第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

主要內(nèi)容：1、概述

2、系統(tǒng)總線

3、PCI局部總線

4、通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)USB5、高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn)IEEE13946、SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)

7、IDE接口標(biāo)準(zhǔn)

8、AGP圖形加速端口

9、傳統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)

10、IEEE488總線及VXI卡式儀器總線重點內(nèi)容：總線和接口標(biāo)準(zhǔn)的含義、分類、組成、性能參數(shù)1第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

11.1總線的發(fā)展史1、從20世紀(jì)60年代末，DEC公司在PDP－11小型機(jī)使用面向總線的系統(tǒng)以來，尤其是世界首臺PC

也采用相同技術(shù)構(gòu)造，人們就感到用總線技術(shù)和模塊來組裝系統(tǒng)的好處，不僅使各種CPU模塊、存儲器模塊、I／O模塊可以相互組合，實現(xiàn)不同性能，還便于實現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展與維護(hù)。2第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、20世紀(jì)70年代初，VLSI技術(shù)迅速發(fā)展，在世界上第一臺微處理器4004問世4年后，1975年，一家位于美國新墨西哥鎮(zhèn)，名為MITS的小公司，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)。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的認(rèn)可，被命名為IEEE696總線標(biāo)準(zhǔn)。3第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

3、IBMPC問世20余年，隨著領(lǐng)域的擴(kuò)大，總線技術(shù)也隨之不斷創(chuàng)新。由最初的PC/XT，微處理器的日新月異、不同性能的實現(xiàn)、PC應(yīng)用到ISA、MCA、

EISA、VESA，到PCI、AGP、IEEE1394、USB，再到EV6、PCI—X、UMA、NGIO總線等。究其原因，是因為CPU的處理能力迅速提升，與其相連的外圍設(shè)備通道（帶寬）過窄且總落后于CPU

的處理能力，造成整個系統(tǒng)的瓶頸。這樣，不得不一次次改造總線，其重點是局部總線。目前，AGP

局部總線傳輸率可達(dá)533MB/s，PCI－X可達(dá)1GB/s。4第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

11.2總線的基本概念一、總線概述

總線：是指計算機(jī)中多個部件之間公用的一組連線，是若干互連信號線的集合，由它構(gòu)成系統(tǒng)插件間、插件的芯片間或系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)信息通路。在微型計算機(jī)系統(tǒng)中，總線是各個部件信息交換的公共通道，各部件之間的聯(lián)系都是通過總線實現(xiàn)的，總線在計算機(jī)中起著重要的作用。微型計算機(jī)廣泛采用總線技術(shù)，以便簡化硬件、軟件的系統(tǒng)設(shè)計。5第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

隨著微型計算機(jī)的發(fā)展，總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展與完善，并且已經(jīng)出現(xiàn)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化總線，這些標(biāo)準(zhǔn)化總線的廣泛使用，對微型計算機(jī)系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的普及和應(yīng)用起到了積極的推動作用。為了使微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)朝模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)總線應(yīng)具有以下特點：（1）可以簡化計算機(jī)軟件和硬件的設(shè)計；（2）可以簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；（3）易于系統(tǒng)的擴(kuò)展；（4）便于系統(tǒng)的更新；（5）便于系統(tǒng)的調(diào)試和維修。6第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

二、總線分類

在微型計算機(jī)系統(tǒng)中按照總線的規(guī)模、用途及應(yīng)用場合，可將總線分為以下三類。（1）微處理器芯片總線也稱為元件級總線，這是在構(gòu)成一塊CPU插件或用微處理機(jī)芯片組成一個很小系統(tǒng)時常用的總線，常用于CPU芯片、存儲器芯片、I/O接口芯片等之間的信息傳送。按所傳送的信息類別不同，可將芯片總線分為傳送地址、傳送數(shù)據(jù)和傳送控制信息等三組總線，分別為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。7第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

（2）內(nèi)總線也稱為板極總線或系統(tǒng)總線，它是微型計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)連接各插件板的總線，用以實現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)與各種擴(kuò)展插件板之間的相互連接，是微機(jī)系統(tǒng)所特有的總線，一般用于模板之間的連接。在微型計算機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)總線是主板上微處理器和外部設(shè)備之間進(jìn)行通訊時所采用的數(shù)據(jù)通道。（3）外部總線也稱為通信總線，主要用于微機(jī)系統(tǒng)與微機(jī)系統(tǒng)之間或微機(jī)與外部設(shè)備（如打印機(jī)、硬盤設(shè)備）、儀器儀表之間的通信，常用于設(shè)備級的互連。這種總線的數(shù)據(jù)傳輸可以是并行的，也可以是串行的，數(shù)據(jù)傳輸速率低于系統(tǒng)內(nèi)部的總線。8第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

微型計算機(jī)的總線層次結(jié)構(gòu)擴(kuò)充存儲器打印機(jī)接口通信接口網(wǎng)絡(luò)接口儀表接口計算機(jī)打印機(jī)智能儀表局域網(wǎng)絡(luò)ROMRAMI/O接口CPU片內(nèi)總線內(nèi)總線片總線外部總線主機(jī)板9第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

