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1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术辅助教学电子课件辅助教学电子课件第十三章 系统总线与接口第十三章第十三章 系统总线与接口技术系统总线与接口技术教学重点教学重点总线的概念和分类总线的概念和分类ISA总线总线PCI总线总线USB接口接口13.1 总线的概念和分类总线的概念和分类总线：总线： 一组导线的集合，是系统与系统之间或一组导线的集合，是系统与系统之间或系统内部各部件之间进行信息传输所必系统内部各部件之间进行信息传输所必需的全部信号线的总和需的全部信号线的总和例：内部总线例：内部总线8位队列位队列总线总线总总线线控控制制逻逻辑辑内部总线内部总线16位位地址加法器地址加法器20位地址位地址总
2、线总线16位位数据数据总线总线总线总线接口接口部件部件BIU1 2 3 4 5 6指令队列指令队列CSDSSSESEU控控制制器器ALU暂暂存存器器标志寄存器标志寄存器执执行行部部件件EU通用寄存器通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISI8088808880868086IP暂存器暂存器8 8 8 80 0 0 08 8 8 86 6 6 6总总总总线线线线例：系统总线例：系统总线MPURAMROMI/OI/O接口外设ABDBCB例：例：例：例： 系统结构系统结构系统结构系统结构中的总线中的总线中的总线中的总线例：总线实体例：总线实体PCI总线总线外设接口总线外
3、设接口总线13.1.1 总线标准总线标准总线标准总线标准总线标准总线标准: : 是指芯片之间、插板之间及系统之间，是指芯片之间、插板之间及系统之间，是指芯片之间、插板之间及系统之间，是指芯片之间、插板之间及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协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，包括硬件和软件两个方面。议与规范，包括硬件和软件两个方面。议与规范，包括硬件和软件两个方面。议与规范，包括硬件和软件两个方面。 物理特性物理特性物理特性物理特性：指总线物理连接的方式：指总线物理连接
4、的方式：指总线物理连接的方式：指总线物理连接的方式 功能特性功能特性功能特性功能特性：描述总线中每一根线的功能：描述总线中每一根线的功能：描述总线中每一根线的功能：描述总线中每一根线的功能 电气特性电气特性电气特性电气特性：定义每一根线上信号的传送方向、有效电平范围：定义每一根线上信号的传送方向、有效电平范围：定义每一根线上信号的传送方向、有效电平范围：定义每一根线上信号的传送方向、有效电平范围 时间特性时间特性时间特性时间特性：定义了每根线在什么时间有效，即每根线的时序：定义了每根线在什么时间有效，即每根线的时序：定义了每根线在什么时间有效，即每根线的时序：定义了每根线在什么时间有效，即每根
5、线的时序总线总线同步并行总线同步并行总线 高速、高效高速、高效 通信距离短通信距离短并行总线并行总线串行总线串行总线异步并行总线异步并行总线半同步并行总线半同步并行总线同步串行总线同步串行总线异步串行总线异步串行总线 距离远、简单距离远、简单 速度慢速度慢13.1.2 总线的分类总线的分类按数据传输方式分类按数据传输方式分类uu并行总线并行总线并行总线并行总线将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输，将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输，将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输，将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输，适于短距离、高速通信适于短距离、高速通信适于短距离、高速通信适
6、于短距离、高速通信D0D1D2D3D4D5D6D7目目的的D0D1D2D3D4D5D6D7源源01010110uu串行总线串行总线将数据的各位按时间顺序依次在一根传将数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输，适于长距离、中低速通信输线上传输，适于长距离、中低速通信RxD目目的的TxD源源01101010CPUCPU数据总线数据总线地址地址译码译码读出信号读出信号写入信号写入信号复位复位准备好准备好中断请求中断请求地址地址输输入入设设备备输输出出设设备备控制寄存器控制寄存器输入缓冲寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器状态寄存器片选片选A A0 0A A1 1数据输入准备好
7、数据输入准备好数据输入数据输入数据输入回答数据输入回答数据输出数据输出数据输出准备好数据输出准备好数据输出回答数据输出回答并行接口连接外设示意图并行接口连接外设示意图(系统系统) )外总线外总线如并口、串口如并口、串口(系统系统) )内总线内总线如如ISAISA、PCIPCI片片( (间间) )总线总线 三总线形式三总线形式片内总线片内总线单总线形式单总线形式微微 机机 总总 线线 结结 构构运算器运算器寄存器寄存器控控制制器器CPU存储存储芯片芯片I/O芯片芯片主板主板扩展扩展接口板接口板扩展扩展接口板接口板微机系统微机系统其其他他微微机机系系统统其其他他仪仪器器系系统统微机系统的四级总线示
8、意图微机系统的四级总线示意图uu片内总线：主要由微处理器芯片内部的总线，是连片内总线：主要由微处理器芯片内部的总线，是连片内总线：主要由微处理器芯片内部的总线，是连片内总线：主要由微处理器芯片内部的总线，是连接各功能部件的信息通路接各功能部件的信息通路接各功能部件的信息通路接各功能部件的信息通路uu系统总线：它是微机系统内部各部件（插板）之间系统总线：它是微机系统内部各部件（插板）之间系统总线：它是微机系统内部各部件（插板）之间系统总线：它是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线进行连接和传输信息的一组信号线进行连接和传输信息的一组信号线进行连接和传输信息的一组信号线uu
9、主板局部总线：是介乎主板局部总线：是介乎主板局部总线：是介乎主板局部总线：是介乎CPUCPU总线和系统总线之间的总线和系统总线之间的总线和系统总线之间的总线和系统总线之间的一级总线一级总线一级总线一级总线uu外部总线：是系统之间或微机系统与外部设备之间外部总线：是系统之间或微机系统与外部设备之间外部总线：是系统之间或微机系统与外部设备之间外部总线：是系统之间或微机系统与外部设备之间进行通信的一组信号线，也称为通信总线进行通信的一组信号线，也称为通信总线进行通信的一组信号线，也称为通信总线进行通信的一组信号线，也称为通信总线 按系统层次结构分类按系统层次结构分类13.1.3 总线的操作过程总线的
