第4章并行接口技术(下)

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1、1,4.1 并行接口简介 4.2 简单并行接口电路 4.3 可编程并行接口 4.4 打印机并行接口标准 4.5 IEEE-1284并行接口标准 4.6 IEEE-488接口标准 4.6 IDE 接口标准 4.7 SCSI 接口标准,计算机接口技术,第四章 并行接口技术（下）,目 录,西安电子科技大学 计算机学院 司栋森,第 2 页,4.6 IEEE-488接口标准,4.6.1概述,在前面的并行接口讨论中，我们了解了在接口和外设间采用一条控制状态线，可以传递“数据有效”的控制信息，加强了接口的功能；若采用两条控制状态线，可以实现接口和外设间的对话，实现数据的握手联络传送，使接口的功能进一步加强。

2、 若采用三条握手线可以实现一个接口同时和多个外设间的握手联络传送。一般在接口和外设间除数据线外的控制状态线越多，越能实现复杂的接口功能，越有利于使接口概念向高级的方向发展。 (Centronics接口虽有三条握手联络线，其实际作用等于二条握手联络线)。,第 3 页,IEEE 488 卡及 IEEE488-USB转接线,第 4 页,1.IEEE 488总线的演变,美国HP公司为了解决各种仪器、仪表与各种计算机相连时接口由于互相不兼容带来的麻烦，于1970年提出一个具有8条(3条握手和5条控制线)控制状态线的HP接口总线标准(协议)，简称HPIB。 这个标准很快得到全美国的承认，上升为IEEE的标

3、准，称为IEEE488接口。 经过IEEE机构的推荐，又上升为国际标准，称IEC-IB。 在我国和其他一些国家称它为GPIB(General Purpose Interface Bus通用接口总线)。,第 5 页,GPIB上升为国际标准后，GPIB系统得到了空前的发展，因此对编码格式、通信协议和通用命令等方面标准化的要求更加突出。在这种背景下，IEEE又公布了两个标准即IEEE488.1-1987及IEEE488.2-1987。,IEEE488.1和IEEE488的内容相比，变化很少。 IEEE488.2的名称是：使用可程控仪器IEEE标推数字接口时的编码、格式、规程和通用指令，进一步完善了标

4、准的内容，使该接口标准的应用更加广泛。 虽然我们本节不对GPIB系统作过细的讨论，但希望大家能认识到它的重要地位。,第 6 页,2. IEEE 488的特点,IEEE 488是一种并行的外总线，它以机架层叠式智能仪器为主要器件，构成开放式的积木测试系统，是工业上应用最广泛的通信总线之一。与其它接口总线相比，其显著特点是：,i一个接口可连接14个设备(包括计算机为15个设备),第 7 页,i系统组建和拆散灵活，使用方便，可采用串行连接和星形连接。,这一点是一般接口系统所无法相比的，所以GPIB接口系统应用越来越广泛。目前具有GPIB接口的设备有打印机，绘图仪，磁盘驱动锯，数字化仪，电压表，功率源

5、，信号发生器，示波器等等。 你可以用微型计算机和具有GPIB接口的各种设备，经过简单的电缆连接，很容易地组建自动测试系统，自动检测系统和微计算机系统。 GPIB接口系统开始主要在仪器系统中使用，有仪器接口之称。现在虽然主要仍在仪器领域，但已向其他领域渗透。,第 8 页,i 传输速率1Mb/s。 i 使用负逻辑。逻辑“1”电平+2.0V。 设备间最大距离20米，整个系统电缆长度220米。 若电缆长度超过220米，由于延时会改变定时关系，造成系统工作不可靠。这种情况应加调制解调器。 i 使用三线握手，允许连接不同速率的设备。,第 9 页,4.6.2系统上设备的工作方式,1. 系统结构,IEEE 4

