微型计算机的总线技术原理分析

本 章 主 要 教 学 内 容 l 总 线 的 基 本 概 念 ， 微 机 总 线 的 组 成 结 构 l 片 内 总 线 、 内 总 线 、 外 总 线 的 含 义 及 其 应 用 特 点 l 常 用 系 统 总 线 的 内 部 结 构 及 引 脚 特 性 l 常 用 局 部 总 线 的 内 部 结 构 及 引 脚 特 性 l 微 型 计 算 机 系 统 中 采 用 的 标 准 总 线 及 特 点 和 应 用 场 合 第第第 4章章章 微 型 计 算 机 的 总 线 技 术微 型 计 算 机 的 总 线 技 术微 型 计 算 机 的 总 线 技 术 第第第 4章章章 微 型 计 算 机 的 总 线 技 术微 型 计 算 机 的 总 线 技 术微 型 计 算 机 的 总 线 技 术本 章 教 学 目 的 及 要 求 l 从 总 线 的 基 本 概 念 入 手 ， 分 析 常 用 的 系 统 总线 和 局 部 总 线 ， 熟 悉 各 类 总 线 的 特 点 和 功 能 。 l 掌 握 系 统 总 线 、 局 部 总 线 的 应 用 。 l 熟 悉 微 型 计 算 机 系 统 中 采 用 的 标 准 总 线 。 4.1 总 线 技 术 概 述总 线 技 术 概 述总 线 技 术 概 述 4.1 总 线 技 术 概 述 通 常 有 以 下 3类 总 线 ：1. 微 处 理 器 片 内 总 线 片 内 总 线 （ 有 时 也 称 为 局 部 总 线 ） 是 指 在 微 处 理 器 芯 片 内部 各 单 元 之 间 传 输 信 息 的 总 线 ， 它 主 要 用 于 芯 片 级 的 互 连 。2. 内 总 线 内 总 线 （ 有 时 也 称 为 板 极 总 线 或 系 统 总 线 ） 用 以 实 现 微 机系 统 与 各 种 扩 展 插 件 板 之 间 的 相 互 连 接 ， 是 微 机 系 统 所 特 有的 总 线 ， 一 般 用 于 模 板 之 间 的 连 接 。3. 外 部 总 线 这 是 微 型 计 算 机 之 间 或 微 型 计 算 机 与 外 部 设 备 之 间 进 行 通 信 的 总 线 ， 也 称 为 通 信 总 线 ， 主 要 用 于 设 备 级 的 互 连 。 4.2 系 统 总 线。系 统 总 线 从 性 能 上 可 以 分 为 低 端 总 线 和 高 端 总 线 。低 端 总 线 一 般 支 持 8位 、 16位 的 微 处 理 器 ， 主 要 功能 是 进 行 I/O处 理 。 高 端 总 线 可 以 支 持 32位 、 64位 微处 理 器 ， 它 提 高 了 数 据 传 输 率 和 处 理 能 力 ， 对 微 处理 器 的 依 赖 性 在 减 小 ， 同 时 具 备 良 好 的 兼 容 性 、 支持 高 速 缓 存 Cache、 支 持 多 微 处 理 器 、 可 自 动 配 置等 特 点 。 4.2.1 STD总 线 STD（ Standard） 总 线 是 在 1978年 推 出 的 用 于 工 业控 制 微 型 计 算 机 的 标 准 系 统 总 线 。 STD总 线 不 仅 是 国 外流 行 的 工 业 控 制 机 标 准 总 线 ， 而 且 也 是 我 国 工 业 控 制 机的 标 准 总 线 。1. STD总 线 的 特 点l STD总 线 具 有 较 好 的 兼 容 性l STD总 线 的 电 路 板 采 用 小 板 结 构 ， 高 度 模 块 化 ， 开 发周 期 短l STD总 线 采 用 一 整 套 高 可 靠 性 措 施l STD总 线 结 构 简 单 ， 并 且 能 够 支 持 多 微 处 理 器 系 统 l STD总 线 品 种 齐 全 ， 价 格 低 廉 ， 性 能 良 好 ， 易 选 用 5 4.2.2 ISA总 线ISA（ Industry Standard Architecture工 业 标 准 体 系 结 构 ） 总 线 ，是 早 期 比 较 有 代 表 性 的 总 线 。