各类总线的介绍

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1、总线总线的概念总线是一组用于计算机之间各部件之间进行数据和命令的传送的公用信号线。二.总线的分 类(一) 总线(微机通用总线)按功能和规可分为三大类型：(1) 片总线(Chip Bus, C-BUS)又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。(2) 总线(Internal Bus, I-BUS)又称系统总线或板级总线，是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块 之间的传输通路。(3) 外总线(External Bus, E-BUS)又称通信总线，是微机系统之间或微机 系统与其他系统(仪器、仪表、控制

2、装置等)之间信息传输的通路，如ElA RS-232C、 IEEE-488等。(现场总线CAN属于外总线)微型计算机三类总线在微机系统中的地位和关系ALU寄存器组其中的系统总线，即通常意义上所说的总线，一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线DB (Data BUS)、地址总线AB (AddreSS BUS)和控制总线CB(COntrOl BUS)。 贞脚（二）总线按照传输数据的方式划分：可以分为串行总线和并行总线。串行 总线中， 二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件；并行总线的数据线通 常超过2 根。常见 的串行总线有SPI、I2C、USB及RS232等。（三）总线按照时钟信号是否独立划

3、分：可以分为同步总线和异步总线。同 步总线的 时钟信号独立于数据，而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。SPI、I2C是同步串 行总线，RS232采用异步串行总线。按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总 线和控制 总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。三.各类总线介绍部总线1. I2C 总线是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化， 器件封装 形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个12C总线器 件同时接到I2C总 线上，通过地址来识别通信对象。2. SPl总线串行外围设备接口 SPl是一种同步串行接口，SPl总线是一种 三线同步

4、总线，因其硬件功能很强，所以与 SPl 有关的软件就相当简单，使 CPU 有更多的时间处理 其他事务03. SCl总线串行通信接口 SCl是一种通用异步通信接口 UART，与MCS-51的异步通 信功能基本相同。系统总线1. ISA总线总线标准是IBM公司推出的系统总线标准。它是对XT总线的 扩展，以适 应8/16位数据总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛， 以至于现在奔腾机中 还保留有ISA总线插槽，ISA总线有98只引脚。2. EISA总线是在ISA总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上 又增加了 98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条ElS

5、A信号线。在实用中， EISA总线完全兼容ISA总线信号。3. VESA总线是一种局部总线，简称为VL（VESA IOCaI bus）总线。该总线系统考虑到 CPU与主存和CaChe的直接相连，通常把这部分总线称为CPU总线 或主总线，其他设备通 过VL总线与CPU总线相连，所以VL总线被称为局部总线。它定义了 32位数据线，且可 通过扩展槽扩展到64位，使用33MHZ时钟频率，最大传输率达132MB/s，可与CPU同步工 作。是一种高速、高效的局部总线，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。4. PCI总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种局

6、部总线。它定 义了 32位数据总线，且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小， 其功能比VESA、ISA有极大的改善，支持突发读写操作，最大传输速率可达132MB/S,可 同时支持多组外围设备。PCI局部总线不能兼容 现有的ISA、EISA、MCA （micro Channel architecture）总线，但它不受制于处理器，是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。5. ComPaCt PCI总线是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是PCI总线的 电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计 算机标准。ComPaCt PCI是在原来PCI总

7、线基础上改造而来，它利用PCI的优点，提供满足工业环境应用要求 的髙性能核心系统，同时还考虑充分利用传统的总线产品，如ISA、STD、VME或PC/104来 扩充系统的I/O和其他功能。6. PC/104总线PC/104也是一种工业计算机总线标准。PC/104是一种专门 为嵌入式 控制而定义的工业控制总线，即IEEE-P99607. VME 总线 VerSa MOdUIe EUrOCarCI 由 MOtOrOIa 公司 1981 年推出的第一 代 32位工业开放标准总线，即IEEE 1014-1987 （作为测控总线使用）o8. AGP全称ACCeIerated GraPhiC Ports,

8、PC的图形系统接口 的一种0为 了使系 统和图形加速卡之间的数据传输获得比PCI总线更髙的带宽，AGP应运而生。9. PCI-EXPreSS是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GI0”，是由英特尔提 出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。交由PCI-SIG （PCI特殊兴 趣组织）认证发布后才改名为PCI-EXPIess”，简称PCI-Em 0这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。它的主要 优势就是数据传输速率高，目前最高的16X 2. 0版本可达到1 OGB/s,而且还有相当大的 发展潜力。PCI EXPreSS也有多种规格，从PCI EX

