具有多站能力和多機(jī)通信功能2/4/202368計算機(jī)控制技術(shù)RS-485與RS-422的區(qū)別在于：硬件線路上，RS-422至少需要4根通信線，而RS-485僅需2根；RS-422不能采用總線方式通信，但可以采用環(huán)路方式通信，而RS-485兩者均可通信方式上，RS-422可以全雙工，而RS-485只能半雙工其它差異見表3.42/4/202369計算機(jī)控制技術(shù)比較項目RS-422RS-485驅(qū)動方式平衡平衡可連接的臺數(shù)1臺驅(qū)動器，10臺接收器32臺驅(qū)動器，32臺接收器最大傳輸距離1200m1200m最大傳輸速率12米10Mbps10Mbps120米1Mbps1Mbps1200米100kbps100kbps驅(qū)動器輸出電壓無負(fù)載時±5V±5V有負(fù)載時±2V±1.5V驅(qū)動器負(fù)載電阻100Ω54Ω驅(qū)動器輸出電流上電無規(guī)定±100μA最大(-7V≤Vcom≤12V)斷電±l00μA最大(-0.25V≤Vcom≤6V)±100uA最大接收器輸入電壓-7～+12V-7～+12V接收器輸入靈敏度±200mV±200mV接收器輸入電阻>12KQ>12KQ2/4/202370計算機(jī)控制技術(shù)3.3.4串行總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器計算機(jī)通常提供RS232接口，通?？捎棉D(zhuǎn)換器件實現(xiàn)232-485轉(zhuǎn)換。2/4/202371計算機(jī)控制技術(shù)3.3.4串行總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器計算機(jī)通常提供RS232接口，通?？捎棉D(zhuǎn)換器件實現(xiàn)232-485、232-422轉(zhuǎn)換。2/4/202372計算機(jī)控制技術(shù)3.3.5USB通用串行總線2/4/202373計算機(jī)控制技術(shù)USB設(shè)備的主要特點采用USB接口的設(shè)備支持熱拔插USB接口可以同時連接127臺USB設(shè)備。速度方面，USB1.1總線規(guī)范定義了12Mb/s的帶寬，而USB2.0可提供480Mb/s的傳輸速度。USB總線能夠提供500mA電流