一 般 来 说 ， ISA总 线 具 有 以 下 特 点 ：l 既 支 持 8位 数 据 操 作 ， 也 支 持 16位 数 据 操 作l 可 以 将 PC/AT总 线 和 PC/XT总 线 的 运 行 速 度 提 升 至 8MHzl 强 调 I/O处 理 能 力l 总 线 中 的 地 址 、 数 据 线 采 用 非 多 路 复 用 形 式 ， 使 系 统 的 扩展 设 计 更 为 简 便l ISA是 一 种 多 主 控 设 备 总 线l 可 供 选 择 的 ISA插 件 卡 品 种 较 多 1. 8位 ISA总 线 8位 ISA总 线 是 最 早 的 PC机 系 统 总 线 ， 也 叫 做 PC总 线 。 它 支持 8位 数 据 传 输 和 10位 寻 址 空 间 ， 其 特 点 是 把 CPU视 为 总 线 的 唯一 总 控 设 备 ， 其 余 外 围 设 备 均 为 从 属 设 备 。 8位 ISA总 线 是 一 种 开 放 式 的 结 构 总 线 ， 在 总 线 母 板 上 有 8个系 统 插 槽 ， 用 于 I/O设 备 和 PC机 的 连 接 。 由 于 8位 ISA总 线 具 有价 格 低 、 可 靠 性 好 、 使 用 灵 活 等 特 点 ， 并 且 对 插 板 兼 容 性 好 。 8位 ISA总 线 引 脚 信 号 总 共 有 62条 。 通 过 一 个 31脚 分 为 A、 B两 面 的 连 接 插 槽 来 实 现 ， 其 中 ， A面 为 元 件 面 ， B面 为 焊 接 面 。符 合 ISA总 线 标 准 的 接 插 件 可 以 方 便 的 插 入 ， 以 便 对 微 型 计 算机 系 统 进 行 功 能 扩 展 。 1. 8位 ISA总 线 8位 ISA总 线 是 最 早 的 PC机 系 统 总 线 ， 也 叫 做 PC总 线 。 它 支持 8位 数 据 传 输 和 10位 寻 址 空 间 ， 其 特 点 是 把 CPU视 为 总 线 的 唯一 总 控 设 备 ， 其 余 外 围 设 备 均 为 从 属 设 备 。 8位 ISA总 线 是 一 种 开 放 式 的 结 构 总 线 ， 在 总 线 母 板 上 有 8个系 统 插 槽 ， 用 于 I/O设 备 和 PC机 的 连 接 。 由 于 8位 ISA总 线 具 有价 格 低 、 可 靠 性 好 、 使 用 灵 活 等 特 点 ， 并 且 对 插 板 兼 容 性 好 。 8位 ISA总 线 引 脚 信 号 总 共 有 62条 。 通 过 一 个 31脚 分 为 A、 B两 面 的 连 接 插 槽 来 实 现 ， 其 中 ， A面 为 元 件 面 ， B面 为 焊 接 面 。符 合 ISA总 线 标 准 的 接 插 件 可 以 方 便 的 插 入 ， 以 便 对 微 型 计 算机 系 统 进 行 功 能 扩 展 。 2. 16位 ISA总 线 PC/AT总 线 在 PC/XT 62引 脚 总 线 的 基 础 上 增 加 了 一 个 36引 脚的 插 槽 ， 形 成 前 62引 脚 和 后 32引 脚 的 两 个 插 座 ， 这 样 就 构 成 了 16位 ISA总 线 。 它 可 以 利 用 前 62引 脚 的 插 座 插 入 与 PC/XT总 线 兼 容的 8位 接 口 电 路 卡 ， 也 可 以 利 用 整 个 插 座 插 入 16位 接 口 电 路 卡 。 