微机总线及IO接口标准

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1、微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 第7章 微机总线及I/O接口标准 l总线结构是微型计算机的重要特征之一。有了 总线标准以后，微型计算机的组装、维护和扩 展才得以方便地进行，它使微型计算机系统能 够支持模块化设计，具有开放性、通用性和灵 活性等特点。 l本章介绍总线、总线标准及接口标准的基本概 念和微型计算机系统中常有的系统总线标准及 接口等内容。 *第1页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 主要内容:l7.1 概述l7.2 系统总线标准 l7.3 外部总线（接口）标准*第2页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.1 总

2、线和总线标准 1总线 总线是一组信号线的集合，是一种在各模块间传送信息的公 共通路。 2. 总线标准总线标准，是指通过总线进行连接和传输信息时应遵守的一 些协议与规范。 *第3页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.1 总线和总线标准 3总线的分类 从总线的性质和应用来看，可分为3大类。 l系统总线。它是微型计算机系统内部各部件（插板）之间 进行连接和传输信息的一组信号线。 l局部总线。局部总线是介于CPU总线和系统总线之间的一 级总线。它有两侧，一侧直接面向CPU总线，另一侧面向 系统总线，分别由桥接电路连接。 l通信总线。通信总线是系统之间或微型计算机系

3、统与设备 之间进行通信的一组信号线。 *第4页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.1 总线和总线标准 4总线的组成 l数据总线。用于传输数据，采用双向三态逻辑。 l地址总线。用于传送地址信息，采用单向三态逻辑。 l控制总线。用于传送控制和状态信号，根据不同的使用条 件，控制总线有的为单向，有的为双向，有的为三态，有 的为非三态。 l电源线和地线。决定总线使用的电源种类及地线分布和用 法。 *第5页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.1 总线和总线标准 5总线的性能参数 l总线时钟频率l总线宽度l总线传输速率l同步方式l

4、多路复用l负载能力l信号线数控制线及电源线的总和。l总线控制方式l其他性能 *第6页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.1 总线和总线标准 6总线的优点及发展趋势 使用标准总线具有以下优点 : l简化了软、硬件的设计 l简化了系统结构 l便于系统的扩充 l便于系统的更新 *第7页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.1 总线和总线标准 6总线的优点及发展趋势 总线的主要发展趋势如下:l传输速率不断提高。 l降低功耗。 l功能结构不断调整更新。 *第8页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.

5、1.2 接口和接口标准 1接口 外部设备与CPU交换数据的中间环节或称为“界面”，这个 中间环节就称为接口电路或接口。 2. 接口标准 接口标准是外设接口的规范，包括接口信号线定义、信号 传输速率、传输方向、拓扑结构，以及电气特性和机械特性等 。*第9页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.2 接口和接口标准 3接口标准分类l传统的串行/并行接口标准。 l通用外设接口标准。 l外存储设备接口标准。 l图形显示器接口标准。 l测试仪器接口标准。 *第10页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.3 总线标准与接口标准的特点 1

6、总线标准的特点 l公用性，同时挂接多种不同类型的功能模块。l在机箱内以总线扩展插槽形式提供使用。l一般为并行传输。l定义的信号线多，且齐全，包括分离的数据、地址和控 制信号线及电源线。*第11页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.1概述l7.1.3 总线标准与接口标准的特点 2接口标准的特点 l专用性，一般是一个接口只接一类或一种设备。l一般设在机箱外，以接口插头（座）形式提供使用。l有并行和串行两种传输。l定义的信号线少，且不齐全，一般是控制信号线、数据 信号线、地址信号线共用。 *第12页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.

7、2.1 ISA总线 ISA（Industry Standard Architecture）总线又称AT总线 ，它具有16位数据宽度，最高工作频率为8MHz，数据传输速 率达到16MB/s，地址线24条，可寻访16MB地址单元。 1地址线 SA0SA19和LA17LA23。SA0SA19是可锁存的地址信号 ，LA17LA23为非锁存地址信号，由于没有锁存延时，因而 给外设插板提供了一条快捷途径。SA0SA19加上LA17LA23 可实现16MB空间寻址（其中SA17SA19和LA17LA19是重复 的）。*第13页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.2