三、總線的裁決

總線由多個部件共享，為了正確地實現(xiàn)各部件之間的信息傳送，必須對總線的使用進(jìn)行合理的分配和管理。當(dāng)總線上的某個部件要與另一個部件進(jìn)行通信時，首先應(yīng)該發(fā)出請求信號，有時會發(fā)生在同一時刻總線上有多個部件發(fā)出總線請求信號的情況，這就要求根據(jù)一定的總線裁決原則來確定占用總線的先后次序。只有獲得總線使用權(quán)的部件，才能在總線上傳送信息，這就是所謂的總線裁決問題。通常，有并聯(lián)、串聯(lián)和循環(huán)等三種總線分配的優(yōu)先級技術(shù)。10第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

1、并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法

當(dāng)采用并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法時，優(yōu)先級別是通過一個優(yōu)先權(quán)裁決電路進(jìn)行判斷的。共享總線的每個部件具有獨立的總線請求線，通過請求線將各部件的請求信號送往裁決電路。裁決電路一般由一個優(yōu)先權(quán)編碼器和一個譯碼器組成。該電路接收到某個部件或多個部件發(fā)來的請求信號后，首先經(jīng)優(yōu)先權(quán)編碼器進(jìn)行編碼，然后由譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號，發(fā)往請求總線部件中優(yōu)先級最高的部件，允許該部件盡快獲得總線。但需注意，即使某個部件獲得了最先占有總線的特權(quán)，它也不一定能立即使用總線，而必須在總線不忙時，即原占有總線部件傳送結(jié)束后才能使用總線。11第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、串聯(lián)優(yōu)先級判別法

串聯(lián)優(yōu)先級判別法不需要優(yōu)先權(quán)編碼器和譯碼器，它采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，把共享總線的各個部件按規(guī)定的優(yōu)先級別鏈接在鏈路的不同位置上。在鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中位置越前面的部件，優(yōu)先級別越高。當(dāng)前面的部件要使用總線時便發(fā)出信號，禁止后面的部件使用總線。通過這種方式，就確定了請求總線各部件中優(yōu)先級最高的部件。顯然，在這種方式中，當(dāng)優(yōu)先級高的部件頻繁請求時，優(yōu)先級低的部件很可能很長時間都無法獲得總線使用權(quán)。

12第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

3、循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法

循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法類似于并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法，只是其中的優(yōu)先權(quán)是動態(tài)分配的，原來的優(yōu)先權(quán)編碼器由一個更為復(fù)雜的電路代替，該電路把占用總線的優(yōu)先權(quán)在發(fā)出總線請求的那些部件之間循環(huán)移動，從而使每個總線部件使用總線的機(jī)會相同。以上三種優(yōu)先權(quán)判別法各有優(yōu)缺點，循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法需要大量的外部邏輯才能實現(xiàn)。串聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法不需要使用外部邏輯電路，但這種方法中所允許鏈接的部件數(shù)目受到很嚴(yán)格的限制，因為部件太多，那么鏈路產(chǎn)生的延時就將超過時鐘周期長度，總線優(yōu)先級別的裁決必須在一個總線周期中完成。從一般意義上講，并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別方法較好，它允許在總線上連接許多部件，而裁決電路又不太復(fù)雜。在實際使用時可根據(jù)具體情況決定采用哪種優(yōu)先權(quán)判別方法。13第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

四、總線數(shù)據(jù)的傳送

1、總線數(shù)據(jù)的傳送方式

信息在總線上有三種傳送方式：串行傳送、并行傳送和并串行傳送。（1）串行傳送方式當(dāng)信息以串行方式傳送時只使用一條傳輸線，而且采用脈沖傳送。具體操作就是在傳輸線上按順序傳送表示一個數(shù)碼的所有二進(jìn)制位的脈沖信號，每次一位。通常第一個脈沖信號表示數(shù)碼的最低有效位，最后一個脈沖信號表示數(shù)碼的最高有效位。14第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

（2）并行傳送方式采用并行方式傳送二進(jìn)制信息時，每個數(shù)據(jù)位都需要一條單獨的傳輸線。信息由多少個二進(jìn)制位組成，機(jī)器就需要有多少條傳輸線，從而讓二進(jìn)制信息在不同的線上同時進(jìn)行傳送。當(dāng)進(jìn)行并行傳送時，所有的位同時傳送，所以并行傳送方式的速度比串行傳送的速度要快得多。并行傳送是微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部常用的傳送方式。源目的01010110010101108位數(shù)據(jù)線源01101010目的8T15第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

（3）并串行傳送方式

并串行傳送方式是并行傳送方式與串行傳送方式的結(jié)合。當(dāng)信息在總線上以并串行方式傳送時，如果一個數(shù)據(jù)字由兩個字節(jié)組成，那么當(dāng)傳送一個字節(jié)時采用并行方式，字節(jié)之間采用串行方式。

例：有的微型計算機(jī)中CPU的數(shù)據(jù)用16位并行運算。但由于CPU芯片引腳數(shù)的限制，出入CPU的數(shù)據(jù)據(jù)總線寬度是8位。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)從CPU中進(jìn)入數(shù)據(jù)總線時以字節(jié)為單位，采用并串行方式進(jìn)行行傳送。16第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、總線數(shù)據(jù)傳送的通訊協(xié)議

通訊協(xié)議是實現(xiàn)總線裁決和信息傳送的手段，通常分為同步方式和異步方式。

（1）同步通訊方式總線上的部件通過總線進(jìn)行信息交換時用一個公共的時鐘信號進(jìn)行同步，這種方式稱為同步通訊。在同步方式中，由于采用了公共時鐘，每個部件何時發(fā)送或接收信息都由統(tǒng)一的時鐘規(guī)定，在通訊時不用附加時間標(biāo)志或來回應(yīng)答信號。所以，同步通訊具有較高的傳輸頻率。17第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