10、操作过程1 1总线请求和仲裁阶段总线请求和仲裁阶段总线请求和仲裁阶段总线请求和仲裁阶段需需需需要要要要使使使使用用用用总总总总线线线线的的的的主主主主模模模模块块块块提提提提出出出出要要要要求求求求，由由由由总总总总线线线线使使使使用用用用的的的的仲仲仲仲裁裁裁裁机机机机构构构构确确确确定定定定，把把把把下下下下一一一一个个个个传传传传输输输输周周周周期期期期的的的的总总总总线线线线使使使使用用用用权权权权分配给某个请求源分配给某个请求源分配给某个请求源分配给某个请求源2 2寻址阶段寻址阶段寻址阶段寻址阶段取取取取得得得得使使使使用用用用权权权权的的的的主主主主模模模模块块块块，通通通通过过过
11、过地地地地址址址址总总总总线线线线发发发发出出出出本本本本次次次次要要要要访访访访问问问问的的的的从从从从模模模模块块块块的的的的存存存存储储储储器器器器地地地地址址址址，或或或或I/OI/O端端端端口口口口地地地地址址址址及及及及有有有有关关关关命命命命令令令令，让让让让参参参参与与与与本本本本次次次次传传传传输输输输的的的的从从从从模模模模块块块块被被被被选选选选中中中中并并并并开开开开始启动。始启动。始启动。始启动。13.1.3 总线的操作过程（续）总线的操作过程（续）3 3传输阶段传输阶段传输阶段传输阶段主主主主模模模模块块块块和和和和从从从从模模模模块块块块进进进进行行行行数数数数据
12、据据据交交交交换换换换，数数数数据据据据由由由由源源源源模模模模块块块块出出出出，经数据总线传送到目的模块。经数据总线传送到目的模块。经数据总线传送到目的模块。经数据总线传送到目的模块。4 4结束阶段结束阶段结束阶段结束阶段主主主主、从从从从模模模模块块块块的的的的有有有有关关关关信信信信息息息息均均均均从从从从总总总总线线线线上上上上撤撤撤撤除除除除，让让让让出出出出总总总总线，以便其他模块能继续使用。线，以便其他模块能继续使用。线，以便其他模块能继续使用。线，以便其他模块能继续使用。13.1.4 总线的性能指标总线的性能指标1 1总线宽度总线宽度总线宽度总线宽度总总总总线线线线宽宽宽宽度度
13、度度又又又又称称称称总总总总线线线线位位位位宽宽宽宽，指指指指的的的的是是是是总总总总线线线线能能能能同同同同时时时时传传传传送送送送数据的位数数据的位数数据的位数数据的位数2 2总线频率总线频率总线频率总线频率总总总总线线线线工工工工作作作作频频频频率率率率是是是是总总总总线线线线工工工工作作作作速速速速度度度度的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要参参参参数数数数，工作频率越高，速度越快。工作频率越高，速度越快。工作频率越高，速度越快。工作频率越高，速度越快。13.1.4 总线的性能指标（续）总线的性能指标（续）3. 3. 总线带宽总线带宽总线带宽总线带宽总总总总线线线线带带带带宽宽宽宽
14、又又又又称称称称总总总总线线线线的的的的最最最最大大大大数数数数据据据据传传传传输输输输速速速速率率率率，是是是是指指指指在在在在一一一一定定定定时时时时间间间间内内内内总总总总线线线线上上上上可可可可传传传传送送送送的的的的数数数数据据据据总总总总量量量量，用用用用每每每每秒秒秒秒钟钟钟钟最大传送数据量来衡量。最大传送数据量来衡量。最大传送数据量来衡量。最大传送数据量来衡量。总线带宽或最大数据传输率总线带宽或最大数据传输率总线带宽或最大数据传输率总线带宽或最大数据传输率（总线宽度（总线宽度（总线宽度（总线宽度/8/8位）位）位）位）总线频率总线频率总线频率总线频率单位为单位为单位为单位为MB
15、/sMB/s( (总线频率以总线频率以总线频率以总线频率以MHzMHz为单位为单位为单位为单位) )MPURAMROMI/O接口接口外设外设ABDBCB1. 并行总线的构成并行总线的构成地址总线地址总线AB、数据总线、数据总线DB、控制总线、控制总线CB13.2 并行总线并行总线同步并行总线时序同步并行总线时序 同步时钟频率和数据总线宽度确定同步时钟频率和数据总线宽度确定数据传输速度数据传输速度数据传输与时钟同步数据传输与时钟同步要求各个设备的速度相当要求各个设备的速度相当2. 并行总线的时序并行总线的时序通过联络应答信号实现握手通过联络应答信号实现握手适应能力强，速度取决于较慢的设备适应能力
16、强，速度取决于较慢的设备握手信号握手信号异步并行总线时序异步并行总线时序异步并行总线时序异步并行总线时序在同步的基础上，插入等待周期在同步的基础上，插入等待周期能兼容总线上各种不同响应速度的设备能兼容总线上各种不同响应速度的设备使同步总线达到与异步总线相同的功能使同步总线达到与异步总线相同的功能半同步并行总线时序半同步并行总线时序半同步并行总线时序半同步并行总线时序3. 并行总线的仲裁并行总线的仲裁挂接在挂接在BUSBUS上的主控设备：上的主控设备：CPUCPU、DMACDMAC、DRAMDRAM刷新控制器、总线桥刷新控制器、总线桥仲裁仲裁方式方式“菊花链菊花链”仲裁（串行）仲裁（串行）并行仲
17、裁并行仲裁串并行二维仲裁串并行二维仲裁总线仲裁总线仲裁: :确定模块如何分配并使用总线确定模块如何分配并使用总线任一时刻只能有一个模块拥有总线的控制权任一时刻只能有一个模块拥有总线的控制权(1)(1)“菊花链菊花链”总线仲裁方式总线仲裁方式三线三线“菊花链菊花链”：总线请求：总线请求BRBR、总线允许、总线允许BGBG、总线忙、总线忙BBBB三线菊花链仲裁原理三线菊花链仲裁原理uu任一主控器任一主控器任一主控器任一主控器C Ci i发出总线请求时，使发出总线请求时，使发出总线请求时，使发出总线请求时，使BRBR1 1uu任一主控器任一主控器任一主控器任一主控器C Ci i占用总线，使占用总线，
18、使占用总线，使占用总线，使BBBB1 1，禁止，禁止，禁止，禁止BGBG输出输出输出输出uu主控器主控器主控器主控器C Ci i没发请求没发请求没发请求没发请求(BR(BRi i=0)=0)，却收到，却收到，却收到，却收到BG(BGINBG(BGINi i1)1)，则将，则将，则将，则将BGBG向后传递向后传递向后传递向后传递(BGOUT(BGOUTi i1)1)三线菊花链仲裁原理三线菊花链仲裁原理uu当当当当BRBR1 1，BBBB0 0时，仲裁器发出时，仲裁器发出时，仲裁器发出时，仲裁器发出BGBG信号。此时，信号。此时，信号。此时，信号。此时，BGBG1 1。如果仲裁器本身也是一个主控器
19、，如微。如果仲裁器本身也是一个主控器，如微。如果仲裁器本身也是一个主控器，如微。如果仲裁器本身也是一个主控器，如微处理器，则在发出处理器，则在发出处理器，则在发出处理器，则在发出BGBG之前之前之前之前BBBB0 0时，它可以占用时，它可以占用时，它可以占用时，它可以占用一个或几个总线周期一个或几个总线周期一个或几个总线周期一个或几个总线周期uu若若若若C Ci i同时满足：本地请求同时满足：本地请求同时满足：本地请求同时满足：本地请求(BR(BRi i=1)=1)；BB=0BB=0；检测；检测；检测；检测到到到到BGINBGINi i端出现了上升沿，接管总线端出现了上升沿，接管总线端出现了上