9、PreSS IX到PCI EXPreS 16X，能满足S 现在和将来一定时间出现的低速设备和髙速设备的需求。外部总线1. RS-232-C总线设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下 主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现。RS-232-C标准规定的数 据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。 RS-232C标准规定,驱动器允许有2500PF的电容负载，通信距离将受此电容限制。传输距 离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因 此一般用于2

10、0m以的通信。2. RS-485总线在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标 准o RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具 有髙灵敏度，能检测低至200nlV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用 半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控 制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分 布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。3. IEEE-488总线上述两种外部总线是串行总线，而IEEE-488总线是并行总线接口标

11、 准，用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备。它按照位并行、字节串 行双向异步方式传输信号，连接方式为总线方式，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单 元,但总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为20米,信号传输速度一般为500KB/S, 最大传输速度为1 MB/so4. USB总线通用串行总线USB它基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到 方便用户、降低成本、扩展PC连接外设围的目的。它可以为外设提供电源。另外，快速是 IJSB技术的突出特点之一5 USB的最高传输率可达12MbPS比串口快100倍，比并口快近10 倍，而且USB还能支持多媒体。5. CAN总线CA

12、N是控制器局域网络（COntrOller Area Network, CAN）的简 称，是 由研发和生产汽车电子产品著称的德国 BOSCH 公司开发了的，并最终成为 国际标准（ISOII898）。是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧，CAN总线协议已经成 为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议 专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。具有的高可靠性和良好的错误检测能力。 （现场总线）6. 以太网接口接口类型是RJ-45接口。它遵循IEEE802. 3标准，传输速率 通常为 10M/100/l000Mbps，可工作在全双工、半双工模式。

13、如下图的WAM 口（广域网口）和1、2、 3、4标识的端口就是RJ-45端口。测控总线（仪器专用总线）测控总线是指以组成测量和控制系统为主要目标而开发的总线。虽然在PC、ISA、PCI 总线系统上加入各种I/O功能模块板，也可以组成测控系统，但这不是这些总线标准设计 的主要目的。为测控系统设计的总线主要有STD、CPCI. GPIB. VME, VXI和PXI等总线。 目前常用的测试系统平台总线基本上还是并行 总线，如PCI、GPIB. PXI和VXI等总线。1. PC I/Compac t PCI 总线PCI是一种高性能局部总线，它构成微处理器与外设之间的高速通道。PCI支持多个外 设，与C

14、PU的时钟频率无关。PCI局部总线的特征体现在其高性能、可兼容性、处理器的独 立性、成本有限性和将来支持性等方面PCI局部总线是一个系统的解决办法，它使网络适 配器、硬盘驱动器和高速外设的性能进一步提髙。PCl总线工作于33MHZ时钟频率时，其峰 值速度为132MB/S，这比ISA（9MB/s）和EISA（33MB/s）的传输速率提高数倍。PCI总线 主控性允许多个智能外部设备中的任何一个控制此总线，以加速信息流量，使优先级髙的任 务先执行。PCI的并行处理能力使微处理器与外部设备同时运行，而不是等待它们。因为PCl被设计成是对扩充总线的一种补充，所以与ISA、EISA和MCA总线兼容。虽 然

15、每个系统插槽个数有限，但PCI总线允许制造商们提供“分享插槽”，使之既能适应一 个PCI,也能适应一个ISA、EISA或HCA卡连接器。另外，所有PCI兼容附加板可对任何服 从PCI的系统进行操作，而与使用中的扩充总线或微处理器无关。PCI总线的64位数据地址复用总线能使系统的带宽达到264MB/S，其32位和64位外 部通信对用户是透明的。这种透明性由一个连接器提供，连接器有接 收32位和64位长的 能力，具有非常好的兼容性。PCI总线具有自动匹配能力，用户安装一个新的外设板/卡时， 不必人工设置DIP开关或中断oPCI总线的独立处理器特性使其适用于PC平台的所有系列， 包括台式、笔记本和服

16、务器等。ComPaCt PCI总线是PCI总线在工控领域的扩展，它采用两种尺寸的欧式板 结构，即 单髙、双高和传统的机箱式安装方式。系统插槽上的模块为控制模块，负责系统的管理，包 括其它模块的初始化、总线仲裁、时钟分配和复位功能。COnIP Ct PCI还规了热切换，即 a带电插拔，便于适合工业和嵌入式应用场合。2. PXI总线PXI定义用于测试、测量与控制应用，是基于PC的一种小型模块化仪器平 台。PXI是 建立在COmPaCt PCI规的基础上。COmPaCt PCI规定义了封装坚固的PCI,提供出众的机械 完整性并使硬件部件易于装卸。因为PXI平台基于PCI,所以它具有PCI的一些优点，如较 低的成本、不断提高的性能，以及为最终用户提供主流软件等。PXI总线是PC I/Compact PCI在仪器领域