16位 ISA总 线 的 前 62引 脚 的 信 号 分 布 及 其 功 能 与 8位 ISA总 线 基本 相 同 ， 仅 有 两 处 作 了 改 动 。 16位 ISA总 线 中 新 增 加 的 36引 脚 插 槽 信 号 扩 展 了 8位 数 据 线 、 7位 地 址 线 、 存 储 器 和 I/O设 备 的 读 写 控 制 线 、 中 断 和 DMA控 制 线、 电 源 和 地 线 等 。 新 插 槽 中 的 引 脚 信 号 分 为 C（ 元 件 面 ） 和 D（ 焊 接 面 ） 两 列 。 3. ISA总 线 的 体 系 结 构在 利 用 ISA总 线 构 成 的 微 机 系 统 中 ， 当 内 存 速度 较 快 时 ， 通 常 采 用 将 内 存 移 出 ISA总 线 并 转 移 到自 己 的 专 用 总 线 内 存 总 线 上 的 体 系 结 构 ， 如 图 4-5所 示 ， 微 型 计 算 机 系 统 内 部 采 用 高 速 总 线 ， DRAM通 过 内 存 总 线 与 CPU进 行 高 速 信 息 交 换 。中 断 通 常 由 一 对 8259A可 编 程 中 断 控 制 器 处 理 ，两 个 8259A采 取 级 联 方 式 连 接 ， ISA总 线 以 扩 展 插 槽形 式 对 外 开 放 ， 磁 盘 控 制 器 、 显 示 卡 、 声 卡 、 打 印机 等 接 口 卡 均 可 插 在 8MHz、 8/16位 ISA总 线 插 槽 上 ，以 实 现 ISA支 持 的 各 种 外 设 与 CPU的 通 信 。 内 存 CPU PIC 系 统DMACISA卡 ISA卡 ISA卡ISA 总 线局 部 总 线 （ 内 存 总 线 ）图 4-5 ISA体 系 结 构 4.2.3 EISA总 线 EISA（ Extended Industry Standard Architecture扩 展 的 工 业 标 准 体 系 结 构 ） 总 线 是 扩 展 的 ISA总 线 。 EISA总 线 最 常 见 的 应 用 是 作 为 磁 盘 控 制 器 和 视 频 图 形适 配 器 。 EISA总 线 用 于 32 位 微 型 计 算 机 中 ， 它 具 有 32位数 据 线 ， 支 持 8位 、 16位 或 32位 的 数 据 存 取 ， 支 持 32位 的寻 址 ， 可 寻 址 4GB的 存 储 空 间 ， 也 支 持 64KB的 I/O端 口 寻 址 。此 外 ， 还 支 持 11级 中 断 、 支 持 高 速 传 输 、 支 持 7个 DMA通 道 、支 持 多 主 控 器 、 支 持 I/O等 待 和 I/O校 验 等 。 4.3 局 部 总 线 4.3.1 VESA总 线VESA（ Video Electronics Standards Association 视 频 电子 标 准 协 会 ） 总 线 是 一 种 32位 接 口 的 局 部 总 线 ， 通常 称 为 VL总 线 。由 于 EISA总 线 工 作 频 率 是 8MHz， 而 VESA局 部 总 线 工 作频 率 可 以 达 到 33MHz。 因 此 ， 需 要 高 速 数 据 传 输 的系 统 可 以 采 用 VESA局 部 总 线 。 它 通 常 用 于 视 频 和 磁盘 到 基 于 80486的 PC机 的 接 口 。 4.3 局 部 总 线 4.3.1 VESA总 线VESA（ Video Electronics Standards Association 视 频 电子 标 准 协 会 ） 总 线 是 一 种 32位 接 口 的 局 部 总 线 ， 通常 称 为 VL总 线 。