20、升沿，接管总线端出现了上升沿，接管总线uuC Ci i接管总线后，接管总线后，接管总线后，接管总线后，BGBG信号不再后传，即信号不再后传，即信号不再后传，即信号不再后传，即BGOUTBGOUTi i0 0（2）并行总线仲裁方式）并行总线仲裁方式总线仲裁器总线仲裁器C1C2Cn总线总线BR1BG1BR2BG2BRnBGnBBBCLK（总线时钟）（总线时钟） 各主控器有独立的各主控器有独立的各主控器有独立的各主控器有独立的总线请求总线请求BRBRBRBR、总线允许总线允许BGBGBGBG，互不影响，互不影响，互不影响，互不影响 总线仲裁器直接识别所有设备的请求，并向选中的设备总线仲裁器直接识别所
21、有设备的请求，并向选中的设备总线仲裁器直接识别所有设备的请求，并向选中的设备总线仲裁器直接识别所有设备的请求，并向选中的设备C C C Ci i i i发发发发BGBGBGBGi i i i（3）串并行二维总线仲裁方式）串并行二维总线仲裁方式 各链路上优先级由总线判决器内部逻辑决定各链路上优先级由总线判决器内部逻辑决定各链路上优先级由总线判决器内部逻辑决定各链路上优先级由总线判决器内部逻辑决定 同一链路上则由离总线判决器的远近程度确定同一链路上则由离总线判决器的远近程度确定同一链路上则由离总线判决器的远近程度确定同一链路上则由离总线判决器的远近程度确定13.3 串行总线串行总线13.3.1 串
22、行总线的构成串行总线的构成只有数据总线，没有地址总线、控制总线只有数据总线，没有地址总线、控制总线总线上信息（数据、地址总线上信息（数据、地址）按位传输）按位传输总线规模小，特别适用于远距离通信总线规模小，特别适用于远距离通信也可作为系统内部通信和近距离通信也可作为系统内部通信和近距离通信I2CCOM口口 RS-232、RS-485串行通信接口串行通信接口USB接口接口SPI/QSPI串行扩展接口串行扩展接口Microwire13.3.2. 串行总线标准串行总线标准起止式通信协议起止式通信协议目前应用最广泛的标准串行总线接口之一目前应用最广泛的标准串行总线接口之一1. RS-232标准标准采用
23、了平衡差分传输技术，提高了共模抑制能力，采用了平衡差分传输技术，提高了共模抑制能力，大大减小了地线电位差引起的麻烦大大减小了地线电位差引起的麻烦2. RS-422/423标准标准为为RS-422标准的改进增强版本，并兼容标准的改进增强版本，并兼容RS-422标准标准逻辑电平与传统数字逻辑逻辑电平与传统数字逻辑TTL兼容，且对物理层兼容，且对物理层没有任何严格要求没有任何严格要求3. RS-485标准标准由由Philips公司推出的用于公司推出的用于IC之间的一种二线制之间的一种二线制全双向同步串行扩展总线全双向同步串行扩展总线串行数据线串行数据线SDA、串行时钟线、串行时钟线SCL4. I2C
24、总线标准总线标准USB（Universal Serial Bus）是外设与计算机连接的接）是外设与计算机连接的接口总线口总线简化外设的连接过程，具备即插即用、热插拔、接口体积简化外设的连接过程，具备即插即用、热插拔、接口体积小、节省系统资源、传输可靠、良好的兼容性、共享式通小、节省系统资源、传输可靠、良好的兼容性、共享式通信、低成本信、低成本5. USB标准标准鼠标鼠标U U盘盘打印机打印机摄像头摄像头其前身是其前身是1996年由苹果公司起草的，称之为火线年由苹果公司起草的，称之为火线（Fire Wire）并注册为其商标）并注册为其商标6. 1394标准标准速度高速度高400Mbps 800M
25、bps 1.6GbpsIEEE 1394接口有接口有6针和针和4针两种类型针两种类型可提供可提供840V最大最大1.5A电流供物理层使用电流供物理层使用作为一个工业标准的高速串行总线，已广泛用于作为一个工业标准的高速串行总线，已广泛用于数字摄像机、机顶盒、计算机及其外设等数字摄像机、机顶盒、计算机及其外设等PC总线或总线或XT总线总线 13.4 ISA总线总线 数据宽度为数据宽度为8 8位的位的ISAISA总线总线由由6262根信号线组成，分根信号线组成，分A,BA,B面面 AT总线总线 PCPC总线的基础上增加了总线的基础上增加了3636根信号线根信号线 ，增加了，增加了C C，D D面面1
26、3.4.1 ISA总线的特点总线的特点特点一特点一1K字节的字节的I/O地址空间（地址空间（0000H03FFH）24位存储器地址位存储器地址8位或位或16位数据存取位数据存取15级硬件中断级硬件中断7级级DMA通道通道产生产生I/O等待状态等待状态 13.4.1 ISA总线的特点（续）总线的特点（续）特点二特点二它是一种多主控（它是一种多主控（MultiMaster）总线）总线除主除主CPU外，外，DMA控制器、控制器、DRAM刷新控制刷新控制器和带处理器的智能接口控制卡都可以成为器和带处理器的智能接口控制卡都可以成为ISA总线的主控设备总线的主控设备 13.4.1 ISA总线的特点（续）总
27、线的特点（续） 特点三：可支持特点三：可支持8种类型的总线周期种类型的总线周期 8位或位或16位的存储器读周期位的存储器读周期 8位或位或16位的存储器写周期位的存储器写周期 8位或位或16位的位的I/O读周期读周期 8位或位或16位的位的I/O写周期写周期 中断请求和中断响应周期中断请求和中断响应周期 DMA 周期周期 存储器刷新周期存储器刷新周期 总线仲裁周期总线仲裁周期I IS SA A总总总总线线线线信信信信号号号号元元 件件 面面焊焊 接接 面面管脚号管脚号信号名称信号名称管脚号管脚号信号名称信号名称A A1 1B B1 1GNDGNDA A2 2D D7 7B B2 2RESET
28、DRVRESET DRVA A3 3D D6 6B B3 3+5V+5VA A4 4D D5 5B B4 4IRQ2IRQ2A A5 5D D4 4B B5 55V5VA A6 6D D3 3B B6 6DRQ2DRQ2A A7 7D D2 2B B7 712V12VA A8 8D D1 1B B8 8A A9 9D D0 0B B9 9+12V+12VA A1010I/O CHRDYI/O CHRDYB B1010GNDGNDA A1111AENAENB B1111A A1212A A1919B B1212A A1313A A1818B B1313A A1414A A1717B B1414A
29、 A1515A A1616B B1515A A1616A A1515B B1616DRQ3DRQ3A A1717A A1414B B1717A A1818A A1313B B1818DRQ1DRQ1A A1919A A1212B B1919A A2020A A1111B B2020CLKCLKA A2121A A1010B B2121IRQ7IRQ7A A2222A A9 9B B2222IRQ6IRQ6A A2323A A8 8B B2323IRQ5IRQ5A A2424A A7 7B B2424IRQ4IRQ4A A2525A A6 6B B2525IRQ3IRQ3A A2626A A5
30、5B B2626I IS SA A总总总总线线线线信信信信号号号号元元 件件 面面焊焊 接接 面面管脚号管脚号信号名称信号名称管脚号管脚号信号名称信号名称A A2727A A4 4B B2727T/CT/CA A2828A A3 3B B2828ALEALEA A2929A A2 2B B2929+5V+5VA A3030A A1 1B B3030OSCOSCA A3131A A0 0B B3131GNDGNDC C1 1D D1 1C C2 2LALA2323D D2 2C C3 3LALA2222D D3 3IRQ10IRQ10C C4 4LALA2121D D4 4IRQ11IRQ11C
