第二章 計算機常用總線技術(shù)

《儀表總線技術(shù)及應用》

第二章常用的計算機總線技術(shù)1

“7”號和“9”號位置都是USB接口。它也是一種串行接口，目前最新的標準是2.0版，理論傳輸速率可達480MB/s。目前許多上設(shè)都采用這種設(shè)備接口，如Modem、打印機、掃描儀、數(shù)碼相機等?！?0”號位置是指雙絞以太網(wǎng)線接口，也稱之為“RJ-45接口”。這要主板集成了網(wǎng)卡才會提供的，它是用于網(wǎng)絡(luò)連接的雙絞網(wǎng)線與主板中集成的網(wǎng)卡進行連接“4”：PS/2接口：其鼠標的接口為綠色、鍵盤的接口為紫色，另外也可以從PS/2接口的相對位置來判斷：靠近主板PCB的是鍵盤接口，其上方的是鼠標接口“8”:IEEE1394接口，串行標準

。即插即用、熱撥插。使用費比較高，目前仍受到許多限制，只是在一些高檔設(shè)備中應用普遍，如數(shù)碼相機、高檔掃描儀等“6”：RS-232接口：串行接口DB-9“5”：并行接口，如GPIB接口，2目錄§

2.2STD總線

§

2.3XT/ISA/EISA總線§

2.4RS-232C/RS-422/RS-485§

2.5USB總線§2.1概述§

2.6IEEE1394總線3§2.1概述1.總線和接口標準的含義2.總線和接口的分類4.總線的性能參數(shù)3.總線的組成5.總線控制與總線傳輸6.總線的層次化結(jié)構(gòu)(略)上頁下頁目錄4一、總線和接口標準的含義總線總線是連接一個或多個部件的一組電纜的總稱，通常包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。計算機總線，是具有特定含義的，如“局部總線”、“系統(tǒng)總線”、“通信總線”等。提到總線，一定要指出是什么總線，才有意義?？偩€標準總線標準是指芯片之間、插板之間及系統(tǒng)之間，通過總線進行連接和傳輸信息時，應遵守的一些協(xié)議與規(guī)范。總線標準包括硬件和軟件兩方面如總線工作時鐘頻率、總線信號線定義、總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、總線仲裁機構(gòu)與配置機構(gòu)、電氣規(guī)范、機械規(guī)范和實施總線協(xié)議的驅(qū)動與管理程序。通常說的總線，實際上指的是總線標準！5接口及接口標準微機接口是微處理器CPU與“外部世界”的連接電路，是CPU與外界進行信息交換的中繼站?！巴獠渴澜纭笔侵赋鼵PU本身以外的所有設(shè)備或電路，包括存儲器、I/O設(shè)備、控制設(shè)備、測量設(shè)備、通信設(shè)備、多媒體設(shè)備、A/D與D/A轉(zhuǎn)換器等接口標準是外設(shè)接口的規(guī)范，涉及接口信號線定義、信號傳輸速率、傳輸方向、拓撲結(jié)構(gòu)、以及電氣特性和機械特性。上頁下頁目錄6總線標準與接口標準的區(qū)別總線標準接口標準公用性，同時掛接多種不同類型的功能模塊在機箱內(nèi)以總線擴展槽形式提供使用一般為并行傳輸專用性，一般一個接口只接一類或一種設(shè)備一般設(shè)在機箱外，以接口插頭(座)形式提供使用有并行和串行兩種傳輸定義的信號線多且齊全定義的信號線少且不齊全上頁下頁目錄7總線的分類分類方法多種多樣按照總線的使用范圍來分計算機總線測控系統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)通訊總線儀表總線按照總線的用途和應用場合片內(nèi)總線片間總線內(nèi)總線外總線按照總線的數(shù)據(jù)傳送方式來分串行總線并行總線8位總線16位總線32位總線64位總線8⒈片內(nèi)總線片內(nèi)總線也稱為CPU總線，它是位于微處理器內(nèi)部的總線，是ALU及各種寄存器等功能單元之間的通路片內(nèi)總線的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計由芯片生產(chǎn)廠家完成。92.片間總線也稱為元件級總線或者局部總線或存儲總線。該總線限制在一塊電路板內(nèi)，它是實現(xiàn)板內(nèi)各元器件相互連接的信號線。片間總線通常包括地址線（AB）、數(shù)據(jù)線（DB）和控制線（CB）等，是各種總線中速度最快、效益最高、功能最直接的總線。一般指CPU引腳沒有經(jīng)過組合、驅(qū)動隔離，而被直接引用的信號線一般采用的是并行方式103.內(nèi)總線內(nèi)總線也叫板級總線或標準總線或系統(tǒng)總線，它主要用于微機系統(tǒng)內(nèi)部各插件板之間進行連接和傳輸信息，是微機系統(tǒng)最重要的一種總線，一般在主板上做成擴展插槽形式。如ISA總線構(gòu)成了IBMPC/AT微機系統(tǒng)除三總線外，還有電源線、地線和由于擴展的備用線計算機用的PC/XT、PC/AT、ISA、EISA、MCA、PCI等；工業(yè)控制的STD、VME、CompactPCI；用于測控系統(tǒng)和儀器的CAMAC、VXI、PXI等114.外總線外總線也叫通信總線，是微機系統(tǒng)之間或微機系統(tǒng)與通信設(shè)備之間進行通信的一組信號線。主要指串行通信總線，RS-232-C、RS-485總線，微機與智能儀器之間通信采用的GPIB、VXI總線以及最近流行和正在迅速發(fā)展的用于微機與外部設(shè)備之間進行通信的USB通用串行總線等。以及CAN、FT等用于工業(yè)控制的現(xiàn)場總線等主要用于連接各種外設(shè)，如：并行打印機總線。這些通信總線的特點更符合接口標準的特點，因此，常稱為接口標準1213接口標準分類通用外設(shè)接口標準支持多種外設(shè)以及家用電器的新型接口標準USB、IEEE1394通用串行接口標準外存儲器設(shè)備接口標準支持磁盤、光盤、CD-ROM和磁帶的接口標準IDE(IntegratedDeviceElectronics，集成設(shè)備電路,更準確地稱為是ATA

)和SCSI(小型計算機標準接口)并行接口總線(掃描儀)圖形顯示器接口標準支持圖像顯示卡的接口標準，如AGP視頻接口標準傳統(tǒng)的串行/并行接口標準支持微機系統(tǒng)輸入/輸出的串行端口和并行端口RS232C、I2C(InterIC)、IEEE1284（打印機并口）測試儀器接口標準支持智能測試儀器組成自動測試系統(tǒng)的接口標準。IEEE488,VXI接口標準上頁下頁目錄14

“7”號和“9”號位置都是USB接口。它也是一種串行接口，目前最新的標準是2.0版，理論傳輸速率可達480MB/s。目前許多上設(shè)都采用這種設(shè)備接口，如Modem、打印機、掃描儀、數(shù)碼相機等。“10”號位置是指雙絞以太網(wǎng)線接口，也稱之為“RJ-45接口”。這要主板集成了網(wǎng)卡才會提供的，它是用于網(wǎng)絡(luò)連接的雙絞網(wǎng)線與主板中集成的網(wǎng)卡進行連接“4”：PS/2接口：其鼠標的接口為綠色、鍵盤的接口為紫色，另外也可以從PS/2接口的相對位置來判斷：靠近主板PCB的是鍵盤接口，其上方的是鼠標接口“8”:IEEE1394接口，串行標準