（2）異步通訊方式如果總線上各部件之間的距離和設(shè)備的速度相差很大，勢必會降低總線的效率，在這種情況下往往采用異步通訊方式。異步通訊允許總線上各個部件有各自的時鐘，部件之間進(jìn)行通訊時沒有公共的時間標(biāo)準(zhǔn)，而是在發(fā)送信息的同時發(fā)出該部件的時間標(biāo)志信號，用應(yīng)答方式來協(xié)調(diào)通信過程。異步通訊又分為單向方式和雙向方式兩種。單向方式不能判別數(shù)據(jù)是否正確傳送到對方，故大多采用雙向方式，即應(yīng)答式異步通訊。18第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

3、總線數(shù)據(jù)傳送的錯誤檢測由于外界或者自身存在著各種隨機(jī)出現(xiàn)的干擾因素，總線上傳輸?shù)男畔⒖赡墚a(chǎn)生錯誤。為此，需要采用錯誤檢測電路來發(fā)現(xiàn)或糾正出現(xiàn)的錯誤，用專用的總線信號來報告出現(xiàn)的錯誤。最常用也是最簡單的錯誤檢測方法是奇偶校驗法。在地址、數(shù)據(jù)或控制信息傳輸?shù)耐瑫r，將它的奇偶校驗信息通過另一根總線傳輸?shù)叫盘柦邮辗剑邮辗酵ㄟ^查驗接收的信號是否符合校驗規(guī)則來判斷收到信號的正確性。一旦發(fā)現(xiàn)奇偶校驗的錯誤，則通過另一條總線告知信號發(fā)送方發(fā)生了錯誤，這時就可根據(jù)協(xié)定處理發(fā)現(xiàn)的錯誤。

19第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

總線進(jìn)行高速和大批量信息傳輸時，常采用的錯誤校驗方式是循環(huán)冗余校驗CRC。CRC校驗將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過專門的電路，產(chǎn)生一個16位或32位的

CRC碼，加在數(shù)據(jù)的最后發(fā)送。在數(shù)據(jù)的接收端，采用相同的電路對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如果數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確無誤，則從線路上接收到的校驗碼應(yīng)該與接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生的校驗碼一致，否則就表示發(fā)生了傳輸錯誤。

CRC校驗方式對于成塊數(shù)據(jù)傳送中數(shù)據(jù)檢錯十分有效，但電路相對復(fù)雜一些，USB總線就是采用的這個方法。20第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

五、總線標(biāo)準(zhǔn)

目前總線標(biāo)準(zhǔn)有兩類：（1）是IEEE（美國電氣及電子工程師協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)委員會定義與解釋的標(biāo)準(zhǔn)，如：IEEE-488總線和RS-232C

串行接口標(biāo)準(zhǔn)等，這類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已有20多個。（2）是因廣泛應(yīng)用而被大家接受與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，如S-100

總線、IBMPC總線、ISA總線、EISA總線、STD總線接口標(biāo)準(zhǔn)等。不同的總線標(biāo)準(zhǔn)可以用于不同的微機(jī)系統(tǒng)或者同一微機(jī)系統(tǒng)的不同位置。21第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

通常情況下，總線能達(dá)到什么樣的性能是由總線的指標(biāo)體現(xiàn)的，主要有以下兩點：（1）總線寬度總線寬度是指可以同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，位數(shù)越多，一次傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。如EISA總線寬度為16位，PCI總線寬度為32位，

PCI-2總線寬度可達(dá)到64位。微計算機(jī)的總線寬度一般不會超過CPU外部數(shù)據(jù)總線的寬度。（2）總線頻率總線通常都有一個基本時鐘，總線上其它信號都以這個時鐘為基準(zhǔn)，這個時鐘的頻率也是總線工作的最高頻率。時鐘的頻率越高，單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大。EISA總線的時鐘頻率為8MHz，PCI總線為33.3MHz，PCI-2總線可達(dá)66MHz。22第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

11.3系統(tǒng)總線

系統(tǒng)總線是組成微機(jī)系統(tǒng)所用的總線。常用的系統(tǒng)總

線有8/16位ISA和EISA兩種。8位ISA總線也稱為PC總線，

16位ISA總線也稱為PC/AT總線，80年代末期出現(xiàn)了32位的

EISA總線。由于早期總線的時鐘頻率和最大傳輸率受主板

上的擴(kuò)展槽數(shù)量、傳輸線長度及擴(kuò)展卡電路負(fù)載的限制，

系統(tǒng)總線傳輸速率較低，已成為限制計算機(jī)系統(tǒng)工作速度

的一個瓶頸。隨著芯片制造技術(shù)的不斷提高，計算機(jī)結(jié)構(gòu)

的更新與工作速度也大幅度提高，全新一代的系統(tǒng)總線也

在不斷涌現(xiàn)。23第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

一、PC總線

20世紀(jì)70年代末，蘋果微型計算機(jī)的成功證明了個人電腦市場是確實存在的，IBM公司最高決策層下令研制個人電腦，在佛羅里達(dá)的波克鎮(zhèn)成立了一個13人的研制小組。1981年，該小組推出了以8088為CPU的新一代個人計算機(jī)，為增加擴(kuò)充能力也設(shè)計了總線。該總線被稱為PC或PC/XT總線，