31、 C5 5LALA2020D D5 5IRQ12IRQ12C C6 6LALA1919D D6 6IRQ13IRQ13C C7 7LALA1818D D7 7IRQ14IRQ14C C8 8LALA1717D D8 8C C9 9D D9 9DRQ0DRQ0C C1010D D1010C C1111D D8 8D D1111DRQ5DRQ5C C1212D D9 9D D1212C C1313D D1010D D1313DRQ6DRQ6C C1414D D1111D D1414C C1515D D1212D D1515DRQ7DRQ7C C1616D D1313D D1616+5V+5VC C
32、1717D D1414D D1717C C1818D D1515D D1818GNDGND13.4.2 ISA信号说明信号说明n n数据线数据线数据线数据线D D0 0DD1515：双向三态：双向三态：双向三态：双向三态n n低位地址线低位地址线低位地址线低位地址线A A0 0AA1919：输出，可寻址：输出，可寻址：输出，可寻址：输出，可寻址1MB1MBn n高位地址线高位地址线高位地址线高位地址线LALA1717LALA2323：输出，寻址范围：输出，寻址范围：输出，寻址范围：输出，寻址范围16MB16MB，A A1919A A1717不复用，提高数据传输率不复用，提高数据传输率不复用，提
33、高数据传输率不复用，提高数据传输率n n地址锁存允许信号地址锁存允许信号地址锁存允许信号地址锁存允许信号ALEALE：输出，高电平有效：输出，高电平有效：输出，高电平有效：输出，高电平有效ISA信号说明（续）信号说明（续）n n中断请求信号中断请求信号IRQ2IRQ7、IRQ10IRQ14：输入，上升沿有效：输入，上升沿有效n nI/O读信号读信号 ：输出，低电平有效：输出，低电平有效n nI/O写信号写信号 ：输出，低电平有效：输出，低电平有效n n存储器读存储器读 ：输出，低电平有效：输出，低电平有效n n存储器写存储器写 ：输出，低电平有效：输出，低电平有效n n地址使能信号地址使能信号
34、地址使能信号地址使能信号AENAEN：输出，高电平有效。高电平：输出，高电平有效。高电平：输出，高电平有效。高电平：输出，高电平有效。高电平表示表示表示表示DMADMA周期。周期。周期。周期。CPUCPU控制总线时，该信号保持低控制总线时，该信号保持低控制总线时，该信号保持低控制总线时，该信号保持低电平电平电平电平ISA信号说明（续）信号说明（续）n n1616位位位位I/OI/O片选信号片选信号片选信号片选信号 ：输入，低电平有效：输入，低电平有效：输入，低电平有效：输入，低电平有效n n1616位存储器片选位存储器片选位存储器片选位存储器片选 ：输入，低电平有效：输入，低电平有效：输入，低
35、电平有效：输入，低电平有效n n数据总线高字节使能数据总线高字节使能数据总线高字节使能数据总线高字节使能 ：输出，低电平有效：输出，低电平有效：输出，低电平有效：输出，低电平有效13.4.3 ISA总线的电源规格总线的电源规格总线电源总线电源电压电压(V)(V)电流最大值电流最大值(A)(A)最小测量最小测量电压电压(V)(V)峰峰/ /峰噪声峰噪声最大值最大值保护槽保护槽电流电流(A)(A)最小值最小值 最大值最大值8 8位位最大值最大值1616位位最小值最小值+12V+12V 5 5%11.411.412.612.61.51.51.51.510.810.8120mV120mV2.02.0
36、2V2V 1010% 10.810.8 13.213.20.30.30.30.3 10.210.2120mV120mV2.02.0+5V+5V 5%5%4.54.55.255.253.03.04.54.54.54.550mV50mV2.02.0 5V5V 1010% 4.54.5 5.55.50.20.20.20.2 4.34.350mV50mV2.02.0ISA总线机械尺寸总线机械尺寸 13.4.4 ISA总线的典型操作时序总线的典型操作时序 8位存储器读位存储器读/写周期时序写周期时序 8位位IO读读/写周期时序写周期时序16位存储器读位存储器读/写周期时序写周期时序16位位IO读读/写周
37、期时序写周期时序DMA启动存储器读启动存储器读I/O写周期时序写周期时序DMA启动启动I/O读存储器写周期时序读存储器写周期时序中断响应周期时序中断响应周期时序13.5 USB接口接口n nUSBUSB是英文是英文是英文是英文Universal Serial Bus Universal Serial Bus n n19961996年公布年公布年公布年公布USB 1.0USB 1.0版本协议版本协议版本协议版本协议n n19971997年有年有年有年有USBUSB外设外设外设外设n n目前计算机与外设连接采用目前计算机与外设连接采用目前计算机与外设连接采用目前计算机与外设连接采用USB 1.1U
38、SB 1.1标准标准标准标准n n20002000年发布了年发布了年发布了年发布了USB 2.0USB 2.0规范，数据的传输速率规范，数据的传输速率规范，数据的传输速率规范，数据的传输速率480Mbps480Mbps13.5.1 概述概述USB外设外设n n键盘、鼠标、游戏杆键盘、鼠标、游戏杆键盘、鼠标、游戏杆键盘、鼠标、游戏杆n n摄像头、扫描仪摄像头、扫描仪摄像头、扫描仪摄像头、扫描仪n n打印、电视盒打印、电视盒打印、电视盒打印、电视盒n n调制解调器、网卡调制解调器、网卡调制解调器、网卡调制解调器、网卡n nCD-ROMCD-ROM、CDRWCDRW、硬盘、软驱、硬盘、软驱、硬盘、软
39、驱、硬盘、软驱n n声卡、音箱声卡、音箱声卡、音箱声卡、音箱n n手机充电器手机充电器手机充电器手机充电器n n说写电子板说写电子板说写电子板说写电子板n nUSB HubUSB HubUSB外设外设汽汽车钥匙匙电话数数码相机相机电子眼子眼银行刷卡机行刷卡机U盘盘/手手表表游游戏杆杆手机手机键盘/鼠鼠标鼠鼠标U盘盘计算机算机USB特点特点n n速度快速度快速度快速度快：USB 1.1USB 1.1传输速率传输速率传输速率传输速率12Mbps12Mbps，USB 2.0USB 2.0传输速率传输速率传输速率传输速率480Mbps480Mbpsn n连接简单快捷连接简单快捷连接简单快捷连接简单快捷
40、：直接连接，无需关机、重新启动、打开机：直接连接，无需关机、重新启动、打开机：直接连接，无需关机、重新启动、打开机：直接连接，无需关机、重新启动、打开机箱等操作箱等操作箱等操作箱等操作n n无需外接电源无需外接电源无需外接电源无需外接电源：USBUSB提供内置电源，能向低压设备提供提供内置电源，能向低压设备提供提供内置电源，能向低压设备提供提供内置电源，能向低压设备提供5V5V的电源的电源的电源的电源n n支持多连接支持多连接支持多连接支持多连接：USBUSB支持多设备连接，支持多设备连接，支持多设备连接，支持多设备连接，n n良好的兼容性良好的兼容性良好的兼容性良好的兼容性：USBUSB接口