由 于 EISA总 线 工 作 频 率 是 8MHz， 而 VESA局 部 总 线 工 作频 率 可 以 达 到 33MHz。 因 此 ， 需 要 高 速 数 据 传 输 的系 统 可 以 采 用 VESA局 部 总 线 。 它 通 常 用 于 视 频 和 磁盘 到 基 于 80486的 PC机 的 接 口 。 4.3.2 PCI总 线 PCI（ Peripheral Component Interconnect 外 部 组件 互 连 ） 是 目 前 最 常 用 的 系 统 总 线 。 该 总 线 是 厂 家 自 发制 定 的 一 种 企 业 联 盟 标 准 ， 是 专 门 为 Pentium系 列 芯 片 设计 的 。 采 用 面 向 PCI标 准 的 芯 片 时 ， 可 以 大 大 降 低 构 造 系统 的 成 本 ， 对 计 算 机 总 线 的 发 展 起 到 了 积 极 的 推 动 作 用 。 PCI V2.0版 本 支 持 32/64位 数 据 总 线 ， 总 线 时 钟 为25 33MHz， 数 据 传 输 率 达 132 264MB/s。 1995年 推 出 的PCI V2.1版 本 支 持 64位 数 据 总 线 ， 总 线 速 度 为 66MHz， 最大 数 据 传 输 率 达 528MB/s。 这 个 速 度 是 最 初 的 IBM PC总 线的 100倍 ， 是 最 快 的 ISA总 线 的 40倍 。 PCI总 线 的 优 良 性 能使 它 成 为 当 前 Pentium系 列 芯 片 的 最 佳 选 择 ， 现 在 所 有 Pentium主 板 都 使 用 了 PCI V2.1和 更 新 版 的 PCI总 线 。 PCI总 线 的 特 点l 采 用 了 数 据 线 和 地 址 线 复 用 结 构 ， 减 少 了 总 线 引 脚 数 ， 其 目标 设 备 可 用 47引 脚 ， 总 线 主 控 设 备 可 采 用 49引 脚l 提 供 两 种 工 作 信 号 环 境 ， 即 5V和 3.3Vl 对 32位 与 64位 总 线 的 使 用 是 透 明 的 ， 它 允 许 32位 与 64位 器 件相 互 协 作 。l 允 许 PCI局 部 总 线 扩 展 卡 和 元 件 进 行 自 动 配 置 ， 提 供 了 即 插 即用 的 能 力 。l PCI总 线 独 立 于 处 理 器 ， 工 作 频 率 与 CPU时 钟 无 关 ， 可 以 支 持多 机 系 统 。l PCI总 线 具 有 良 好 的 兼 容 性 ， 可 支 持 ISA、 EISA、 MCA、SCSI、 IDE等 多 种 总 线 ， 同 时 还 预 留 了 发 展 空 间 。 4.3.3 AGP总 线 AGP总 线 是 对 PCI总 线 的 扩 展 和 增 强 ， 但 AGP接 口 只 能为 图 形 设 备 独 占 ， 不 具 有 一 般 总 线 的 共 享 特 性 。 采 用 AGP接 口 ， 允 许 显 示 数 据 直 接 取 自 系 统 主 存 储 器 ， 而 无 需 先 预取 至 视 频 存 储 器 中 。 AGP总 线 采 用 了 地 址 和 数 据 的 多 路 复 用 ， 从 而 把 整 个32位 的 数 据 总 线 留 出 来 给 图 形 加 速 器 。 同 时 ， 采 用 内 存 请求 流 水 线 技 术 ， 隐 含 了 对 存 储 器 访 问 造 成 的 延 迟 ， 允 许 系统 处 理 图 形 控 制 器 对 内 存 进 行 多 次 请 求 。 AGP总 线 还 通 过 把 图 形 接 口 绕 行 到 专 用 的 适 合 传 输 高速 图 形 、 图 像 数 据 的 AGP通 道 上 ， 解 决 了 PCI带 宽 问 题 。 