是PC總線的第一次創(chuàng)新與以前其它公司做法不同的是，IBM向外界完全公開了包括PC總線完整規(guī)范在內(nèi)的技術(shù)文件?？偩€工作頻率4.77MHz，總線寬度w=1Byte，傳送一次數(shù)據(jù)所需時鐘周期數(shù)N=2，所以總線傳輸率為Q=4.77×112=2.38MB/s。24第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

PC總線也叫做PC/XT總線，是早期PC/XT微機(jī)中采用的系統(tǒng)總線，它支持8位數(shù)據(jù)傳輸和10位尋址空間，最大通信速率為5MB/s。它有62根引腳，可插入符合PC總線的各種擴(kuò)展板，以擴(kuò)展微機(jī)的功能。其特點是把CPU視為總線的唯一總控設(shè)備，其余外圍設(shè)備均為從屬設(shè)備。具有價格低、可靠性好、兼容性好和使用靈活等優(yōu)點。

PC總線62條引腳信號通過一個31腳分為A、B兩面連接插槽，其中A面為元件面，B面為焊接面。這62條引腳信號分為地址線、數(shù)據(jù)線、控制線、狀態(tài)線、輔助線與電源等5類接口信號線。25第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

1、地址線A0～A19（20條）

20條地址總線為雙向傳輸，其中A19為最高位，A0為最低位，它們用來指出內(nèi)存地址或I/O接口地址。在系統(tǒng)總線周期中由

CPU驅(qū)動，在DMA周期中由DMA控制器驅(qū)動，采用地址允許信號AEN來確定。在存儲器尋址時，利用這20條地址線可訪問1MB的存儲空間，在進(jìn)行I/O端口尋址時，利用16條地址線A15～A0可訪問64K個端口地址，此時A19～A16無效。2、數(shù)據(jù)線D0～D7（8條）

數(shù)據(jù)線也是雙向傳輸，其中D7為最高位，D0為最低位。用于在CPU、存儲器及I/O端口之間傳輸數(shù)據(jù)信息及指令操作碼，可采用相應(yīng)的控制線來進(jìn)行數(shù)據(jù)選通。26第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

3、控制線（21條）

（1）AEN：地址允許信號，輸出線，高電平有效。（2）ALE：地址鎖存允許輸出信號，高電平有效。（3）MEMR：存儲器讀信號，輸出線，低電平有效。（4）MEMW：存儲器寫信號，輸出線，低電平有效（5）IOR：I/O端口的讀信號，輸出低電平有效。（6）IOW：I/O端口的寫信號，輸出線，低電平有效。（7）IRQ7～I(xiàn)RQ2：6級中斷請求輸入信號，高電平有效。（8）DRQ3～DRQ1：3條DMA請求信號，輸入線，高電平有效。（9）DACK0～DACK3：4條DMA響應(yīng)信號，低電平有效。（10）T/C：計數(shù)結(jié)束信號，高電平有效。（11）RESETDRV：復(fù)位驅(qū)動信號，高電平有效。27第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

4、狀態(tài)線（2條）（1）I/OCHCK：I/O通道奇偶校驗輸入信號，低電平有效。此信號由插入擴(kuò)展槽的存儲器卡或I/O卡發(fā)出，用來向CPU提供關(guān)于I/O通道上的設(shè)備或存儲器的奇偶校驗信息。當(dāng)其為低電平時，表明奇偶校驗有錯，會對微處理器產(chǎn)生不可屏蔽中斷。（2）I/OCHRDY：I/O通道準(zhǔn)備就緒信號，高電平有效。該信號由擴(kuò)展槽中的存儲器卡或I/O卡發(fā)出。在數(shù)據(jù)傳送過程中，

當(dāng)一些慢速外設(shè)跟不上CPU

工作速度時，可將該信號變低來使CPU或DMA控制器插入適當(dāng)?shù)牡却芷冢瑥亩娱LI/O周期或存儲周期。此信號為低電平的時間不應(yīng)超過10個時鐘周期。

該信號主要用來解決慢速的外設(shè)與快速

CPU或DMA控制器之間的矛盾。28第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

5、輔助線、電源和地線（11條）（1）OSC：晶體振蕩脈沖信號，振蕩周期為70ns，主頻為14.318MHz，占空比為50%。（2）CLK：系統(tǒng)時鐘信號，此信號是由OSC三分頻得到的，周期為210ns，頻率為4.77MHz，占空比為33%，此信號用于總線周期同步。（3）CARDSLCTD：插件板選中信號，該信號只能用于

PC/XT主板上第8個擴(kuò)展槽中的插件板。利用該信號向CPU表明插件板已被選中，可以進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)的操作。（4）電源線：62芯PC/XT總線有±5V、±12V電源，其中+5V電源線2條，其余電源線各1條。（5）地線GND：有3條地線。29第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

二、ISA總線

這是PC總線的第二次創(chuàng)新。80286微處理器推出之后，IBM決定開發(fā)功能比PC/XT更強(qiáng)大的PC，稱為PC/AT。由于原PC/XT總線與新機(jī)器性能指標(biāo)不匹配，同時又要保證新機(jī)型必須與PC/XT的原有軟硬件兼容，這就要求必須對新機(jī)型的總線重新設(shè)計。