41、标准有良好的向下兼容性接口标准有良好的向下兼容性接口标准有良好的向下兼容性接口标准有良好的向下兼容性n n低功耗低功耗低功耗低功耗13.5.2 物理接口与电气连接物理接口与电气连接VBUSVBUSD+D GNDGNDD+D USB接头接头13.5.3 USB硬件组成硬件组成n nUSBUSB主机主机主机主机（USB HOSTUSB HOST）n nUSBUSB设备设备设备设备（USB DEVICEUSB DEVICE）n nUSBUSB集线器集线器集线器集线器（USB HUBUSB HUB） USB软件组成软件组成n n主控制器驱动程序主控制器驱动程序主控制器驱动程序主控制器驱动程序(Host
42、 Controller Driver)(Host Controller Driver)：主控制器驱动程序完成对主控制器驱动程序完成对主控制器驱动程序完成对主控制器驱动程序完成对USBUSB交换的调度交换的调度交换的调度交换的调度n n设备驱动程序设备驱动程序设备驱动程序设备驱动程序(USB Device Driver)(USB Device Driver)：设备驱动：设备驱动：设备驱动：设备驱动程序是用来驱动程序是用来驱动程序是用来驱动程序是用来驱动USBUSB设备的程序设备的程序设备的程序设备的程序n nUSBUSB芯片驱动程序芯片驱动程序芯片驱动程序芯片驱动程序(USB Driver)(U
43、SB Driver)：USBUSB芯片驱动芯片驱动芯片驱动芯片驱动程序在设备设置时读取描述寄存器以获取程序在设备设置时读取描述寄存器以获取程序在设备设置时读取描述寄存器以获取程序在设备设置时读取描述寄存器以获取USBUSB设设设设备的特征，并根据这些特征，在请求发生时组织备的特征，并根据这些特征，在请求发生时组织备的特征，并根据这些特征，在请求发生时组织备的特征，并根据这些特征，在请求发生时组织数据传输数据传输数据传输数据传输 13.5.4 USB通信流与端点通信流与端点n n端点：端点：端点：端点：USBUSB设备中的用于数据传输交换的缓冲区设备中的用于数据传输交换的缓冲区设备中的用于数据传
44、输交换的缓冲区设备中的用于数据传输交换的缓冲区n n每个每个每个每个USBUSB设备中包含了若干个端点设备中包含了若干个端点设备中包含了若干个端点设备中包含了若干个端点端点端点0端点：用于设备初始化，一经上电，端点：用于设备初始化，一经上电，即自动完成配置即自动完成配置非非0端点：用于数据传输等操作，最多端点：用于数据传输等操作，最多有有16个输入端点和个输入端点和16个输出端点个输出端点USB设备通过端点传输数据，实现数据流通信！设备通过端点传输数据，实现数据流通信！13.5.5 USB传输方式传输方式USBUSB传输的数据类型传输的数据类型传输的数据类型传输的数据类型 控制信号流：传输控制
45、信号控制信号流：传输控制信号控制信号流：传输控制信号控制信号流：传输控制信号 块数据：传送大量数据块数据：传送大量数据块数据：传送大量数据块数据：传送大量数据 中断数据：传送少量随机信号，如事件通知中断数据：传送少量随机信号，如事件通知中断数据：传送少量随机信号，如事件通知中断数据：传送少量随机信号，如事件通知 实时数据：传送固定速率的数据，如语音数据实时数据：传送固定速率的数据，如语音数据实时数据：传送固定速率的数据，如语音数据实时数据：传送固定速率的数据，如语音数据USBUSB数据传输方式数据传输方式数据传输方式数据传输方式 控制传输方式：设备控制指令、设备状态查询及确认命控制传输方式：设
46、备控制指令、设备状态查询及确认命控制传输方式：设备控制指令、设备状态查询及确认命控制传输方式：设备控制指令、设备状态查询及确认命令令令令 批传输方式批传输方式批传输方式批传输方式 ：较为大量的数据：较为大量的数据：较为大量的数据：较为大量的数据 中断传输方式中断传输方式中断传输方式中断传输方式 ：需及时处理的数据，单向到主机：需及时处理的数据，单向到主机：需及时处理的数据，单向到主机：需及时处理的数据，单向到主机 等时传输方式等时传输方式等时传输方式等时传输方式 ：主要用于实时传输：主要用于实时传输：主要用于实时传输：主要用于实时传输13.5.6 USB包交换结构包交换结构n nUSBUSB的
47、数据传输交换通过包实现。包是数据交的数据传输交换通过包实现。包是数据交的数据传输交换通过包实现。包是数据交的数据传输交换通过包实现。包是数据交换的基本单位换的基本单位换的基本单位换的基本单位主机主机设备设备标志包（令牌包）标志包（令牌包）数据包数据包握手包握手包主机主机设备设备标志包（令牌包）标志包（令牌包）数据包数据包握手包握手包USBUSB数据传输交换过程数据传输交换过程13.5.7 USB2.0与与OTGUSB2.0USB2.0特点特点特点特点 速度快：速度快：速度快：速度快：480Mbps480Mbps 热插拔热插拔热插拔热插拔 兼容兼容兼容兼容USB1.0USB1.0、1.11.1
48、支持多支持多支持多支持多USBUSB设备连接设备连接设备连接设备连接USB OTGUSB OTG 同时具有同时具有同时具有同时具有USBUSB主机和设备功能主机和设备功能主机和设备功能主机和设备功能13.6 PCI总线总线PCIPCI总线也称为外部设备互连，为总线也称为外部设备互连，为总线也称为外部设备互连，为总线也称为外部设备互连，为Peripheral Peripheral Component Interconnect Special Interest Component Interconnect Special Interest GroupGroup，缩略语为，缩略语为，缩略语为，缩略语
49、为PCISIGPCISIGuu19921992年年年年6 6月推出月推出月推出月推出1.01.0版本版本版本版本uu19931993年年年年4 4月推出月推出月推出月推出2.02.0uu19951995年年年年6 6月月月月2.12.1版本版本版本版本uu19981998年年年年1212月推出月推出月推出月推出2.22.2版本版本版本版本PCI总线特点总线特点 高性能：时钟频率高性能：时钟频率高性能：时钟频率高性能：时钟频率33MHz33MHz，传输速率每秒，传输速率每秒，传输速率每秒，传输速率每秒132/264MB132/264MB 线性突发传输：支持突发数据传输周期，确保总线满载数线性突发
50、传输：支持突发数据传输周期，确保总线满载数线性突发传输：支持突发数据传输周期，确保总线满载数线性突发传输：支持突发数据传输周期，确保总线满载数据据据据 减少存取延迟减少存取延迟减少存取延迟减少存取延迟 采用总线主控和同步操作采用总线主控和同步操作采用总线主控和同步操作采用总线主控和同步操作 不受处理器限制不受处理器限制不受处理器限制不受处理器限制 适用于便携式计算机、服务器等各种机型适用于便携式计算机、服务器等各种机型适用于便携式计算机、服务器等各种机型适用于便携式计算机、服务器等各种机型 与与与与ISAISA、EISAEISA及及及及MCAMCA总线完全兼容总线完全兼容总线完全兼容总线完全兼