。即插即用、熱撥插。使用費比較高，目前仍受到許多限制，只是在一些高檔設(shè)備中應用普遍，如數(shù)碼相機、高檔掃描儀等“6”：RS-232接口：串行接口DB-9“5”：并行接口（如GPIB接口）連接打印機，現(xiàn)已逐步減少上頁下頁目錄15三、總線的組成

總線按信號類型或功能一般可分為以下五種

⒈數(shù)據(jù)總線(DB)

數(shù)據(jù)總線一般為雙向三態(tài)，用來傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線的寬度（位數(shù)）反映了總線傳輸數(shù)據(jù)的速率

⒉地址總線

(AB)

地址總線一般為單向三態(tài)，用來傳輸?shù)刂沸畔ⅲ刂肪€的位數(shù)決定了微機系統(tǒng)的尋址范圍控制總線用來傳輸控制或狀態(tài)信號。它根據(jù)使用條件不同，有的為單向，有的為雙向傳輸，有的是三態(tài)，有的是非三態(tài)?？刂瓶偩€代表了總線的控制能力⒊控制總線(CB)16上頁下頁目錄17

⒋電源和地線

電源和地線是總線中不可缺少的，它決定了總線使用的電源種類，地線分布及用法

⒌備用線

備用線主要是留作功能擴充和用戶的特殊要求使用

PCI總線系統(tǒng)總線一般做成標準的插槽（slot）形式18四、總線的性能指標

⒈總線寬度指一次可以同時傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位為位(bit)主要是指數(shù)據(jù)總線的寬度，以位數(shù)(bit)為單位。如16位總線、32位總線⒉總線頻率總線頻率就是總線周期的倒數(shù)，總線周期是微處理器完成一步完整操作的最小時間單位。

它一般指總線在每秒鐘內(nèi)能傳輸數(shù)據(jù)的次數(shù)，單位為MHz。如33MHz、66MHz等。ISA的總線頻率為8MHz，而PCI總線有33.3MHz、66.6MHz兩種總線頻率等衡量總線傳輸速率的重要因素之一，工作頻率越高，傳輸速度越快。19傳輸速率指總線在每秒鐘內(nèi)能傳輸?shù)淖疃嘧止?jié)數(shù)，單位為MB/s。三者的關(guān)系是：Q=W×F/N

傳輸速率=總線寬度×總線頻率/8總線寬度越寬，總線頻率越高，則總線傳輸速率越快

例：總線頻率為33.3MHz，總線寬度32位，則：傳輸速率=32b/8×33.3MHz=133.2MB/s

⒊傳輸速率上頁下頁目錄20關(guān)于傳輸（速）率有時單位為b/s，沒有錯，注意和B/s的區(qū)別但有些總線采用了一些新技術(shù)（如在時鐘脈沖的上升沿和下降沿都選通等），使最大數(shù)據(jù)傳輸速率比上面的計算結(jié)果高?？偩€是用來傳輸數(shù)據(jù)的，所采取的各項提高性能的措施，最終都要反映在傳輸速率上，所以在諸多指標中最大數(shù)據(jù)傳輸速率是最重要的。最大數(shù)據(jù)傳輸速率有時也被稱為帶寬（bandwidth）。21

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，但一般與復雜度成正比。4.同步方式可分為同步方式和異步方式。在同步方式下，總線上主模塊與從模塊進行一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間是固定的，并嚴格按照系統(tǒng)時鐘來統(tǒng)一定時主模塊、從模塊之間的傳輸操作，只要總線上的設(shè)備都是高速的，就可達到很高的總線帶寬。5.多路復用采用多路復用技術(shù)，可以減少總線的數(shù)目。6.信號線數(shù)7.總線控制方式包括并發(fā)工作、自動配置、仲裁方式、邏輯方式、計數(shù)方式等。上頁下頁目錄22總線的性能指標8.尋址能力主要是指地址總線的位數(shù)及所能直接尋址的存儲器空間的大小。一般來說，地址線位數(shù)越多，所能尋址的地址空間越大9.總線的定時協(xié)議信息傳送時的時間協(xié)議，目的是使源與目的同步分為同步總線定時、異步總線定時、半同步總線定時10.負載能力負載能力是指總線上所有能掛連的器件個數(shù)。一般指總線上的擴展槽個數(shù)。23幾種微型計算機總線性能參數(shù)

名稱ISA(PC-AT)EISASTDMCAPCI適用機型80286,386,486系列機386,486,586IBM系列機ZilogZ-80,IBM-PC系列機IBM-PC工作站W(wǎng)orkstationP5個人機,PowerPC,

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負載能力86無限制無限制3信號線數(shù)981435610912064位擴展不可無規(guī)定不可可可多路復用非非非是上頁下頁目錄X86是一個intel通用計算機系列的編號，也標識一套通用的計算機指令集合，由于早期intel的CPU編號都是如8086,80286來編號，由于這整個系列的CPU都是指令兼容的，所以都用X86來標識所使用的指令集合如今的奔騰，P2,P4,賽揚系列都是支持X86指令系統(tǒng)，所以都屬于X86家族

24五、總線層次化結(jié)構(gòu)CPU存儲器CPU總線CPU總線/PCI總線橋北橋PCI總線/ISA總線橋南橋PCI圖形適配器PCI網(wǎng)卡PCI硬盤控制器PCI總線ISA總線ISA卡...ISA卡總線結(jié)構(gòu)框圖北橋芯片主要決定主板的規(guī)格、對硬件的支持、以及系統(tǒng)的性能，它連接著CPU、內(nèi)存、AGP總線。主板支持什么CPU，支持AGP多少速的顯卡，支持何種頻率的內(nèi)存，都是北橋芯片決定的。北橋芯片往往有較高的工作頻率，所以發(fā)熱量頗高，我們在主板上，可以在CPU插槽附近找到一個散熱器，下面的就是北橋芯片。

南橋芯片主要決定主板的功能，主板上的各種接口（如串口、USB）、PCI總線（接駁電視卡、內(nèi)貓、聲卡等）、IDE（接硬盤、光驅(qū)）、以及主板上的其他芯片（如集成聲卡、集成RAID卡、集成網(wǎng)卡等），都歸南橋芯片控制。南橋芯片通常裸露在PCI插槽旁邊，塊頭比較大。

25Intel845E是為Pentium4推出的DDR芯片組，它正式支持533MHz的系統(tǒng)前端總線，支持DDR266的內(nèi)存規(guī)范ICH4南橋芯片支持USB2.0規(guī)范和ATA100的硬盤

2627主機板——構(gòu)成精英945P主機板LGA775CPU插座DDR2雙通道存儲器插座MCHICHPCI總線插槽PCI-Ex16總線插槽PCI-Ex1總線插槽主電源插座ATA插座S-ATA插座軟驅(qū)插座CPU電源插座上頁下頁目錄2829本節(jié)練習題與思考題1.總線與接口的區(qū)別？如何分類？2.總線的傳輸速率如何計算？3.總線主要是由