IBM公司在PC總線基礎(chǔ)上增加36個引腳，形成了

AT總線。即從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)，簡稱為ISA

總線，有時也稱為

PC/AT總線。30第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

1、ISA總線的特點

PC總線僅適用于8位數(shù)據(jù)的傳送，所以，從

IBMPC/AT微機(jī)開始采用PC/AT總線，即ISA總線，該總線的數(shù)據(jù)傳送速率最快為8MB/s，地址總線寬度為24位，可以支持16MB的內(nèi)存。

ISA總線在PC總線的62引腳的基礎(chǔ)上增加了一個36引腳的插槽，形成前62引腳和后36引腳的兩個插座，這樣就構(gòu)成了16

位ISA總線。它可以利用前

62引腳的插座插入與PC總線兼容的8位接口電路卡，也可以利用整個插座插入16位接口電路卡。除了數(shù)據(jù)和地址線的擴(kuò)充外，16位

ISA部分還擴(kuò)充了中斷和DMA請求、應(yīng)答信號。31第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、引腳信號功能

16位ISA總線的前62引腳的信號分布及其功能與PC總線基本相同，

16位總線中新增加的36引腳插槽信號擴(kuò)展了數(shù)據(jù)線、地址線、存儲器和I/O設(shè)備的讀寫控制線、中斷和DMA控制線、電源和地線等。新插槽中的引腳信號分為C（元件面）和D（焊接面）兩列。3、ISA總線的體系結(jié)構(gòu)

在利用ISA總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)內(nèi)存速度較快時，通常采用將內(nèi)存移出ISA總線并轉(zhuǎn)移到自己的專用總線—內(nèi)存總線上的體系結(jié)構(gòu)，微型計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部采用高速總線，DRAM通過內(nèi)存總線與CPU進(jìn)行高速信息交換。ISA總線以擴(kuò)展插槽形式對外開放，磁盤控制器、顯示卡、聲卡、打印機(jī)等接口卡均可插在8/16

位ISA總線插槽上，以實現(xiàn)ISA支持的各種外設(shè)與CPU的通信。32第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

內(nèi)存CPUPIC系統(tǒng)DMACISA卡

ISA總線局部總線（內(nèi)存總線）ISA卡ISA卡33第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

三、MCA總線

在80386處理器誕生后，一些計算機(jī)制造廠商和IBM公司先后推出功能更強(qiáng)的80386PC。為提高機(jī)器速度，增大可用內(nèi)存，要管理4GB實際內(nèi)存和64TB虛擬內(nèi)存，增加多處理能力等，又需要重新設(shè)計總線。在本次總線創(chuàng)新設(shè)計中，不同公司出于各自目的，導(dǎo)致了2種新型總線：MCA和EISA的產(chǎn)生。

1987年IBM公司為保護(hù)自身的利益，在宣布PC/2機(jī)器時，推出相對封閉的微通道結(jié)構(gòu)，簡稱為MCA總線，試圖由該公司加以專利控制。從技術(shù)層面上講，MCA是比較先進(jìn)的，其數(shù)據(jù)寬度為32位，地址總線寬度也為32位，尋址空間4GB，總線時鐘為10MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率為40MB/s。MCA配有總線仲裁機(jī)構(gòu)，可支持16個總線主控制器，允許共享中斷級，適用于多用戶、多任務(wù)的環(huán)境。但是，由于MCA總線與ISA總線不兼容，不支持ISA外設(shè)，影響了在PC兼容機(jī)上的使用。34第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

四、EISA總線

如果將MCA總線稱為PC總線的第三次創(chuàng)新，那么，EISA總線就是PC總線的第四次創(chuàng)新了。為了打破IBM的壟斷，1988年9月，Compaq、AST，Epson、

HP、Olivetti、NEC等9家公司聯(lián)合起來，推出了一種兼容性更優(yōu)越的總線，即EISA總線。設(shè)計EISA總線的目標(biāo)有2個：為提高數(shù)據(jù)傳輸率用一個專門猝發(fā)式DMA策略使32位總線能達(dá)到33MB/s；在功能、電氣、物理上保持與PC/XT、PC/AT總線兼容。

EISA總線是擴(kuò)展的ISA總線，引腳由原來ISA總線的62個加

36個擴(kuò)展到了98個，其數(shù)據(jù)總線被擴(kuò)展到32位，但時鐘速度仍維持在8MHz，傳輸速率為33MB/S，由于EISA總線性能穩(wěn)定，適用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高速圖像處理、多媒體等領(lǐng)域，最常見的應(yīng)用是作為磁盤控制器和視頻圖形適配器。

由于EISA是兼容機(jī)廠商共同推出的，所以其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是公開的。35第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

與ISA總線相比EISA總線有如下特點：（1）EISA總線用于32位微型計算機(jī)中，支持32位的地址總線尋址，可尋址4GB的存儲空間，也支持64KB的I/O端口尋址。（2）它具有32

位數(shù)據(jù)線，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸能力，保證了系統(tǒng)性能的提高，使最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)33MB/S。（3）EISA總線支持多處理器結(jié)構(gòu)，支持多主控總線設(shè)備，具有較強(qiáng)的I/O擴(kuò)展能力和負(fù)載能力。（4）具有自動配置功能，可以根據(jù)配置文件自動地初始化，

配置系統(tǒng)板和多擴(kuò)展卡。（5）擴(kuò)展了DMA的范圍和傳輸速度，支持7個DMA通道，DMA數(shù)據(jù)傳輸既可在ISA方式下進(jìn)行，也可在EISA方式下進(jìn)行。而且在EISA方式下進(jìn)行DMA數(shù)據(jù)傳輸時，使用的數(shù)據(jù)總線和地址總線都是32位的。（6）采用同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，可支持常規(guī)的一次傳送，也可支持突法方式即高速分組傳送。36第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