4.4 其 它 总 线 介 绍4.4.1 USB总 线1. USB总 线 的 特 点 USB的 全 称 是 通 用 印 行 总 线 （ Universal Serial Bus） ， 它是 一 种 支 持 即 插 即 用 的 新 型 串 行 接 口 。 USB总 线 具 有 以 下 特点 ：（ 1） USB为 所 有 的 USB外 设 提 供 了 单 一 的 、 易 于 操 作 的 连 接类 型 ， 简 化 了 用 户 在 判 断 哪 个 插 头 对 应 哪 个 插 槽 的 任 务 。（ 2） USB排 除 了 对 鼠 标 、 调 制 解 调 器 、 键 盘 和 打 印 机 不 同 接口 的 需 求 ， 采 用 四 线 电 缆 ， 两 根 作 为 数 据 传 输 线 ， 其 余 两 根用 来 为 设 备 提 供 电 源 ， 从 而 减 少 了 硬 件 设 计 的 复 杂 性 。 （ 3） USB支 持 热 插 拔 ， 也 就 是 说 在 不 关 PC机 的 情 况 下 可 以安 全 地 插 上 和 断 开 USB设 备 。 热 插 拔 能 力 USB的 安 全 、 可 靠和 智 能 。 其 它 普 通 的 外 部 设 备 连 接 标 准 ， 如 SCSI等 必 须 在关 掉 主 机 的 情 况 下 才 能 增 加 或 移 走 外 围 设 备 。（ 4） USB支 持 PNP（ Plag and Play） ， 也 就 是 即 插 即 用 。 当 插入 USB设 备 的 时 候 ， 主 计 算 机 设 备 检 测 该 外 设 并 巳 通 过 加 载相 关 的 驱 动 程 序 对 该 设 备 进 行 配 置 。（ 5） USB在 设 备 供 电 方 面 提 供 了 灵 活 性 。 USB直 接 连 接 的 设 备可 以 通 过 USB电 缆 供 电 ， USB传 输 线 中 的 两 条 电 源 线 可 以 提 供5V电 源 供 USB设 备 使 用 。 （ 6） USB传 输 线 能 够 提 供 100mA的 电 流 ， 而 带 电 源 的USB Hub使 得 每 个 接 口 可 以 提 供 500 mA的 电 流 。（ 7） USB V1.1规 范 提 供 全 速 12Mbps的 模 式 和 低 速1.5Mbps的 模 式 ， USB V2.0规 范 提 供 高 达 480Mbps的数 据 传 输 速 率 ， 可 以 适 应 各 种 不 同 类 型 的 外 设 。（ 8） 针 对 突 然 发 生 的 非 连 续 传 输 设 备 ， 如 音 频 和 视 频 设备 ， USB在 满 足 带 宽 的 情 况 下 才 进 行 该 类 型 的 数 据 传 输 。（ 9） 为 了 适 应 各 种 不 同 类 型 外 围 设 备 的 要 求 ， USB根 供了 四 种 不 同 的 数 据 传 输 类 型 。（ 10） USB使 得 多 个 外 围 设 备 可 以 跟 主 机 通 信 ， 最 多 支 持127个 设 备 。 电 脑 的 USB接 口 有 限 ， 必 须 使 用 USB Hub增 加 分 支 ， 根 据 USB规 范 ， USB Hub最 多 提 供 7个 分 支 。 2. 数据传输类型在 USB规 范 中 规 定 了 四 种 不 同 的 数 据 传 输 方 式 。（ 1） 控 制 （ Control） 传 输 方 式 ： 是 双 向 传 输 ， 传 输 的 不 是 数 据 ，而 是 控 制 信 号 ， 主 要 被 USB系 统 软 件 用 来 进 行 查 询 ， 配 置 和 给USB设 备 发 送 通 用 的 命 令 。