51、容 预留扩展空间，具有自动配置功能预留扩展空间，具有自动配置功能预留扩展空间，具有自动配置功能预留扩展空间，具有自动配置功能工作站的工作站的PCI系统结构图系统结构图扩展总线扩展总线PCI局部总线局部总线处理器处理器AGP接口接口桥桥/存储控制器存储控制器LAN图形图形扩展总线桥扩展总线桥基本基本I/O设备设备SCSICache运动视频运动视频DRAM音频音频13.6.1 PCI总线连接器总线连接器n nPCIPCI总线规范定义了总线规范定义了总线规范定义了总线规范定义了5V5V和和和和3.3V3.3V两种工作电源电压两种工作电源电压两种工作电源电压两种工作电源电压n n连接器有连接器有连接器
52、有连接器有3232位和位和位和位和6464位两种位两种位两种位两种n n5V5V的连接器用于的连接器用于的连接器用于的连接器用于3.3V3.3V时，需要旋转时，需要旋转时，需要旋转时，需要旋转180180度度度度n nPCIPCI接口卡的金手指根据需要可设计成接口卡的金手指根据需要可设计成接口卡的金手指根据需要可设计成接口卡的金手指根据需要可设计成5V5V通用、通用、通用、通用、5V/325V/32位、位、位、位、5V/645V/64位以及位以及位以及位以及3.3V3.3V通用、通用、通用、通用、3.3V/323.3V/32位、位、位、位、3.3V/643.3V/64位等多种形式位等多种形式位
53、等多种形式位等多种形式32位位PCI总线连接器总线连接器32位位PCI总线连接器引脚序号总线连接器引脚序号5V/325V/32位连接器引脚排列位连接器引脚排列位连接器引脚排列位连接器引脚排列3.3V/323.3V/32位连接器引脚排列位连接器引脚排列位连接器引脚排列位连接器引脚排列PCI总线接口信号总线接口信号C/BE3: 0#命令类型说明命令类型说明C/BE3:0#命令类型说明命令类型说明0000中断应答（中断识别）中断应答（中断识别）1000保留保留0001特殊周期特殊周期1001保留保留0010I/O读（从读（从I/O口地址中读数据）口地址中读数据）1010配置读配置读0011I/O写（
54、向写（向I/O口地址中写数据）口地址中写数据）1011配置写配置写0100保留保留1100存储器多行读存储器多行读0101保留保留1101双地址周期双地址周期0110存储器读存储器读(从内存空间映象读数据从内存空间映象读数据)1110存储器读行存储器读行0111存储器写存储器写(向内存空间映象写数据向内存空间映象写数据)1111存储器写并无效存储器写并无效13.6.2 总线操作命令总线操作命令13.6.3. PCI总线协议总线协议n nPCIPCI的的的的基基基基本本本本总总总总线线线线传传传传输输输输机机机机制制制制是是是是突突突突发发发发传传传传输输输输，包包包包括括括括一一一一个个个个地
55、地地地址址址址相相相相位位位位和一个或多个数据相位，支持存储器和和一个或多个数据相位，支持存储器和和一个或多个数据相位，支持存储器和和一个或多个数据相位，支持存储器和I/OI/On n突突突突发发发发传传传传输输输输是是是是指指指指主主主主桥桥桥桥电电电电路路路路（位位位位于于于于主主主主处处处处理理理理器器器器和和和和PCIPCI总总总总线线线线之之之之间间间间）可可可可将将将将针针针针对对对对存存存存储储储储器器器器的的的的多多多多次次次次访访访访问问问问在在在在不不不不影影影影响响响响正正正正常常常常操操操操作作作作的的的的前前前前提提提提下下下下合合合合并为一次传输并为一次传输并为一次
56、传输并为一次传输n n置置置置位位位位基基基基地地地地址址址址寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的预预预预取取取取位位位位，可可可可将将将将数数数数据据据据预预预预取取取取与与与与写写写写合合合合并并并并。并并并并可区分哪些空间可合并，哪些不能合并可区分哪些空间可合并，哪些不能合并可区分哪些空间可合并，哪些不能合并可区分哪些空间可合并，哪些不能合并n n遇到不可预取或任意范围的读操作时，停止合并遇到不可预取或任意范围的读操作时，停止合并遇到不可预取或任意范围的读操作时，停止合并遇到不可预取或任意范围的读操作时，停止合并n nI/OI/O访问一般只有一个数据相位，因此不能突发访问访问一般只有一个数据
57、相位，因此不能突发访问访问一般只有一个数据相位，因此不能突发访问访问一般只有一个数据相位，因此不能突发访问 1. PCI总线的传输控制总线的传输控制n n数据传输控制信号线数据传输控制信号线数据传输控制信号线数据传输控制信号线n nFRAMEFRAME，主设备驱动，传输起始和结束，主设备驱动，传输起始和结束，主设备驱动，传输起始和结束，主设备驱动，传输起始和结束n nIRDYIRDY，主设备驱动，允许插入等待周期，主设备驱动，允许插入等待周期，主设备驱动，允许插入等待周期，主设备驱动，允许插入等待周期n nTRDYTRDY，从设备驱动，允许插入等待周期，从设备驱动，允许插入等待周期，从设备驱动
58、，允许插入等待周期，从设备驱动，允许插入等待周期n n无论主无论主无论主无论主/ /从设备，一旦启动数据传输，就必须完成从设备，一旦启动数据传输，就必须完成从设备，一旦启动数据传输，就必须完成从设备，一旦启动数据传输，就必须完成n n最后一次数据传输完成时，最后一次数据传输完成时，最后一次数据传输完成时，最后一次数据传输完成时，FRAMEFRAME和和和和IRDYIRDY信号均被信号均被信号均被信号均被撤消，接口信号回到空闲状态撤消，接口信号回到空闲状态撤消，接口信号回到空闲状态撤消，接口信号回到空闲状态n nFRAMEFRAME无效、而无效、而无效、而无效、而IRDYIRDY有效时，总线忙；
59、都无效时，有效时，总线忙；都无效时，有效时，总线忙；都无效时，有效时，总线忙；都无效时，总线空闲总线空闲总线空闲总线空闲n n一旦设置了一旦设置了一旦设置了一旦设置了IRDYIRDY信号，直到当前数据相位结束为止，信号，直到当前数据相位结束为止，信号，直到当前数据相位结束为止，信号，直到当前数据相位结束为止，主设备不能改变主设备不能改变主设备不能改变主设备不能改变IRDYIRDY信号和信号和信号和信号和FRAMEFRAME信号的状态信号的状态信号的状态信号的状态 2. PCI总线的寻址总线的寻址n n三种地址空间：内存地址空间、三种地址空间：内存地址空间、三种地址空间：内存地址空间、三种地址空
60、间：内存地址空间、I/OI/O地址空间和配置地址地址空间和配置地址地址空间和配置地址地址空间和配置地址空间空间空间空间n nPCIPCI总线的每个设备都有自己的地址译码逻辑总线的每个设备都有自己的地址译码逻辑总线的每个设备都有自己的地址译码逻辑总线的每个设备都有自己的地址译码逻辑n n支持正向、负向两种地址译码方式支持正向、负向两种地址译码方式支持正向、负向两种地址译码方式支持正向、负向两种地址译码方式 正向译码：每个设备都监视地址总线上的访问地址是正向译码：每个设备都监视地址总线上的访问地址是正向译码：每个设备都监视地址总线上的访问地址是正向译码：每个设备都监视地址总线上的访问地址是否落在它