、

、

、

、

等五部分組成。4.下列總線的邏輯狀態(tài)必須是三態(tài)的是（）A：ABB：DBC：CBD：Power和GNDE：備用線5.最能體現(xiàn)總線特色的信號線是A：ABB：DBC：CBD：Power和GNDE：備用線判斷對錯：6.地址線和數(shù)據(jù)線必須分開使用，所以不能共用一條線（）7.總線的信號線越多，表示其性能越強（）上頁下頁目錄30引言—工控機一般的把適合于工業(yè)環(huán)境使用的微型計算機系統(tǒng)稱之為工業(yè)控制計算機。一般也叫IPC[IndustryPersonalComputer]。嚴格說來，所謂工業(yè)控制計算機，是指那些滿足下述條件的計算機系統(tǒng)：能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能。能夠和工業(yè)對象的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)直接接口。能夠在苛刻的工業(yè)環(huán)境下可靠運行。上頁下頁目錄§2.2STD總線31工業(yè)控制計算機與計算機系統(tǒng)相比較，具有以下主要特點：

(1)具有豐富的過程輸入/輸出(I/O)功能

工業(yè)控制計算機是與工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)緊密結(jié)合，主要面向機電一體化產(chǎn)品和成套裝置控制應用的要求，與生產(chǎn)工藝過程和機械設(shè)備相匹配的一個有機組成部分。它必須與控制儀表、顯示儀表、檢測儀表、執(zhí)行器以及聯(lián)鎖保護系統(tǒng)聯(lián)用，才能完成對各種設(shè)備和工藝裝置的控制。因此，除了計算機的基本部分如CPU、存儲器外，還必須有豐富的過程輸入／輸出設(shè)備(相對于數(shù)據(jù)處理機)和完善的外部設(shè)備，這些是工業(yè)控制機能否投入運行的重要條件。

上頁下頁目錄32(2)實時性高所謂的“實時”，是指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間內(nèi)完成，亦即“及時”，超出這個時限，就失去了控制的時機，控制也就失去了意義。工業(yè)控制機具有時間驅(qū)動和事件驅(qū)動的能力，要能對生產(chǎn)過程工況變化實時地進行監(jiān)視和控制。當過程參數(shù)出現(xiàn)偏差甚至故障時，能迅速響應，予以判斷，及時處理。為此，通常需配有實時操作系統(tǒng)，完善的中斷系統(tǒng)等，沒有這些就無法很好地執(zhí)行工業(yè)控制任務。上頁下頁目錄33(3)具有高可靠性工業(yè)生產(chǎn)過程通常是晝夜連續(xù)的，一般的生產(chǎn)裝置要幾個月甚至一年才大修一次，非正常停機往往會造成還很大的損失，這就要求工業(yè)控制機可靠性盡可能的高。因此它要求：低故障率；一般來說，要求工業(yè)控制機的平均故障間隔時間(MTBF)不應低于數(shù)千甚至上萬小時。短的故障修復時間(MTTR)；可采用冗余技術(shù)，更換模板容易，能夠熱拔插。

運行效率高；一定時間內(nèi)(例如一年)，運行時間占整個時間的比率一般要求99％以上。上頁下頁目錄34(4)環(huán)境適應性強

工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，工業(yè)控制計算機必須采取必要的措施，適應高溫、高濕、腐蝕、振動沖擊、灰塵等環(huán)境。例如，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下電、磁干擾嚴重，供電條件不良，工業(yè)控制機必須有極高的電磁兼容性，有高抗干擾能力和共模抑制能力。

(5)有豐富的應用軟件

工業(yè)控制軟件正向結(jié)構(gòu)化、組態(tài)化發(fā)展。工業(yè)控制計算機一般與PC機兼容，在PC機上運行的軟件一般都可以在工業(yè)控制計算機上運行。上頁下頁目錄35

(6)技術(shù)綜合性要求高

工業(yè)控制計算機應用是系統(tǒng)工程問題。除了要解決計算機的基本部分以外，還需要解決它如何與被測控對象的接口，如何適應復雜的工業(yè)環(huán)境，如何與工藝過程與企業(yè)管理相結(jié)合等一系列問題。以上是工業(yè)控制計算機和其它類型計算機相比的區(qū)別上頁下頁目錄36下圖描述了工業(yè)PC機械結(jié)構(gòu)組成。防塵與保證運行安全的帶鎖門電源、硬盤及鍵盤的狀態(tài)指示燈RESET鍵、KEYBOARD-LOCK鍵帶可拆卸空氣過濾器的面板雙冷卻風扇建立空氣正壓力，經(jīng)過濾的空氣在機箱內(nèi)流通300W工業(yè)開關(guān)電源可拆卸式光驅(qū)、軟驅(qū)框架防震的可調(diào)節(jié)夾鉗用于安裝特殊連接器或擴展電纜的面板加固型金屬機箱14槽PC總線底版電源on/off鍵上頁下頁目錄37

第一代工控機技術(shù)起源于20世紀80年代初期，盛行于80年代末和90年代初期，到90年代末期逐漸淡出工控機市場，其標志性產(chǎn)品是STD總線工控機。STD總線最早是由美國Pro-Log公司和Mostek公司作為工業(yè)標準而制定的8位工業(yè)I/O總線，隨后發(fā)展成16位總線，統(tǒng)稱為STD80，后被國際標準化組織吸收，成為IEEE-P961標準。國際上主要的STD總線工控機制造商有Pro-Log、Winsystems、Ziatech等，而國內(nèi)企業(yè)主要有北京康拓公司和北京工業(yè)大學等。STD總線工控機是機籠式安裝結(jié)構(gòu)，具有標準化、開放式、模塊化、組合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特點，并且設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試簡單，得到了當時急需用廉價而可靠的計算機來改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的中小企業(yè)的廣泛歡迎和采用，國內(nèi)的總安裝容量接近20萬套，在中國工控機發(fā)展史上留下了輝煌的一頁。上頁下頁目錄一、STD總線概述38STD是Standard的縮寫。STD總線是由美國的Pro-log公司提出，經(jīng)Pro-Log公司與Mostek

公司共同發(fā)展起來的一種工業(yè)微型計算機系統(tǒng)的總線標準。1978年12月正式公布，1985年2月被IEEE接受為并行總線標準IEEEP961STD總線是一種面向工業(yè)控制的8位微機總線，通過對原STD總線進行改造，使它升格為8位/16位兼容總線，32位STD總線標準也已推出。用STD總線標準設(shè)計的模塊計算機系列，稱為STD總線模塊式工業(yè)控制計算機。上頁下頁目錄39STD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STD總線的特點1：小板結(jié)構(gòu)，高度的模塊化上頁下頁目錄165.1x114.3mm，“輕薄短小”，在機械強度、抗斷裂、抗震動、抗老化和抗干擾方面具有優(yōu)越性40STD總線的特點2：嚴格的標準化，廣泛的兼容性41STD總線的特點3：面向I/O設(shè)計，非常適合工業(yè)現(xiàn)場控制STD總線的特點4：高可靠性4256根并行總線都有明確的定義，按功能可分為五大類(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)53、54：/AUXGND(附加電源地)