（ 2） 同 步 （ Isochronous） 传 输 方 式 ： 提 供 了 确 定 的 带 宽 和 时 间间 隔 。 该 方 式 用 来 连 接 需 要 连 续 传 输 的 外 围 设 备 ， 对 数 据 的 正确 性 要 求 不 高 ， 但 对 时 间 较 为 敏 感 。（ 3） 中 断 （ Interrupt） 传 输 方 式 ： 主 要 用 于 定 时 查 询 设 备 是 否 有中 断 数 据 要 传 输 。 设 备 端 点 模 式 器 的 结 构 决 定 了 它 的 查 询 频 率 ，从 1 255ms之 间（ 4） 批 量 （ Bulk） 传 输 方 式 ： 主 要 应 用 在 大 量 传 输 和 接 收 数 据 上 ， 同 时 又 没 有 带 宽 和 时 间 间 隔 的 要 求 ， 保 证 传 输 数 据 正 确 无误 ， 但 对 数 据 的 实 效 性 要 求 不 高 。 3. USB总 线 的 拓 朴 结 构USB设 备 和 USB主 机 通 过 USB总 线 相 连 。 USB的 物 理 连 接 是 一 个星 型 结 构 ， 集 线 器 （ Hub） 位 于 每 个 星 形 结 构 的 中 心 ， 每 一段 都 是 主 机 和 某 个 集 成 器 ， 或 某 一 功 能 设 备 之 间 的 一 个 点 到点 的 连 接 ， 也 可 以 是 一 个 集 线 器 与 另 一 个 集 线 器 或 功 能 模 块之 间 的 点 到 点 的 连 接 。总 线 拓 扑 结 构 如 图 4-9所 示 。 图图图 4-9 USB的 拓 扑 结 构的 拓 扑 结 构的 拓 扑 结 构 设 备 设 备主 机根 HUB HUBHUB 设 备 设 备 设 备 设 备设 备复 合 设 备 4.4.2 IEEE1394 IEEEl394是 一 种 高 性 能 的 串 行 总 线 。 它 的 应 用 范 围 主 要 是 那些 带 宽 要 求 超 过 100kb/s的 硬 盘 和 视 频 外 设 。 利 用 同 样 的 四 条 信号 线 ， IEEE1394即 可 以 同 步 传 输 ， 也 可 以 支 持 异 步 传 输 。 这 四根 信 号 线 分 为 差 模 时 钟 信 号 线 对 和 差 模 数 据 线 对 。1. IEEE1394的 特 点 及 拓 扑 结 构 IEEEl394是 一 种 新 型 的 高 速 串 行 总 线 ， 它 具 有 许 多 显 著 的 特点 ：（ 1） 高 传 输 速 率 ： 它 的 传 输 速 率 可 达 到 100Mbps、 200Mbps、400Mbps（ 2） IEEE1394采 用 两 种 数 据 传 输 模 式 ： 同 步 传 输 模 式 和 异 步 传输 模 式（ 3） IEEE1394可 以 实 现 即 插 即 用 并 支 持 热 插 拔 CPU 内 存 I/O1394桥 接 器 扫 描 仪 驱 动 器CPU CD ROM驱 动 器数 字 照 相 机打 印 机 1394内 部总 线 联 接并 行 总 线1394总 线 1394线 缆联 接 设 备 IEEE1394系 统 结 构 如 下 图 CPU 内 存 I/O1394桥 接 器 扫 描 仪 驱 动 器CPU CD ROM驱 动 器数 字 照 相 机打 印 机 1394内 部总 线 联 接并 行 总 线1394总 线 1394线 缆联 接 设 备 IEEE1394系 统 结 构 如 下 图 2. IEEE1394的 寻 址用 1394联 接 起 来 的 设 备 ， 它 们 采 用 一 种 内 存 编 址 方 法 ， 各 设备 就 象 内 存 空 间 中 的 存 储 单 元 一 样 。 