61、的地址范围内否落在它的地址范围内否落在它的地址范围内否落在它的地址范围内 负向译码：未被其他设备在正向译码中接受的所有译负向译码：未被其他设备在正向译码中接受的所有译负向译码：未被其他设备在正向译码中接受的所有译负向译码：未被其他设备在正向译码中接受的所有译码要等总线上其他所有设备都拒绝之后才能确定，总线码要等总线上其他所有设备都拒绝之后才能确定，总线码要等总线上其他所有设备都拒绝之后才能确定，总线码要等总线上其他所有设备都拒绝之后才能确定，总线上只能有一个设备采用此种方式。如标准扩展总线上只能有一个设备采用此种方式。如标准扩展总线上只能有一个设备采用此种方式。如标准扩展总线上只能有一个设备采
62、用此种方式。如标准扩展总线I/O地址空间地址空间 采用全部译码采用全部译码采用全部译码采用全部译码 在在在在I/OI/O访问中，访问中，访问中，访问中，AD1:0AD1:0一方面用来产生一方面用来产生一方面用来产生一方面用来产生DEVSEL#DEVSEL#信号，信号，信号，信号，另一方面说明传输的有效字节另一方面说明传输的有效字节另一方面说明传输的有效字节另一方面说明传输的有效字节AD1AD1AD0AD0C/BE3#C/BE3#C/BE2#C/BE2#C/BE1#C/BE1#C/BE0#C/BE0#0 00 0X XX XX X0 00 01 1X XX X0 01 11 10 0X X0 0
63、1 11 11 11 10 01 11 11 1内存地址空间内存地址空间n nAD31:02AD31:02译译译译码码码码得得得得到到到到双双双双字字字字边边边边界界界界对对对对齐齐齐齐的的的的起起起起始始始始地地地地址址址址，每个数据周期过后地址加每个数据周期过后地址加每个数据周期过后地址加每个数据周期过后地址加4 4，直到传输过程结束，直到传输过程结束，直到传输过程结束，直到传输过程结束n nAD1:0AD1:00000时，突发传输顺序为地址递增方式时，突发传输顺序为地址递增方式时，突发传输顺序为地址递增方式时，突发传输顺序为地址递增方式n nAD1:0AD1:00101时，为时，为时，为
64、时，为CacheCache行切换方式行切换方式行切换方式行切换方式n nAD1:0AD1:01X1X时，保留时，保留时，保留时，保留配置地址空间配置地址空间n nIDSELIDSEL信号有效且信号有效且信号有效且信号有效且AD1:0AD1:00000，则该设备被选，则该设备被选，则该设备被选，则该设备被选为访问的从设备为访问的从设备为访问的从设备为访问的从设备n nAD1:0AD1:00101，且译码符合某桥电路的编号，则，且译码符合某桥电路的编号，则，且译码符合某桥电路的编号，则，且译码符合某桥电路的编号，则说明配置访问是针对该桥电路后面的设备说明配置访问是针对该桥电路后面的设备说明配置访问
65、是针对该桥电路后面的设备说明配置访问是针对该桥电路后面的设备n nAD7:2AD7:2用于选择每个设备配置空间的双字寄存用于选择每个设备配置空间的双字寄存用于选择每个设备配置空间的双字寄存用于选择每个设备配置空间的双字寄存器器器器( (共共共共6464个个个个) )n nAD10:8AD10:8用于选择某个功能设备用于选择某个功能设备用于选择某个功能设备用于选择某个功能设备n nAD31:11AD31:11无意义无意义无意义无意义3. 字节对齐字节对齐n n字节使能信号说明哪些字节有效。字节使能信号说明哪些字节有效。字节使能信号说明哪些字节有效。字节使能信号说明哪些字节有效。PCIPCI总线上
66、不能总线上不能总线上不能总线上不能进行字节的交换，但进行字节的交换，但进行字节的交换，但进行字节的交换，但6464位总线的主设备可交换双字位总线的主设备可交换双字位总线的主设备可交换双字位总线的主设备可交换双字n n数据来源于可缓冲的存储器时，无论使能是否有效，数据来源于可缓冲的存储器时，无论使能是否有效，数据来源于可缓冲的存储器时，无论使能是否有效，数据来源于可缓冲的存储器时，无论使能是否有效，须传送所有字节须传送所有字节须传送所有字节须传送所有字节n n不支持高速缓存但支持预取的从设备，也可回送全不支持高速缓存但支持预取的从设备，也可回送全不支持高速缓存但支持预取的从设备，也可回送全不支持
67、高速缓存但支持预取的从设备，也可回送全部字节而不受字节使能信号的控制部字节而不受字节使能信号的控制部字节而不受字节使能信号的控制部字节而不受字节使能信号的控制n n字节使能可相邻或不相邻地组合字节使能可相邻或不相邻地组合字节使能可相邻或不相邻地组合字节使能可相邻或不相邻地组合n n从设备必须通过发送从设备必须通过发送从设备必须通过发送从设备必须通过发送TRDYTRDY使数据传输完成使数据传输完成使数据传输完成使数据传输完成4. PCI总线的驱动与过渡总线的驱动与过渡n n交换周期：为避免多个设备同时驱动一个交换周期：为避免多个设备同时驱动一个交换周期：为避免多个设备同时驱动一个交换周期：为避免
68、多个设备同时驱动一个PCIPCI信信信信号而产生竞争，信号由一个设备驱动转换到另一号而产生竞争，信号由一个设备驱动转换到另一号而产生竞争，信号由一个设备驱动转换到另一号而产生竞争，信号由一个设备驱动转换到另一个设备驱动时，中间插入的时钟周期。用双箭头个设备驱动时，中间插入的时钟周期。用双箭头个设备驱动时，中间插入的时钟周期。用双箭头个设备驱动时，中间插入的时钟周期。用双箭头表示表示表示表示n n不同信号的交换周期出现的时刻不同不同信号的交换周期出现的时刻不同不同信号的交换周期出现的时刻不同不同信号的交换周期出现的时刻不同n n所有所有所有所有ADAD信号在每个地址相位和数据相位期间，都信号在每
69、个地址相位和数据相位期间，都信号在每个地址相位和数据相位期间，都信号在每个地址相位和数据相位期间，都必须是稳定状态必须是稳定状态必须是稳定状态必须是稳定状态( (即使未用即使未用即使未用即使未用) )13.6.4 PCI总线数据传输过程总线数据传输过程n nPCIPCI总线操作时序，介绍各信号之间的约束关系总线操作时序，介绍各信号之间的约束关系总线操作时序，介绍各信号之间的约束关系总线操作时序，介绍各信号之间的约束关系n n当某信号以虚线画出时，则表示没有设备驱动它当某信号以虚线画出时，则表示没有设备驱动它当某信号以虚线画出时，则表示没有设备驱动它当某信号以虚线画出时，则表示没有设备驱动它PC
70、I总线上的读操作总线上的读操作PCI总线上的写操作总线上的写操作13.6.5 PCI总线仲裁机制总线仲裁机制n nPCIPCI的仲裁机制是基于访问的，而不是基于时间。的仲裁机制是基于访问的，而不是基于时间。的仲裁机制是基于访问的，而不是基于时间。的仲裁机制是基于访问的，而不是基于时间。采用集中仲裁方式采用集中仲裁方式采用集中仲裁方式采用集中仲裁方式n n总线管理必须为每次访问进行仲裁，主设备要访总线管理必须为每次访问进行仲裁，主设备要访总线管理必须为每次访问进行仲裁，主设备要访总线管理必须为每次访问进行仲裁，主设备要访问总线，必须提出仲裁请求问总线，必须提出仲裁请求问总线，必须提出仲裁请求问总
71、线，必须提出仲裁请求n n集中仲裁机构通常采用轮转优先级等仲裁算法集中仲裁机构通常采用轮转优先级等仲裁算法集中仲裁机构通常采用轮转优先级等仲裁算法集中仲裁机构通常采用轮转优先级等仲裁算法 13.6.6 PCI总线其他操作总线其他操作n nDEVSELDEVSEL指示指示指示指示PCIPCI设备是否被选中，并由目标设设备是否被选中，并由目标设设备是否被选中，并由目标设设备是否被选中，并由目标设备驱动备驱动备驱动备驱动n nDEVSELDEVSEL可在地址后可在地址后可在地址后可在地址后1 1、2 2或或或或3 3个时钟处被驱动，个时钟处被驱动，个时钟处被驱动，个时钟处被驱动，但不能迟后于但不能迟