55：+12V/附加+12V電源

56：-12V/附加-12V電源二、STD總線的信號定義上頁下頁目錄43441、電源452.數(shù)據(jù)線和地址線數(shù)據(jù)總線定義引腳是D0～D7，亦可作為擴展地址使用，此時是A16～A23。地址總線定義引腳是A0～A7（只做地址），A8～A15亦可作為數(shù)據(jù)總線使用，此時是D8～D15。463.控制總線上頁下頁目錄47上頁下頁目錄控制總線48上頁下頁目錄49上頁下頁目錄505152(4)時鐘和復位信號5354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，通過擴展，可增至128K）上頁下頁目錄55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128個口，擴展后可增至256個口）上頁下頁目錄56思考題：1.不定向選擇：STD總線信號中，關(guān)于地址總線和數(shù)據(jù)總線的說法正確的是（）A：地址總線的高8位與數(shù)據(jù)總線的高8位復用B：地址范圍擴充時，數(shù)據(jù)總線可以被復用，傳送高位地址A23～A16C：傳送16位數(shù)據(jù)，通過復用地址總線傳送數(shù)據(jù)的高8位。D：通過總線復用，地址的尋址范圍可以是8位、16位、24位E：當數(shù)據(jù)總線復用于擴展尋址時，應使用REFRESH*信號進行分解F：地址線有24條，數(shù)據(jù)線有16條2.STD規(guī)范規(guī)定的地址線有

條，如果要求總線的尋址范圍達到16MB，則需要所用地址線數(shù)目為

。這種技術(shù)又被稱為

技術(shù)。3.工控機的主要特點？57§2.3XT/ISA/EISA總線統(tǒng)稱PC系列總線PC機所使用的各種總線結(jié)構(gòu)實際上都是從最早的設(shè)計構(gòu)思發(fā)展而來的。XTbusISAbusPCIbusEISAbusMCAbusVESAbusPC內(nèi)部總線一、PC總線的發(fā)展過程上頁下頁目錄IBM與計算機581.PCXT總線IBM公司1981年推出的第一臺IBMPC機以及隨后推出的IBMPC/XT機所使用的總線是PC歷史上最早使用的總線結(jié)構(gòu)，被稱為PC總線或PC/XT總線。有62條信號線，用雙列插槽連接，分A面（元件面）和B面（焊接面）。由于IBMPC或IBMXT機上使用的都是8088微處理器，所以這種總線只有20位的地址線和8位的數(shù)據(jù)線。連接到PC/XT總線擴展槽中的信號包括了8位的雙向數(shù)據(jù)總線、20位的地址總線、6級中斷請求申請信號、三組DMA通道控制線、內(nèi)存與I/O讀寫控制線、動態(tài)RAM刷新控制線、時鐘和定時信號線等。另外還包括了電源線，±5V，±12V。上頁下頁目錄592.ISA總線ISA(IndustyStandardArchitecture)即工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)總線，又稱AT總線。是IBMAT機推出時使用的總線，逐步演變?yōu)橐粋€事實上的工業(yè)標準，得到廣泛的使用。ISA總線在原XT總線62引線的基礎(chǔ)上再延長出獨立的一段，新增加36線(A、B兩面各18線)，數(shù)據(jù)線擴至16位，地址線擴至24位。系統(tǒng)板上ISA插槽見下圖。ISA總線適配8/16位數(shù)據(jù)總線傳輸要求，與XT總線兼容。ISA總線插槽長138.5mm，相鄰引腳距離2.54mm，基本部分與擴展部分相距10.16mm。B31B1A31A1D18D1C18C1603.MCA總線（MicroChannelArchitecture,MCA）稱為微通道結(jié)構(gòu)IBM在推出第一臺386型微機時，創(chuàng)造了一個全新的與ISA標準完全不同的系統(tǒng)總線MCA，該標準數(shù)據(jù)寬度為32位，數(shù)據(jù)傳輸率為ISA的4倍。但是由于IBM公司為了壟斷市場而不將MCA標準公布于眾，所以MCA結(jié)構(gòu)沒有得到廣泛的流行。(目前已淘汰)應用在PS/2微機上頁下頁目錄614.EISA總線1989年，以Compag(康柏，現(xiàn)已被hp收購

)為代表，聯(lián)合AST（虹志，曾經(jīng)紅極一時，曾被三星收購，現(xiàn)已垮掉）、HP、NEC(日本電氣或日電)、EPSON（愛普生）等公司，針對486提出了適合32位微處理器的系統(tǒng)總線標準EISA（ExtendedIndustyStandardArchitecture

）它規(guī)定了一種新的插座，比ISA差不多長了一倍但是，工業(yè)PC并未大規(guī)模使用EISA，要么ISA，要么是新出現(xiàn)的PCI總線，如同中國人的傳呼機一樣，過渡性質(zhì)的上頁下頁目錄625.VESA總線

VESA是視頻電子標準協(xié)會（VideoElectronicsStandardsAssociation）的英文縮寫，VESA總線是該協(xié)會制定的總線標準，因此又稱VL-Bus（VESALocalBus）。局部總線既要保持原有的向下兼容性，又要與原有的擴展總線結(jié)構(gòu)并存，這即所謂的中介式總線結(jié)構(gòu)。VL-Bus總線采用的就是這種形式的局部總線。VL-Bus為一種32位的局部總線，是專門為80486系統(tǒng)設(shè)計的。不能用于Pentium

上頁下頁目錄63PCI(PeripheralComponentInterconnect，設(shè)備部件互連)總線是一種高性能局部總線，它是92年由Intel公司帶頭制定的設(shè)備總線標準支持64位數(shù)據(jù)傳送、多總線主控模塊、線性猝發(fā)讀寫和并發(fā)工作方式具有即插即用功能(PnP)最高傳送數(shù)據(jù)132Mbps兼容性強、成本低詳細的第三章講述6.PCI局部總線上頁下頁目錄6465總線性能比較512MB/s上頁下頁目錄66二、ISA總線信號ISA總線設(shè)計成前62引腳和后36引腳的兩個插槽，兩個插槽各分成兩面：A（元件面）和B（焊接面）對應原PC總線，C（元件面)和D（焊接面）對應擴展的后36引腳，共98根線分成6類1.地址線2.數(shù)據(jù)線3.讀寫控制線4.中斷請求線5.DMA傳送控制信號線6.其它信號線

上頁下頁目錄671.地址線地址信號用于尋址存儲器和I/O設(shè)備。SA19-SA0(SystemAddress)內(nèi)存尋址使用SA19:SA0配合LA23:LA17能尋址多達16M的內(nèi)存I/O尋址中只使用低16位,可以用來定位64K的I/O地址SA19是最高位SA0為最低位地址在BALE為高時有效而由BALE的下降沿鎖定,通過讀或?qū)懨钍剐盘柋３钟行М擝ALE為高時這些信號才有效,(由于它們是非鎖存的故在整個總線周期中它們并不總是保持有效狀態(tài)),用BALE下降沿鎖存這些信號的譯碼LA23-LA17（UnlatchedAddress）此信號在BALE信號為高電平時才有效，并且在CPU周期過程中是不鎖定的，因此并不保持整個周期有效，它們的用途是為一個等待狀態(tài)存儲周期生成存儲器譯碼信號。和SA19:SA0可以共同尋址多達16M的內(nèi)存？682.數(shù)據(jù)線

SD0~SD15，雙向。(SystemData)SD0是最低有效位，SD15是最高有效位。CPU既可以按字節(jié)傳輸，也可按字傳輸

——SystemByteHighEnable高字節(jié)允許信號，低電平有效，表示數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)氖歉咦止?jié)數(shù)據(jù)（SD8