11.4局部總線

局部總線可看作是CPU總線和系統(tǒng)總線之間的一種總線。它具有較高的時鐘頻率和傳輸率，在一定程度上克服了系統(tǒng)總線的瓶頸問題，提高了系統(tǒng)性能。使用局部總線后，系統(tǒng)內(nèi)有多條不同級別的總線，形成了“分級總線結(jié)構(gòu)”。在這種體系中，不同傳輸要求的設(shè)備“分類”連接在不同性能的總線上，合理地分配系統(tǒng)資源，滿足不同設(shè)備的不同需要。此外，局部總線信號獨立于CPU，處理器的更換不會影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在常用的有3種局部總線：VESA局部總線、PCI局部總線、AGP總線。37第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

一、VESA總線

1992年推出的VESA總線是一種32位接口的局部總線，通常也稱為VL總線。它基于80486微處理機(jī)的32位局部總線，支持

16MHz～66MHz的時鐘頻率，其數(shù)據(jù)總線的寬度為64位，地址總線為32位，數(shù)據(jù)傳輸率可高達(dá)267MB/s。

VESA局部總線接口卡參見圖11-4所示。與EISA總線一樣，

VESA局部總線也是ISA總線的擴(kuò)展，不同之處在于VESA局部總線沒有在16位ISA總線連接器上增加任何器件，而是在16位

ISA總線連接器的后面增加了第3個連接器，即VESA連接器。

38第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

8位ISAVESAVESA局部總線卡16位ISA39第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

VESA局部總線上的連線與EISA總線卡非常相似，VESA局部總線還包括一個32位地址和數(shù)據(jù)總線，用于將存儲器和I/O設(shè)備連接到微處理器上。

VESA局部總線出現(xiàn)以后，雖然提高了計算機(jī)系統(tǒng)的整體性能，但也存在一定的局限性。

主要表現(xiàn)在：（1）用戶必須根據(jù)CPU的速度及系統(tǒng)采用的擴(kuò)展總線來選用特定的VESA總線卡。（2）系統(tǒng)中的一個VESA總線不能在多于兩個VESA總線卡的情況下運行，否則將降低系統(tǒng)的性能。（3）由于其設(shè)計思想是低價格，快速上市，因此設(shè)計簡單，無緩沖器，當(dāng)CPU主頻大于33MHz時會導(dǎo)致延時，產(chǎn)生等待狀態(tài)。40第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

二、PCI總線

為解決VESA局部總線存在的問題，1991年下半年，Intel公司首先提出了PCI總線的概念。PCI是一種同步且獨立于處理器的32

位或64位的局部總線，它允許外設(shè)與CPU進(jìn)行智能對話，從而避免了中斷請求（IRQ）、直接存儲器存?。―MA）和I/O通道之間的沖突。其工作頻率為25、33、66MHz，最大傳輸率可達(dá)528MB/s。

PCI總線支持64位數(shù)據(jù)傳輸、多總線主控和線性突發(fā)方式，目前主要在奔騰（Pentium）等高檔微機(jī)中使用。PCI是高速外設(shè)與CPU

間的橋梁。它在CPU與外設(shè)間插入了一個復(fù)雜的管理層，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸，并提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的總線接口。該管理層提供信號的緩沖，使PCI能支持10種外設(shè)，并在高時鐘頻率下保持高性能。41第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

PCI總線有PCI總線控制橋，即PCI芯片組，可以支持對內(nèi)存、高速緩存、總線和輸入/輸出接口的控制功能，支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸周期，可確?？偩€不斷載滿數(shù)據(jù)?？蓽p小存取延遲，

能夠大幅度減少外圍設(shè)備取得總線控制權(quán)所需的時間，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩?。PCI總線所具有的主控和同步操作功能有利于提高PCI總線的性能，而且PCI總線不受處理器限制，兼容性強(qiáng)，適用于各種機(jī)型。

PCI局部總線既符合當(dāng)前的技術(shù)要求，又能滿足未來技術(shù)的發(fā)展需要，已成為廣泛使用的局部總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI的高性能、高效率，使其成為開發(fā)當(dāng)今高性能AGP圖形接口的基礎(chǔ)。42第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

1、PCI總線的主要特點（1）線性突發(fā)傳輸（2）支持總線主控方式和同步操作（3）獨立于處理器（4）即插即用（5）適合于各種機(jī)型（6）多總線共存（7）預(yù)留發(fā)展空間（8）采用了數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用結(jié)構(gòu)，減少了總線引腳數(shù)，從而可以節(jié)約線路空間，降低設(shè)計成本。43第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、PCI總線信號的定義

PCI總線信號分為地址線、數(shù)據(jù)線、接口控制線、仲裁線、系統(tǒng)線、中斷請求線、高速緩存支持、出錯報告等信號線。

PCI總線規(guī)定了兩種PCI擴(kuò)展卡及連接器：一種稱為長卡，另一種稱為短卡。長卡提供64位接口，插槽

A、B兩邊共定義了188個引腳；短卡提供32位接口，插槽A、B兩邊共定義了124個引腳。除去電源線、地線、未定義的引腳之外，其余信號線按功能分類如圖。44第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