8、.1 ISA总线 2数据线 SD0SD7为低8位数据线，SD8SD15为高8位数据线。 3. 控制线 lAEN：地址允许信号，输出线，高电平有效。 lBALE：允许地址锁存，输出线，这一信号由总线控制器 8288提供，作为CPU地址的有效标志。 l ：I/O读命令，输出线，低电平有效，用来把选中的 I/O设备的数据读到数据总线上。l ：I/O写命令，输出线，低电平有效，用来把数据总 线上的数据写入被选中的I/O端口。*第14页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.2.1 ISA总线 l 和 ：存储器读/写命令，低电平有效，用于对 A0A19这20位地址

9、寻址的1MB内存的读/写操作。l 和 ：低电平有效，存储器读/写命令，用于对 24位地址线全部存储空间的读/写操作。 l 和 ：它们是存储器16位片选信号和I/O 16位片 选信号，分别指明当前数据传送是16位存储器周期和I/O周 期。 lSBHE：总线高字节允许信号，该信号有效时，表示数据 总线上传送的是高位字节数据。*第15页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.2.1 ISA总线lIRQ3IRQ7和IRQ10IRQ15：用于作为来自外部设备的中 断请求输入线，分别连到主片8259A和从片8259A中断控制 器的输入端。 lDRQ0DRQ3和DRQ

10、5DRQ7：来自外部设备的DMA请求输入 线，高电平有效，分别连到主片8237A和从片8237A DMA 控制器输入端。 l 和 ：DMA应答信号，低电平有效 。 lT/C：DMA终止/计数结束，输出线。l ：输入信号，低电平有效。 lRESET：系统复位信号，输出线，高电平有效。 *第16页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.2.1 ISA总线l ：I/O通道检测，输出线，低电平有效。 lI/O CHRDY：通道就绪，输入线，高电平表示“就绪”。该 信号线可供低速I/O设备或存储器请求延长总线周期之用。 l ：零等待状态信号，输入线。 *第17页微

11、机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.2.2 PCI局部总线 1PCI总线的主要特点 l传输速率高。 l多总线共存。 l独立于CPU。 l自动识别与配置外设，用户使用方便。l适应5V和3.3V电源环境，可进行两种环境的转换，扩 大了它的适应范围。 *第18页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.2.2 PCI局部总线 2PCI总线信号的定义 必需信号线：主控设备49条，目标设备47条。可选信号线：51条（主要用于64位扩展、中断请求、高速 缓存支持等）。*第19页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标

12、准 7.2系统总线标准 l7.2.3 PCI-E局部总线 1PCI-E总线的主要特点 l使用了串行差分技术 l可扩展带宽模式 l内建时钟与8b/10b 编码 *第20页微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.2系统总线标准 l7.2.3 PCI-E局部总线 2PCI-E的信号线定义 *第21页针 号B面A面名 称说 明名 称说 明1+12V+12V电压PRSNT1#热插拔存在检测2+12V+12V电压+12V+12V电压3RSVD保留针脚+12V+12V电压4GND地GND地5SMCLK系统管理总线时 钟JTAG2测试时钟 、JTAG接口输 出时钟表7-3 PCI-E1模式的

13、引脚定义微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.3.1 传统的串行/并行接口标准 l1. 串行接口标准 （1）RS-232C机械规范和电气规范机械规范规定：RS-232C接口通向外部的连接器（插针和插 座）是一种标准的“D”型保护壳的25针插头。*第22页1131425标准25针“D”型插头7.3 外部总线（接口）标准 微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 RS-232C总线的电气规范 *第23页带37k负载时驱动 器的输出电平逻辑 1：-3 -15V不带负载时驱动 器的输出电平-25+25V 驱动 器断开时的输出阻抗300 输出短路电流0.5A 驱动 器转换 速率30V/s 接收器输入阻抗在37k之间 接收器输入电压 的允许范围-25+25V 输入开路时接收器的输出逻辑 1 输入经300接地时接收器的输出逻辑 1 +3V输入接收器的输出逻辑 0 -3V输入接收器的输出逻辑 1 最大负载电 容2500pF逻辑 0：315V微机原理与接口技术 第7章 微机总线及I/O接口标准 7.3.1传统的串行/并行接口标准 1. 串行接口标准 (2)功能规范 *第24页UART 接口TTL输入传输线 接收器RS-232C出RS-232C 接口