SD15）因為各種總線標準的廠家不同，#等同于上橫線（標準寫法），表示低電平有效。上頁下頁目錄8位設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送通過SD7:SD0來完成,SD15:SD0則用于傳送16位設(shè)備的數(shù)據(jù);當16位設(shè)備向8位設(shè)備傳送數(shù)據(jù)時需將16位信號轉(zhuǎn)換成兩個8位周期通過SD7:SD0來進行傳送

693.讀寫控制線（1）BALE

緩沖地址鎖存允許信號(BufferedAddressLatchEnable)，可用BALE信號的下降沿將系統(tǒng)總線上的地址信號SA0SA19鎖存

——I/O讀和I/O寫信號，輸出、低電平有效和存儲器讀寫控制(注意區(qū)分兩者的不同之處）上頁下頁目錄原XT總線上的-MEMR和-MEMW定義為-SMEMR和-SMEMW，"SMEMR"、"SMEMW"指標準存儲器讀寫。只有當存儲器的地址譯碼信號低于1MB的存儲空間時，這兩個信號才會有效。--MEMR和-MEMW，ISA新增的信號，它們在所有的存儲器讀或?qū)懼芷趦?nèi)有效。它們可以由系統(tǒng)中的任何一個CPU或DMA控制器驅(qū)動。

700WS#，輸入，零等待狀態(tài)信號，該信號通知主板，擴展電路卡無需插入等待狀態(tài)，當前的數(shù)據(jù)可以利用兩個時鐘周期完成

-MEMCS16：16位存儲器數(shù)據(jù)選擇信號。如果當前數(shù)據(jù)傳送是有一個等待狀態(tài)的16位存儲周期,則它必須發(fā)一個-MEMCS16信號給主板。譯碼信號必須取自LA17~LA23。-MEMCS16用能夠吸收20mA的集電極開路門或三態(tài)的驅(qū)動器來驅(qū)動。

-IOCS16：16位I/O數(shù)據(jù)選擇信號，集電極開路門或三態(tài)驅(qū)動。如果當前數(shù)據(jù)傳送是有一個等待狀態(tài)的16位I/O周期，則必須發(fā)一個-IOCS16信號給主板。這個信號由地址譯碼器驅(qū)動。

與SBHE#合稱高8位數(shù)據(jù)線控制信號：71（1）IRQ9-12、IRQ14、15和IRQ3-7—中斷請求信號（InterruptRequest）優(yōu)先順序：（2）IRQ13只使用在主板上，而不可用于I/O接口卡上。IRQ8用于實時時鐘，故這兩個中斷未出現(xiàn)在ISA總線的信號線中。4.中斷請求線用于I/O設(shè)備向微處理器發(fā)送請求中斷（低變高），在微處理器響應中斷之前，一直高，上頁下頁目錄來自IRQ9:IRQ12與IRQ14:IRQ15的請求優(yōu)先被處理（IRQ9優(yōu)先級最高），而來自IRQ3:IRQ7的請求較后處理（IRQ7優(yōu)先級最低）

7216位ISA/EISA總線中斷

PC/AT是基于286CPU推出的，它增加了總線所支持的外部中斷的數(shù)量。中斷的數(shù)量增加到16個，是通過使用兩個8259中斷控制器級聯(lián)來實現(xiàn)的，即將第二個控制器（從控制器）產(chǎn)生的中斷信號連接到第一個控制器（主控制器）未被使用的IRQ2中。這種設(shè)置實際上只有15個IRQ可被設(shè)定，IRQ2實際上不能獲得。通過將第二個IRQ控制器產(chǎn)生的中斷選定路徑到第一個的IRQ2上，那么這些新中斷被分配了一個介于IRQ1與IRQ3之間的嵌套優(yōu)先級，因此IRQ15的優(yōu)先級比IRQ3高。為防止板卡設(shè)置使用IRQ2的問題，AT系統(tǒng)設(shè)計者用IRQ9來填補IRQ2的位置，這意味著任何新系統(tǒng)中指定為使用IRQ2的插卡實際上在使用IRQ9。也有一些插卡標記這個選項為IRQ2/9，一般的只稱之為IRQ2或IRQ9。735.DMA傳送控制線DMA

(DirectMemoryAccess)，意思是直接內(nèi)存訪問，是一種不經(jīng)過CPU而直接從內(nèi)存存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換模式。DMA模式下，CPU只須向DMA控制器下達指令，讓DMA控制器來處理數(shù)的傳送，數(shù)據(jù)傳送完畢再把信息反饋給CPU，這樣就很大程度上減輕了CPU資源占有率。

DMA傳送方式的優(yōu)先級高于程序中斷，兩者的區(qū)別主要表現(xiàn)在對CPU的干擾程度不同。中斷請求不但使CPU停下來，而且要CPU執(zhí)行中斷服務程序為中斷請求服務，這個請求包括了對斷點和現(xiàn)場的處理以及CPU與外設(shè)的傳送，所以CPU付出了很多的代價；DMA請求僅僅使CPU暫停一下，不需要對斷點和現(xiàn)場的處理，并且是由DMA控制外設(shè)與主存之間的數(shù)據(jù)傳送，無需CPU的干預，DMA只是借用了一點CPU的時間而已。還有一個區(qū)別就是，CPU對這兩個請求的響應時間不同，對中斷請求一般都在執(zhí)行完一條指令的時鐘周期末尾響應，而對DMA的請求，由于考慮它得高效性，CPU在每條指令執(zhí)行的各個階段之中都可以讓給DMA使用，是立即響應。

DMA是什么？上頁下頁目錄74（1）AEN

地址允許信號，輸出。此信號用來在DMA期間禁止I/O端口與微處理器和其他設(shè)備的地址譯碼。AEN信號有效，表示DMA控制器正在控制系統(tǒng)總線，進行DMA傳輸。此時CPU放棄了總線控制權(quán)，用AEN信號來禁止I/O端口的地址譯碼（2）DRQ0-DRQ3,DRQ5-DRQ7——DMA請求信號（DMARequest），優(yōu)先權(quán)從高到低是DRQ0,DRQ1,…，DRQ7（3）#DACK0~DACK3,DAK5~DAK7,（DMAAcknowledge），DMA響應信號，用來響應DMA請求。低電平有效(4)T/C，計數(shù)結(jié)束信號，輸出。在任何一個DMA通道的終點計數(shù)計滿時發(fā)出此脈沖5.DMA傳送控制線上頁下頁目錄75#MASTERMaster和DRQ線一起獲得ISA板上ISA總線的控制權(quán)當接收到一個DACK后設(shè)備將MASTER信號拉低使得其獲得系統(tǒng)地址數(shù)據(jù)和控制線的控制權(quán)在此狀態(tài)下設(shè)備將在驅(qū)動地址和數(shù)據(jù)線之前等待一個時鐘周期在讀/寫命令之前等待兩個時鐘周期5.DMA傳送控制線上頁下頁目錄766其它信號線⑴IOCHCK#，I/O通道檢驗信號，輸入⑵RESETDRV，系統(tǒng)復位驅(qū)動信號，輸出⑶REFRESH#，MemoryRefreshI/O線，刷新信號，該信號為低時表明正在進行內(nèi)存刷新操作