AD0~AD31必需的可選的接口控制信號AD32~AD63地址/數(shù)據(jù)線TRST錯誤報告信號仲裁信號64位總線擴(kuò)展信號系統(tǒng)信號接口控制中斷信號支持Cache的信號邊界掃描信號PCI總線設(shè)備TMSTCKTDOTDISDONESBOINTDINTCINTBINTALOCKACK64REQ64PAR64RSTCLKC/BE4~C/BE7GNTREQSERRPERRIDSELDEVSELSTOPIRDYTRDYFRAMEPARC/BE0~C/BE345第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

3、PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PCI局部總線與Pentium機(jī)內(nèi)部總線組合可以構(gòu)成多總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，PCI總線允許在一個總線中插入32

個物理部件，每一個物理部件可以含有最多8

個不同的功能部件。在PCI總線系統(tǒng)中，處理器與RAM位于主機(jī)總線上，它具有64位數(shù)據(jù)通道和更寬以及更高的運行速度。指令和數(shù)據(jù)在CPU和RAM之間快速流動，然后數(shù)據(jù)被交給PCI總線。PCI

負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)交給PCI擴(kuò)展卡或設(shè)備。如果需要，也可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)向ISA、EISA、MCA

等總線或控制器如IDE、SCSI以便進(jìn)行存儲。46第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

CPU…內(nèi)存Cache控制器/PCI橋CPU總線(32/64位)內(nèi)存總線(32/64位)圖形加速器PCI總線IDE控制器SCSI控制器Ethernet控制器PCI-PCI橋PCI總線設(shè)備PCI-橋ISAEISA...ISA/EISA/…總線…設(shè)備PCI設(shè)備功能部件0...功能部件7…PCI設(shè)備功能部件0...功能部件747第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

PCI橋的主要功能如下：（1）提供一個低延遲的訪問通路，從而使處理器能夠直接訪問通過低延遲訪問通路映射于存儲器空間或I/O

空間的PCI設(shè)備。（2）提供能使PCI主設(shè)備直接訪問主存儲器的高速通路。（3）提供數(shù)據(jù)緩沖功能，可以使CPU與PCI總線上的設(shè)備并行工作而不必相互等待。（4）可以使PCI總線的操作與CPU總線分開，以免相互影響，實現(xiàn)了PCI總線的全部驅(qū)動控制。48第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

三、AGP總線

Intel公司為了解決高速視頻或高品質(zhì)畫面的顯示，在1997年又推出了一種高速圖形接口的局部總線標(biāo)準(zhǔn)—AGP總線。

AGP總線是對PCI總線的擴(kuò)展和增強(qiáng)，但

AGP接口只能為圖形設(shè)備獨占，不具有一般總線的共享特性。采用AGP接口，允許顯示數(shù)據(jù)直接取自系統(tǒng)主存儲器，而無需先預(yù)取至視頻存儲器中。通過系統(tǒng)設(shè)置，圖形控制器可以從系統(tǒng)主存中劃出一部分空間用于保存AGP數(shù)據(jù)。49第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

圖形加速器AGP芯片集系統(tǒng)內(nèi)存下一代聲卡硬盤子系統(tǒng)網(wǎng)卡PentiumII處理器528MBpsPORTAGPPCIBUS132MBps50第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

絕大部分的微型計算機(jī)都支持AGP總線。它的主要特點如下：（1）具有雙重驅(qū)動技術(shù)，允許在一個總線周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)，即在AGP

時鐘信號的上沿和下沿都進(jìn)行32位的數(shù)據(jù)傳輸，從而將有效帶寬提高

4倍能達(dá)到512MB/s。（2）采用帶邊信號傳送技術(shù)，在總線上實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)的多路復(fù)用，從而把整個32位的數(shù)據(jù)總線留出來給圖形加速器。（3）采用內(nèi)存請求流水線技術(shù)，隱含了對存儲器訪問造成的延遲，允許系統(tǒng)處理圖形控制器對內(nèi)存進(jìn)行的多次請求。通過內(nèi)存請求的流水線策略，對各種內(nèi)存請求進(jìn)行排隊來減少延遲，一個典型的排隊可處理12

個以上的請求，從而大大加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取＃?）通過把圖形接口繞行到專用的適合傳輸高速圖形、圖像數(shù)據(jù)的AGP通道上，解決了PCI帶寬問題。當(dāng)AGP承擔(dān)這個任務(wù)后，PCI會有更多的能力負(fù)責(zé)其它應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸，大大減輕了PCI總線的壓力。（5）AGP總線是對PCI總線的擴(kuò)展和增強(qiáng)，但AGP接口只能為圖形設(shè)備獨占，不具有一般總線的共享特性。采用AGP接口，允許顯示數(shù)據(jù)直接取自系統(tǒng)主存儲器，而無需先預(yù)取至視頻存儲器中。51第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

11.5外部設(shè)備總線一、IEEE1394總線

IEEE1394是一種新型的高速串行總線。它具有許多顯著的特點：可以達(dá)到較高的傳輸速率，如100MBps、200MBps、

400MBps等；總線采用兩種數(shù)據(jù)傳輸模式，即同步傳輸模式和異步傳輸模式；可以實現(xiàn)即插即用并支持熱插拔等。它的應(yīng)用范圍主要是那些帶寬要求超過100KB/s的硬盤和視頻外設(shè)。

1、IEEE1394系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

IEEE1394可以進(jìn)行同步傳輸，也可以支持異步傳輸，總線通過一根1394橋接器與計算機(jī)的外部設(shè)備相連。52第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