6、88总线接口结构如图所示。利用IEEE 488总线将微型计算机和其它若干设备连接在一起。可以采用串行连接，也可以采用星形连接。,第 10 页,2. 工作方式,在IEEE 488系统中，每一个设备可按如下3种方式工作：,“听者”方式：从数据总线上接收数据。 一个系统在同一时刻，可以有两个以上的“听者”在工作。 可以充当“听者”功能的设备有：微型计算机、打印机、绘图仪等。 “讲者”方式：向数据总线发送数据。 一个系统可以有两个以上的“讲者”，但任一时刻只能有一个讲者在工作。 具有“讲者”功能的设备有：微型计算机、磁带机、数字电压表、频谱分析仪等。 “控制者”方式：是一种向其它设备发布命令的方式。

7、发布命令，对其他设备寻址，允许讲者使用总线。总线上可设多个，但同一时刻只允许一个工作。,第 11 页,在IEEE 488总线上的各种设备可以具备不同的功能。有的设备如微型计算机可以同时具有控制者、听者、讲者3种功能。有的设备只具有收、发功能，而有的设备只具有接收功能，如打印机。 在某一时刻系统只能有一个控制者。 而当进行数据传送时，某一时刻只能有一个发送器发送数据。 允许多个接收器接收数据，也就是可以进行一对多的数据传送。,第 12 页,4.6.3 IEEE 488接口信号定义,1.插座结构,IEEE 488接口采用24芯簧片插头座，和Centronics插头座属同一类型。 IEEE 488接

8、口的24芯簧片式插头座是一种组合插头座。它既有插头又有插座。当它的插头插入设备时，它自己所带的插座又可供其他电缆插头插入，在插头座上还有锁紧螺栓，用这种方式可将多台设备方便可靠地连接成系统。,第 13 页,2.插座引脚,第 14 页,3.数据总线,4.数据传送控制线,D7-D0：8条双向数据线。 D7 D0上可以传送数据、设备地址和命令。 除了用于传送数据外，还用于“听”、“讲”方式的设置，以及设备地址和设备控制信息的传送。,(1)DAV(Data Available)：数据有效线。 当发送器控制的数据总线上的数据有效时，发送器置DAV线有效(逻辑1，低电平)，表示数据总线上的数据有效，接收器

9、可以从总线上接收数据。,第 15 页,(2)NRFD(Not Ready For Data)：接收器没有准备好。 当总线上至少有一个接收器设备未准备好接收数据时，则接收器置NRFD有效(逻辑l，低电平)；当所有接收器都准备好时，NRFD变为无效(逻辑0，高电平)。 用OC门实现。 (3)NDAC(Not Data Accepted)：未接收完数据。 当总线上接收器设备至少有一个尚未接收完数据时，则接收器置NDAC有效(逻辑1、低电平)，告诉发送器不要撤消当前数据。当所有按收器都接收完数据后；此信号才变为无效。 用OC门实现。 以上三线是握手联络控制线，用于控制数据字节的传送(三线挂钩控制传送)

10、。,第 16 页,5.接口管理线,(1)IFC(Interface Clear)：接口清零线。 该线的状态由控制器建立，并作用于所有设备。当它为有效低电平时(逻辑1，低电平) ，整个IEEE 488总线停止工作，发送器停止发送，接收器停止接收。使系统处于已知的初始状态。它类似于复位信号RESET。可用计算机的复位键来产生IFC信号。 (2)SRQ(Service Request)：服务请求线。 它用来指出某个设备请求控制器的服务，所有设备的请求线是“线或”在一起的，因此任何一个设备都可以使这条线有效，来向控制器请求服务。但请求能否得到控制器的响应，完全由程序安排，当系统中有计算机时，SRQ是发

11、向计算机的中断请求线。,第 17 页,(3)ATN(Attention Line)：监视线。 它由控制器驱动，用它的不同状态对数据总线上的信息作出解释。 当ATN“1”时，表示数据线上传送的是地址或命令，这时只有控制器能发送信息，其它设备都只能接收信息。 当ATN“0”时，表示数据总线上传送的是数据。 (4)EOI(End or Identify)：结束或识别线。 与ATN线一起指示是数据传送结束，还是用来识别一个具体设备。 当ATN“0”时，进行数据传送，当传送最后一个字节使 EOI“1”时，表示数据传送结束。 当ATN“1”，若EOI“1”时，则表示数据总线上是设备识别信息，即可得到请求服