(5)電源線和地線即Vcc等+5V,-5V,+12V,-12V,GND（4個）上頁下頁目錄77（6）CLKSystemClock是一個自行運轉(zhuǎn)的時鐘它的頻率一般在7MHz到10MHz之間該頻率值在ISA標準中并未嚴格定義系統(tǒng)時鐘在一些ISA板的應用中保證與系統(tǒng)微處理器的同步工作（7）OSCOscillator(振蕩器)是一個時間段為70毫微秒的時鐘(14.31818MHz)該信號與系統(tǒng)時鐘不同步上頁下頁目錄78（8）#I/OCHRDYI/OChannelReady允許較慢速ISA板通過插入等待狀態(tài)延長I/O或內(nèi)存讀寫周期I/OCHRDY通常處于高就緒ISA板將I/OCHRDY拉低未準備好以插入等待狀態(tài)使用I/OCHRDY插入等待狀態(tài)的設(shè)備需可以完成讀寫周期時地址譯碼和讀/寫信號有效后立即使I/OCHRDY信號為低當設(shè)備釋放I/OCHRDY回高上頁下頁目錄79ISA總線的尋址空間兩組地址線存儲器空間16M和64K的I/O地址空間存儲器空間的前1MB單元也分為三部分，與XT兼容ISA總線只用了1K的端口地址，其余的不能被訪問80ISA總線I/O端口讀總線周期（時序）210ns處理器采集數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù),I/O讀操作結(jié)束81ISA總線I/O端口寫總線周期（時序）82ISA總線簡化的讀存儲器周期時序(略)

地址總線A0-A23總線時鐘CLK讀控制線MEMR數(shù)據(jù)總線D0-D15一個完整的總線周期地址輸出數(shù)據(jù)上頁下頁目錄83ISA總線的機械規(guī)范134.49上頁下頁目錄841.ISA總線的尋址范圍為什么是16M?2.ISA總線的中斷響應中，如果IRQ12、IRQ9、IRQ3、IRQ7四條中短線同時請求，則CPU處理的先后順序？3.XT總線和ISA總線的尋址空間是一樣的嗎？差別在哪里？4.PC/XT/ISA/EISA的差別在（）A：電源線和地線的差別B：地址總線的進一步擴展C：數(shù)據(jù)總線的進一步增多D：數(shù)據(jù)傳輸率更高E：控制方式更加靈活多樣，支持多種數(shù)據(jù)傳輸F：分別向下兼容，所以可以用EISA可以完全替代前面幾種總線5.判斷：ISA總線中CLOCK的信號是固定的6MHz,即167ns（）6.在DMA傳輸過程中，BALE應該是

電平，AEN是

電平，DRQ0-DRQ3和DRQ5-DRQ7的優(yōu)先級順序是

，與請求對應的響應信號管腳是

。上頁下頁目錄本節(jié)練習題與思考題85狀態(tài)控制D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7計算機外設(shè)或計算機并行通信：數(shù)據(jù)各bit同時傳送串行通信：數(shù)據(jù)按bit，依次傳送TXDTXDRXDRXD計算機外設(shè)或計算機1、基本通信方式通信：CPU與外部的信息交換§2.4RS-232C/RS-422/RS-485接口86串行與并行：串行：用一根信號線將數(shù)據(jù)逐位順序傳送并行：就是多條（8條）同時協(xié)作傳輸數(shù)據(jù)串行通信的優(yōu)勢：通信線路少，在遠距離通信時可以極大地降低成本；適合于遠距離數(shù)據(jù)傳送，也常用于速度要求不高的近距離數(shù)據(jù)傳送實例：PC系列機上有兩個串行異步通信接口，鍵盤/鼠標器/顯示器與主機間亦采用串行數(shù)據(jù)傳送。上頁下頁目錄87串行接口串行通信時使用的接口所直接面對的并不是某個具體的通信設(shè)備，而是一種串行通信的接口標準目前已有較多的串行接口，如最新的USB以及最經(jīng)典的RS-232C系列，接口有所不同上頁下頁目錄88一、串行通信基本知識

1.數(shù)據(jù)傳送方向單工形式：數(shù)據(jù)只能單方向從一端向另一端傳送；如：有線電視節(jié)目、《潛伏》中呼叫間諜發(fā)送端接收端數(shù)據(jù)線地線半雙工形式：數(shù)據(jù)可以雙向傳送，但任一時刻只能向一個方向傳送。既可分時雙向傳送數(shù)據(jù)。如：某些對講機，傳真機單工發(fā)送端接收端接收端發(fā)送端數(shù)據(jù)線地線半雙工上頁下頁目錄89全雙工形式：同時雙向傳送數(shù)據(jù)，因此，全雙工配置是一對單向配置，它要求兩端的通信設(shè)備都具有完整和獨立的發(fā)送和接收能力。通信效率最高，適合于計算機之間的通信。還有手機

發(fā)送端接收端接收端發(fā)送端數(shù)據(jù)線地線全雙工數(shù)據(jù)線上頁下頁目錄902.傳輸速率在串行通訊中，用波特率來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。波特率，即每秒鐘傳送的二進制位數(shù)，簡寫為bps國際上規(guī)定了一個標準波特率系列：110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、14.4Kbps、19.2Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps。在串行通信中，無論收、發(fā)，都必須有時鐘脈沖信號對傳送的數(shù)據(jù)進行定位和同步控制。接收時鐘/發(fā)送時鐘是波特率的倍數(shù)——波特率因子。例：波特率=9600bps，波特率因子=16，則接收時鐘和發(fā)送時鐘頻率=9600×16=153600Hz波特率因子=16，表明16個時鐘脈沖傳送(接收)1位。上頁下頁目錄91二、RS-232C總線該標準的全稱是EIA-RS-232C標準(ElectronicIndustrialAssociate-RecommendedStandard232C)是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會)與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電氣特性都作了明確規(guī)定。由于通信設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標準，目前已在微機串行通信接口中廣泛采用。1987年1月正式改名為EIA-232D設(shè)計目的是用于連接調(diào)制解調(diào)器現(xiàn)已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE的標準接口DTE——數(shù)據(jù)終端設(shè)備，例如計算機DCE——數(shù)據(jù)通信設(shè)備（數(shù)傳機，數(shù)據(jù)傳送機），例如調(diào)制解調(diào)器）可實現(xiàn)遠距離通信，也可近距離連接兩臺微機屬于網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中的最低層：物理層上頁下頁目錄92在串行通信中，DTE和DCE之間的連接要符合接口標準計算機通信中使用最普遍的是RS-232C標準PC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口，使用9針和25針連接器，旁邊一般有“|O|O|”樣標識

上頁下頁目錄每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

93說明1）RS-232C標準最初是為了遠程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)通信設(shè)備而制定的（1969年），并未考慮計算機系統(tǒng)的應用要求。但目前又被廣泛的借來用與計算機與終端或外設(shè)之間的近端連接標準。所以與現(xiàn)在的計算機系統(tǒng)存在不一致的地方。2）發(fā)送和接收是以DTE為對象定義的上頁下頁目錄94一、RS-232C的引腳定義232C接口標準使用一個25針連接器絕大多數(shù)設(shè)備只使用其中9個信號，所以就有了9針連接器232C接口信號面向使用調(diào)制解調(diào)器的串行異步通信，可支持兩個通信信道：主信道：用于數(shù)據(jù)傳送次信道：次信道為輔助串行通道，主要提供通道控制，但其傳輸速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常較少使用上頁下頁目錄95SGPG967號線SG