72、后于但不能迟后于但不能迟后于TRDYTRDY、STOPSTOP或读数据的时钟或读数据的时钟或读数据的时钟或读数据的时钟沿沿沿沿1. PCI设备的选择设备的选择1. PCI设备的选择（续）设备的选择（续）n n若若若若FRAMEFRAME有效后的有效后的有效后的有效后的3 3个周期内没有个周期内没有个周期内没有个周期内没有DEVSEL#DEVSEL#，则负向译码设备可置则负向译码设备可置则负向译码设备可置则负向译码设备可置DEVSELDEVSEL有效而占用总线有效而占用总线有效而占用总线有效而占用总线n n在非配置命令中，设备先用在非配置命令中，设备先用在非配置命令中，设备先用在非配置命令中，设
73、备先用FRAMEFRAME认可认可认可认可ADAD线上线上线上线上的信息，后才能设置的信息，后才能设置的信息，后才能设置的信息，后才能设置DEVSELDEVSEL信号信号信号信号n n在配置命令中，设备用在配置命令中，设备用在配置命令中，设备用在配置命令中，设备用FRAMEFRAME和和和和ADl:0ADl:0认可认可认可认可IDSELIDSEL后再设置后再设置后再设置后再设置DEVSELDEVSEL设备选择时序设备选择时序2. PCI总线特殊周期命令总线特殊周期命令n n特殊周期命令中没有明显的目标地址，而是广播特殊周期命令中没有明显的目标地址，而是广播特殊周期命令中没有明显的目标地址，而是
74、广播特殊周期命令中没有明显的目标地址，而是广播给所有的设备，设备无需给出联络信号作为响应给所有的设备，设备无需给出联络信号作为响应给所有的设备，设备无需给出联络信号作为响应给所有的设备，设备无需给出联络信号作为响应n n包含一个地址相位和一个数据相位。无需设备给包含一个地址相位和一个数据相位。无需设备给包含一个地址相位和一个数据相位。无需设备给包含一个地址相位和一个数据相位。无需设备给出出出出DEVSELDEVSEL。一般不超过。一般不超过。一般不超过。一般不超过6 6个时钟周期个时钟周期个时钟周期个时钟周期 n n在地址相位中，只有命令没有地址在地址相位中，只有命令没有地址在地址相位中，只有
75、命令没有地址在地址相位中，只有命令没有地址n n在数据相位内，在数据相位内，在数据相位内，在数据相位内，AD15:00AD15:00表示信息类型；表示信息类型；表示信息类型；表示信息类型；AD31:16AD31:16表示选项数据表示选项数据表示选项数据表示选项数据 AD15:0消息类型消息类型AD31：16由消息决定由消息决定的可选数据的可选数据0000H0001H0002H86有关信息有关信息0003H-FFFFH保留保留SHUTDOWNHALT3. PCI总线配置周期总线配置周期PCIPCI设备的地址译码不能对配置空间直接寻址，而要用下设备的地址译码不能对配置空间直接寻址，而要用下设备的地
76、址译码不能对配置空间直接寻址，而要用下设备的地址译码不能对配置空间直接寻址，而要用下面方法：面方法：面方法：面方法： 片选信号。片选信号。片选信号。片选信号。IDSELIDSEL选择选择选择选择PCIPCI设备设备设备设备 设备选择。地址相位期间，设备选择。地址相位期间，设备选择。地址相位期间，设备选择。地址相位期间，ADl:0ADl:00000选择设备进行配选择设备进行配选择设备进行配选择设备进行配置置置置 片内选择。片内选择。片内选择。片内选择。AD7:2AD7:2和和和和C/BEC/BE确定双字配置寄存器地址确定双字配置寄存器地址确定双字配置寄存器地址确定双字配置寄存器地址选择选择选择选
77、择AD31:11AD31:11之一为之一为之一为之一为IDSELIDSEL，因此可选中，因此可选中，因此可选中，因此可选中2121个设备，个设备，个设备，个设备，未作未作未作未作IDSELIDSEL的线应为稳定状态的线应为稳定状态的线应为稳定状态的线应为稳定状态总线配置读时序总线配置读时序13.6.7 可编程逻辑器件实现可编程逻辑器件实现PCI总线接口总线接口n nCPLD(CPLD(复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件 ) )或或或或FPGA (FPGA (现场可编程门阵列现场可编程门阵列现场可编程门阵列现场可编程门阵列 ) )的优点是具有灵活的可编程性的
78、优点是具有灵活的可编程性的优点是具有灵活的可编程性的优点是具有灵活的可编程性n nPCIPCI接口可以依据插卡功能进行最优化，而不必实现所有接口可以依据插卡功能进行最优化，而不必实现所有接口可以依据插卡功能进行最优化，而不必实现所有接口可以依据插卡功能进行最优化，而不必实现所有的的的的PCIPCI功能，这样可以节约系统的逻辑资源功能，这样可以节约系统的逻辑资源功能，这样可以节约系统的逻辑资源功能，这样可以节约系统的逻辑资源n n可以将可以将可以将可以将PCIPCI插卡上的其他用户逻辑与插卡上的其他用户逻辑与插卡上的其他用户逻辑与插卡上的其他用户逻辑与PCIPCI接口逻辑集成在一接口逻辑集成在一
79、接口逻辑集成在一接口逻辑集成在一个芯片上，实现紧凑的系统设计。个芯片上，实现紧凑的系统设计。个芯片上，实现紧凑的系统设计。个芯片上，实现紧凑的系统设计。n n当系统升级时，只需对可编程器件重新进行逻辑设计，而当系统升级时，只需对可编程器件重新进行逻辑设计，而当系统升级时，只需对可编程器件重新进行逻辑设计，而当系统升级时，只需对可编程器件重新进行逻辑设计，而无需更新无需更新无需更新无需更新PCBPCBFPGA实现的实现的PCI接口应用接口应用PCI接口专用芯片接口专用芯片n n专用专用专用专用PCIPCI接口芯片可以实现完整的接口芯片可以实现完整的接口芯片可以实现完整的接口芯片可以实现完整的PC
80、IPCI主控模块和目标模主控模块和目标模主控模块和目标模主控模块和目标模块接口功能，将复杂的块接口功能，将复杂的块接口功能，将复杂的块接口功能，将复杂的PCIPCI总线接口转换为相对简单的用总线接口转换为相对简单的用总线接口转换为相对简单的用总线接口转换为相对简单的用户接口户接口户接口户接口n n厂商对厂商对厂商对厂商对PCIPCI总线接口已经进行了严格的测试，用户只要设总线接口已经进行了严格的测试，用户只要设总线接口已经进行了严格的测试，用户只要设总线接口已经进行了严格的测试，用户只要设计转换后的总线接口即可。用户可集中于应用设计，而不计转换后的总线接口即可。用户可集中于应用设计，而不计转换
81、后的总线接口即可。用户可集中于应用设计，而不计转换后的总线接口即可。用户可集中于应用设计，而不是调试是调试是调试是调试PCIPCI总线接口，缩短开发时间总线接口，缩短开发时间总线接口，缩短开发时间总线接口，缩短开发时间n n应用比较普遍的主要有应用比较普遍的主要有应用比较普遍的主要有应用比较普遍的主要有AMCCAMCC公司的公司的公司的公司的S5920(S5920(从从从从) )、 S5933(S5933(主主主主) )，PLXPLX公司的公司的公司的公司的PCI9050PCI9050、 PCI9054PCI9054及及及及PCI9080PCI9080等芯片等芯片等芯片等芯片PCI应用系统应用系统