12、务的设备编码。,第 18 页,(5)REN(Remote Enable)：远程控制线。 该信号为低电平时，系统处于远程控制状态，设备面板开关，按键均不起作用； 若该信号为高电平，则远程控制不起作用，本地面板控制开关，按键起作用。,第 19 页,4.6.4 IEEE 488总线传送数据时序,1.握手信号及连接结构,IEEE 488总线上数据传送采用异步方式，即每传送一个字节数据都要利用DAV，NRFD和NDAC这3条信号线进行握手联络。,假如听者1未准备好，听者2准备好。,第 20 页,2.时序关系,从时序图可见，总线上每传送一个字节数据，就有一次DAV，NRFD和NDAC 3线握手过程。 目前

13、在自动测试系统中IEEE 488总线虽仍然广泛使用，但由于它的数据总线只有8位宽，系统的最高传输速率只有1MB/s，体积也较大。因此往往不能适应现代科技和生产对测试系统的需要。,第 21 页,4.7 ATAIDE接口标准,4.7.1 概述,1. 硬盘,硬磁盘机自1956年问世以来，得到了飞速的发展，在存储容量，存取速度以及性能上都有重大改进。它是目前在计算机系统中占统治地位的外存储器，直接与主机系统联机工作。 PC机使用的硬磁盘机大多是采用温彻斯特（Winchester）技术的固定盘式的磁盘机，简称温盘机或固定盘。它把磁头部件、小车、导轨、主轴和盘片制成一个不可拆卸的密封整体，工作时，高速旋转

14、在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起。采用这种技术使硬磁盘机的盘、头寿命提高，存取快速可靠，而且成本也较低。,第 22 页,大约在1986年左右，硬磁盘机的结构有一重大改进。以前，硬盘机专指硬盘驱动器，而硬盘控制器在硬盘适配器中，二者用电缆连接。1986年左右，由Compag（康柏）公司和Western Dagital（西数）公司联手对老式硬盘机进行了改进，将硬盘控制器与硬盘驱动器集成在一起。当前的硬盘机已多是这种结构了。,第 23 页,希捷硬盘内部结构,第 24 页,2. 硬盘接口的发展史,最早用于PC的硬盘接口是ST-506/412，它是由希捷公司开发的一种硬盘接口。这种接口把磁盘的编解码器位

15、于PC插槽上的磁盘控制卡上，用一个34芯的控制电缆（Control cable）接头和一个20芯的数据电缆（Data cable）把硬盘连接起来。 在早期PC如IBM PC/XT和PC/AT上，使用的硬盘就是以ST506/412为接口的硬盘。这种接口由于使用“改进调频制”（MFM）来进行数据编解码，所以也常称为MFM硬盘。它支持的传输速度和稳定性都不高，因此到了1987 年左右这种接口就基本上被淘汰了。,第 25 页,ST-506/412问世之后不太久，硬盘接口技术出现了ESDI（Enhanced Small Drive Interface）接口，它是迈拓公司于1983年开发完成，其设计目的是

16、升级和改进ST506。 它的特点是将磁盘数据编解码器放在硬盘本身之中而不是在控制卡上，使硬盘的稳定性和速度都得到了提高。 ESDI和ST506一样仍然使用两根电缆来连接硬盘，不过电缆的定义做了改变。ESDI的理论传输速度是ST-506/412接口的2-4倍，一般可达到10Mbps。当时许多PC品牌机都使用了ESDI接口，并一直使用到九十年代初。 上述两种接口虽然比较原始，但在硬盘接口技术的发展上，对规范硬盘接口标准起到了非常重要的作用，它们使PC硬盘的硬件兼容性得到了保证,第 26 页,对于 ATA 硬盘接口技术发展来说，有实质意义上的飞跃当属 IDE 接口的推出。 并行ATA技术是一个关于IDE（Integrated Drive Electronics）的技术规范族。最初，IDE只是一项企图把控制器与盘体集成在一起为主要意图的硬盘接口技术。安装时不再需要磁盘控制器接口卡，只需要一根电缆。 实践表明，这种技术由于减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性和速度得到了提高。正是基于它所具有的诸多优点与好处，当前个人电脑上使用