(SignalGroud)信號地為所有的信號提供一個公共的參考電平2號線TxD

（TransmittedData）發(fā)送數(shù)據(jù)（終端→數(shù)傳機）串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端3號線RxD：(ReceivedData）接收數(shù)據(jù)（終端←數(shù)傳機）串行數(shù)據(jù)的接收端RS-232C的引腳（1）數(shù)據(jù)發(fā)送和接收信號線：

(2條)（2）地線：1號線PG：保護地（機殼地）起屏蔽保護作用的接地端，一般應參照設(shè)備的使用規(guī)定，連接到設(shè)備的外殼或大地TxC：發(fā)送器時鐘控制數(shù)據(jù)終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)的時鐘信號RxC：接收器時鐘控制數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù)的時鐘信號97RS-232C的引腳20號線DTR*

(DataTerminalReady)數(shù)據(jù)終端準備好（終端→數(shù)傳機）通常當數(shù)據(jù)終端設(shè)備一加電，該信號就有效，表明數(shù)據(jù)終端設(shè)備準備就緒6號線DSR*：(DataSetReady)數(shù)據(jù)裝置準備好（終端←數(shù)傳機）通常表示數(shù)據(jù)通信設(shè)備（即數(shù)據(jù)裝置）已接通電源連到通信線路上，并處在數(shù)據(jù)傳輸方式

DTR和DSR也可用做數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的聯(lián)絡(luò)信號，例如應答數(shù)據(jù)接收這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。這兩個設(shè)備狀態(tài)信號有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進行通信了，能否開始進行通信要由下面的控制信號決定。上頁下頁目錄（3）聯(lián)絡(luò)控制信號線：

(6條)98RS-232C的引腳4號線RTS*：(RequesttoData)請求發(fā)送（終端→數(shù)傳機）當數(shù)據(jù)終端設(shè)備準備好送出數(shù)據(jù)時，就發(fā)出有效的RTS信號，用于通知數(shù)據(jù)通信設(shè)備準備接收數(shù)據(jù)5號線CTS*：(CleartoSend)清除發(fā)送（允許發(fā)送）（終端←數(shù)傳機）當數(shù)據(jù)通信設(shè)備已準備好接收數(shù)據(jù)終端設(shè)備的傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)出CTS有效信號來響應RTS信號

RTS和CTS是數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間一對用于數(shù)據(jù)發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號這對RTS/CTS請求應答聯(lián)絡(luò)信號是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號，使其變高。上頁下頁目錄（3）聯(lián)絡(luò)控制信號線：

(6條)99RS-232C的引腳8號線DCD*

（DataCarrierDetection）數(shù)據(jù)載波檢測

（終端←數(shù)傳機）此線也叫做接收線信號檢出(ReceivedLinedetection-RLSD)用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準備接收數(shù)據(jù)。當本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到終端。上頁下頁目錄22號線RI*

(RingingIndicator)振鈴指示（終端←數(shù)傳機）當MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。（3）聯(lián)絡(luò)控制信號線：

(6條)100DB-9信號接口

引腳信號名功能1DCD載波檢測2RXD接收數(shù)據(jù)3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR數(shù)據(jù)終端準備就緒5GND信號地線6DSR數(shù)據(jù)準備完成7RTS發(fā)送請求8CTS發(fā)送清除9RI振鈴指示上頁下頁目錄插頭插座101RS-232C的連接微機利用232C接口連接調(diào)制解調(diào)器，用于實現(xiàn)通過電話線路的遠距離通信微機利用232C接口直接連接進行短距離通信。這種連接不使用調(diào)制解調(diào)器，所以被稱為零調(diào)制解調(diào)器（NullModem）連接上頁下頁目錄102采用專用線通訊時的信號連接上頁下頁目錄注：電話線為專線,不使用DTR和RI103采用Modem(DCE)和電話網(wǎng)通信時的信號連接上頁下頁目錄104近程(無MODEM)簡單連接（交叉反饋、三線）DTETxDRxDDTRDSRRTSCTSSGDTETxDRxDDTRDSRRTSCTSSGTxD與RxD交叉相連：可實現(xiàn)全雙工通信DTR與DSR反饋相連：只要終端準備好RTS與CTS反饋相連：隨時都可以發(fā)送上頁下頁目錄計算機計算機

TXD

TXD

RXD

RXD

GND

GND105近程(無Modem）標準連接（雙交叉環(huán)回法）TxD與RxD互連：全雙工通信DTR與對方DSR、RI相連：一方DTE準備好，對方就認為DCE準備好(實際不存在)RTS與CTS反饋相連并與對方DCD相連：隨時可發(fā)，并讓對方準備好接收DTETxDRxDDTRDSRRTSCTSSGDTETxDRxDDTRDSRRTSCTSSGRIDCDDCDRI上頁下頁目錄106二、RS-232C的電氣特性

（1）數(shù)據(jù)線上的信號電平

mark(邏輯1)=-3～-15Vspace(邏輯0)=+3～+15V(2)控制和狀態(tài)線上的信號電平

ON=+3～+15V(接通，信號有效)OFF=-3～-15V(斷開，信號無效)上頁下頁目錄以上規(guī)定說明了RS-323C標準對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”的電平低于-3V，邏輯“0”的電平高于+3V；對于控制信號；接通狀態(tài)（ON）即信號有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在±(5～15)V之間。

107

232C接口采用EIA電平高電平為＋3V～＋15V

邏輯“0”低電平為－3V～－15V

邏輯“1”實際常用±5V或±15V標準TTL電平高電平：＋2V～＋5V低電平：0V～0.8V相互轉(zhuǎn)換RS-232C電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換

上頁下頁目錄EIA:電壓極性、負邏輯TTL:電壓幅值、正邏輯不兼容108電平轉(zhuǎn)換

RS-232C接口采用雙極性信號、公共地線和負邏輯；不能和TTL電平直接相連，使用時必須進行電平轉(zhuǎn)換，否則將使TTL電路燒壞，實際應用時必須注意！在實際應用時，必須通過專用電平轉(zhuǎn)換芯片進行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換芯片MC1488、MC1489、MAX232MC1488可實現(xiàn)TTL→RS-232的電平轉(zhuǎn)換；MC1489可實現(xiàn)RS-232→TTL的電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可完成TTL到EIA雙向電平的轉(zhuǎn)換

上頁下頁目錄109MAX232的用法

1.管腳1～6(C1+、V+、C1-、C2+、C2-、V-)用于電源電壓轉(zhuǎn)換，只要在外部接入相應的電解電容即可；

MAX232器件對電源噪聲敏感,因此,電源VCC應加上1μF的去耦電容,

C1,C2,C3,C4取1.0μF/16V的鉭電解電容,安裝時盡量靠近器件,以提高干擾能力。

2.可以將兩路RS-232C電平轉(zhuǎn)換成兩路TTL電平。分別從R1IN和R2IN輸入，對應從R1OUT和R2OUT輸出。注意，輸入和輸出的邏輯值保持一致，如輸入-5V，即邏輯1，輸出也是邏輯1，TTL電平為高電平，即3.6V左右