CPU內(nèi)存1394橋接器掃描儀驅(qū)動器CPUCD

ROM驅(qū)動器數(shù)字照相機(jī)打印機(jī)1394內(nèi)部總線聯(lián)接并行總線1394總線1394線纜聯(lián)接設(shè)備I/O53第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

用IEEE

1394總線聯(lián)接起來的設(shè)備采用一種內(nèi)存編址方法，各設(shè)備就象內(nèi)存空間中的存儲單元一樣。設(shè)備地址有64

位寬，占用10位作為網(wǎng)絡(luò)ID

號，6位用作節(jié)點號，48位用作內(nèi)部編址。這樣可得到總共64個節(jié)點，每個節(jié)點上有1023個網(wǎng)絡(luò)ID號，每個ID號又具有231TM的內(nèi)存編址。以往的IDE

和SCSI-2等I/O結(jié)構(gòu)采用的是通道模式，即對于每一控制器要求單獨的I/O通道。內(nèi)存編址顯然優(yōu)于通道編址，

它可以把設(shè)備資源當(dāng)作寄存器或內(nèi)存，因而可以進(jìn)行處理器到內(nèi)存的直接傳輸。每一個總線段稱作一個節(jié)點，

可對節(jié)點分別編址、復(fù)位和校驗，許多節(jié)點在物理上形成一個模塊，

多個端口又可以集中在一個節(jié)點上。54第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、IEEE1394總線協(xié)議

IEEE

1394總線是一種基于數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)傳輸總線，總線協(xié)議中實現(xiàn)了開放式互連參考模型OSI七層協(xié)議中的三層：即傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。串行總線的管理層將這三個層次有機(jī)地聯(lián)接起來。

各個層次的功能：（1）傳輸層：對異步傳輸協(xié)議的讀寫和鎖定提供支持。（2）數(shù)據(jù)鏈路層：為異步傳送和等時傳輸兩種類型的包數(shù)據(jù)提供了包傳送功能。（3）物理層：將數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯信號根據(jù)不同的串行總線介質(zhì)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，同時用來確保一次只有一個節(jié)點可發(fā)送數(shù)據(jù)。55第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

軟件協(xié)議應(yīng)用接口串行總線管理總線配置傳輸層：異步、讀、寫、鎖定鏈路層：包傳送、包接收等，會話，監(jiān)聽，循環(huán)控制物理層：特性，數(shù)據(jù)同步，編碼

/解碼，聯(lián)接頭/媒體，信號層IEEE1394物理接口56第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

二、I2C總線

1、I2C總線簡介

I2C總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C

總線產(chǎn)生于在80

年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進(jìn)行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇?？呻S時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。57第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中推廣I2C總線后將會大大改變單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能，對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)帶來如下好處：（1）可最大限度地簡化結(jié)構(gòu)。（2）可實現(xiàn)電路系統(tǒng)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。（3）標(biāo)準(zhǔn)I2C總線模塊的組合開發(fā)方式大大地縮短了新品種的開發(fā)周期，有利于新產(chǎn)品及時地推向市場。（4）I2C總線各節(jié)點具有獨立的電氣特性，各節(jié)點單元電路能在相互不受影響的情況下以及在系統(tǒng)供電的情況下進(jìn)行接入或撤除。（5）I2C總線系統(tǒng)的構(gòu)成具有最大的靈活性。系統(tǒng)改型設(shè)計，或?qū)σ呀?jīng)加工好的電路板進(jìn)行功能擴(kuò)展時，對原有的設(shè)計及電路板系統(tǒng)影響是最小的。（6）I2C總線系統(tǒng)可以方便地對某一節(jié)點電路進(jìn)行故障診斷與跟蹤，有極好的可維護(hù)性。58第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、I2C總線的性能特點

I2C總線的串行數(shù)據(jù)傳送與一般的串行數(shù)據(jù)傳送無論從接口電氣特性、傳送狀態(tài)管理以及程序編制特點等方面都有很大的不同。

I2C總線主要具有以下特性：（1）二線傳輸。（2）當(dāng)系統(tǒng)中有多個主器件時，在I2C總線工作時任何一個主器件都可成為主控制器。多機(jī)競爭時的時鐘同步與總線仲裁都由硬件與標(biāo)準(zhǔn)軟件模塊自動完成，無須用戶介入。（3）I2C總線傳輸時，采用狀態(tài)碼的管理方法。（4）系統(tǒng)中所有外圍器件及模塊采用器件地址及引腳地址編址方法。（5）所有帶I2C接口的外圍器件都具有應(yīng)答功能。（6）I2C總線電氣接口有嚴(yán)格的規(guī)范，在硬件結(jié)構(gòu)上，任何一個具有

I2C總線接口的外圍器件，不論其功能差別有多大，都具有相同的電氣接口，各節(jié)點的電源都可以單獨供電，并可在系統(tǒng)帶電情況下接入或撤出。59第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

3、I2C總線工作原理

I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機(jī)一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關(guān)。60第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號。它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。

開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。

結(jié)束信號：SCL為低電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。

應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，

向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。

目前有很多半導(dǎo)體集成電路上都集成了I2C接口。帶有I2C接口的單片機(jī)有：CYGNAL的C8051F0XX系列，PHILIPSP87的

LPC7XX系列，

MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、

監(jiān)控芯片等也提供I2C接口。61第12章總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

四、SPI總線

SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外