3.可以將兩路TTL電平轉(zhuǎn)換成兩路RS-232C電平，分別從T1IN和T2IN輸入，對應從T1OUT和T2OUT輸出。同樣輸入和輸出的邏輯值保持一致110上頁下頁目錄89S5289S52通過MAX232實現(xiàn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換111PC機與AT89S52單片機串行通信電路圖中外接電解電容C1、C2、C3、C4用于電源電壓變換，提高抗干擾能力，它們可以取相同數(shù)值電容1.0μF/16V。電容C5用于對＋5V電源的噪聲干擾進行濾波，其值一般為1μF上頁下頁目錄C1+C1-C2+C2-AT89C51GNDGNDIBM-PCTXDTXDRXDRXDT1outT1inR1inR1outGNDV+V-VCCMAX232C4C1C2C3C5+5V++++112113RS232C接口電路1148251ARxDTxD

TxCRxCD7~D0RDWRA1RESETA0A2A98086系統(tǒng)總線LS138M/IOCSD7~D0RDWRC/DRESETMAX232CLKCLKCLK0CSOUT082534分頻8MHz2MHz23231,75423697+5V與微機相連的原理圖可編程的串行通信接口芯片定時器譯碼器115RS-232C有兩種連接器DB-25和DB-91）DB-25：早期的機型（286以前）因為支持20mA電流環(huán)接口，4線2）DB-9：現(xiàn)在臺式計算機常用的接口兩種如果連接需要專用的電纜三、RS-232C的機械特性116電纜長度在通信速率低于20Kb/s時，RS-232C最大的物理距離為15m（50ft）（不使用MODEM的條件下）誤碼率<4%時15米，實際誤碼率允許10%～20%，15米是保守117RS-232C的不足RS-232接口標準出現(xiàn)較早，其定義：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間的串行接口標準。并不是為了實現(xiàn)計算機系統(tǒng)之間的互聯(lián)，難免會有不足之處：1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片；2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率最大20kbps；3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾；4）傳輸距離有限，實際最大傳輸距離15m左右，最遠不能超過60m。針對其不足之處，EIA又制定了RS-422總線標準和RS-485標準1181.信號地和保護地的區(qū)別？2.RS-232C的信號線在遠距離和近距離通信是的連接方式有何不同？請畫出3.波特率=9600bps，波特率因子=32，則RxC和

TxC(接收時鐘和發(fā)送時鐘)頻率應為（）A:153.6KHzB:9.6KHzC:307.2KHzD:300HzE:600Hz4.RS-232C的邏輯電平的特點（）A:與TTL電平相同B:負邏輯C:數(shù)據(jù)線上的和控制線上的規(guī)定不一樣D:數(shù)據(jù)線上的邏輯“1”是電壓在“-3V～-15V”E:計算機連接必須采用電平轉(zhuǎn)換器,如MAX232本節(jié)練習題與思考題1195.在同一時刻，通信雙方可以同時發(fā)送數(shù)據(jù)的信道通信方式（）A：半雙工通信B：單工通信C：數(shù)據(jù)報D：全雙工通信6.總結(jié)RS-232C的特點？120§2.5

USB

總線USB（UniversalSerialBus）通用串行總線USB是一個外部總線標準，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。USB接口可用于連接多達127種外設(shè)，如鼠標、調(diào)制解調(diào)器和鍵盤等。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出的，自1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成為當今個人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。從1994年11月11日發(fā)表了USBV0.7版本以后，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為3.0版本。

121電腦分區(qū)為什么沒有A盤和B盤？A盤和B盤是電腦的兩個軟驅(qū)。在上個世紀早期的電腦里，那個時候硬盤還沒有出現(xiàn)，電腦的操作系統(tǒng)都是放在軟盤里——只有幾十KB的原始操作系統(tǒng)。A:\和B:\兩個軟驅(qū)，一個是用來存放操作系統(tǒng)，一個是用來存放文件。由于硬盤的誕生比軟盤要晚，所以就用盤符順延到后面的C盤、D盤、E盤……等，光驅(qū)和U盤的誕生更晚，所以它們通常排的比硬盤還要靠后。

誰革了軟盤的命？1221232.5.1USB的性能特點

傳輸速度快

連接簡單快捷

通用連接器，可連接不同種類外設(shè)

無須外接電源，總線提供

擴充外設(shè)能力強，一個接口可以連接大量外設(shè)上頁下頁目錄1241.傳輸速度快

USB1.0提供了兩種速度：USB低速1.5Mbps，低速的USB支持低速設(shè)備，例如，調(diào)制解調(diào)器、鍵盤、鼠標、優(yōu)盤、硬盤、光驅(qū)、網(wǎng)卡、掃描儀、數(shù)碼相機等；USB全速12Mbps，USB全速的數(shù)據(jù)傳輸速度比RS-232C串口的9600bps快1000多倍，它用于大范圍的多媒體設(shè)備。而USB2.0的數(shù)據(jù)傳輸速度可以高達480Mbps，傳說USB3.0可以達到十倍于2.0的速度(2008年推出，)上頁下頁目錄1252.連接簡單快捷，實現(xiàn)“熱插拔”和“即插即用”

1.USB連接簡單快捷，可以進行熱插拔，即設(shè)備連到USB時，不必打開機箱，也不必關(guān)閉主機電源；這就讓用戶在使用外接設(shè)備時，不需要重復“關(guān)機將并口或串口電纜接上再開機”這樣的動作，而是直接在電腦工作時，就可以將USB電纜插上使用。

2.即插即用(Plug&Play)，并能自動偵測與配置系統(tǒng)的資源。再者，無須系統(tǒng)資源的需求。也即是，USB裝置不需要另外設(shè)定IRQ中斷、I/O位址，以及DMA等的系統(tǒng)資源。

上頁下頁目錄1263.通用連接器，一個連接器類型可以連接多種外設(shè)USB用一種通用的連接器可以連接多種類型的外設(shè)，其外型大多為4針插頭大家常見的是IDE接口的硬盤，串口的鼠標鍵盤，并口的打印機、掃描儀，可是有了USB之后，這些應用外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)可以用同樣的標準與個人電腦連接，這時就有了USB硬盤、USB鼠標、USB打印機、數(shù)碼相機、MP3等等。

上頁下頁目錄1274.無須外接電源，攜帶方便由USB總線提供電源到外部設(shè)備，USB能提供+5V/500mA的電源，供低功耗USB設(shè)備如USB鍵盤、USB鼠標、優(yōu)盤等作電源使用；但需高功耗的USB設(shè)備,如掃描儀等仍需自帶電源；USB還采用APM（AdvancedPowerManagement）技術(shù)，可以有效地節(jié)省電源功耗現(xiàn)在大部分手機已采用USB口充電，歐盟規(guī)定（2011年2月28日，統(tǒng)一手機充電器接口，iPHONE除外）上頁下頁目錄1285.擴充外設(shè)能力強USB采用星形層式結(jié)構(gòu)和Hub技術(shù)，允許一個USB主控機可以連接多達127個外設(shè)（理論上），用戶不用擔心要連接的設(shè)備數(shù)目會受到限制。兩個外設(shè)間的距離可達5米，擴充方便現(xiàn)在無線USB也已經(jīng)產(chǎn)生上頁下頁目錄129USB規(guī)范（補充）USB1.0