设 备 地 址 有 64位 宽 ， 占用 10位 作 为 网 络 ID号 ， 6位 用 作 节 点 号 ， 48位 用 作 内 部 编 址。 这 样 可 得 到 总 共 64个 节 点 ， 每 个 节 点 上 有 1023个 网 络 ID号， 每 个 ID号 又 具 有 231TM的 内 存 编 址 。内 存 编 址 显 然 优 于 通 道 编 址 ， 它 可 以 把 设 备 资 源 当 作 寄 存 器或 内 存 ， 因 而 可 以 进 行 处 理 器 到 内 存 的 直 接 传 输 。 每 一 个 总线 段 称 作 一 个 节 点 ， 可 对 节 点 分 别 编 址 、 复 位 和 校 验 ， 许 多节 点 在 物 理 上 形 成 一 个 模 块 ， 多 个 端 口 又 可 以 集 中 在 一 个 节点 上 。 3. IEEE1394协 议 IEEE1394总 线 是 一 种 基 于 数 据 包 的 数 据 传 输 ， 协 议 中 实 现了 OSI七 层 协 议 的 下 三 层 ： 物 理 层 、 链 路 层 和 传 输 层 。 软 件 协 议 应 用 接 口 串 行 总 线管 理总 线配 置 传 输 层 ： 异 步 、读 、 写 、 锁 定链 路 层 ： 包 传 送 、 包 接 收 ， 等时 会 话 ， 监 听 ， 循 环 控 制 物 理 层 ： 特 性 ， 数 据 同 步 ， 编 码 /解 码 ， 联 接 头 /媒 体 ， 信 号 层IEEE1394物 理 接 口 4.4.3 I2C总 线1. I2C总 线 简 介I2C总 线 （ Inter IC Bus） 是 由 Philips公 司 推 出 的 一 种 芯 片 间 的 串行 通 信 总 线 ， 广 泛 应 用 于 单 片 机 系 统 中 。在 单 片 机 应 用 系 统 中 推 广 I2C总 线 后 将 会 大 大 改 变 单 片 机 应 用 系统 结 构 性 能 、 对 单 片 机 的 应 用 开 发 带 来 如 下 好 处 ：（ 1） 可 最 大 限 度 地 简 化 结 构 。（ 2） 可 实 现 电 路 系 统 的 模 块 化 、 标 准 化 设 计 。（ 3） 标 准 I2C总 线 模 块 的 组 合 开 发 方 式 大 大 地 缩 短 了 新 品 种 的 开发 周 期 。（ 4） I 2C总 线 各 节 点 具 有 独 立 的 电 气 特 性 .（ 5） I2C总 线 系 统 构 成 具 有 最 大 的 灵 活 性 。（ 6） I2C总 线 系 统 可 方 便 地 对 某 一 节 点 电 路 进 行 故 障 诊 断 与 跟 踪， 有 极 好 的 可 维 护 性 。 2. I2C总线特点（ 1） 二 线 传 输 。（ 2） 系 统 中 有 多 个 主 器 件 时 ， 这 些 器 件 都 可 作 总 线 的 主 控 制器 （ 无 中 心 主 机 ） 。（ 3） I2C总 线 传 输 时 ， 采 用 状 态 码 的 管 理 方 法 。（ 4） 系 统 中 所 有 外 围 器 件 及 模 块 采 用 器 件 地 址 及 引 脚 地 址 的编 址 方 法 。（ 5） 所 有 带 I2C接 口 的 外 围 器 件 都 具 有 应 答 功 能 。（ 6） I 2C总 线 电 气 接 口 为 开 漏 晶 体 管 组 成 ， 其 自 身 的 电 源 可以 独 立 ， 线 上 各 个 节 点 可 在 系 统 带 电 情 况 下 接 入 或 撤 出 。 3. I2C总线原理（ 1） 数 据 传 输 方 式I2C总 线 上 的 器 件 之 间 通 过 串 行 数 据 线 SDA和 串 行 时 钟 线 SCL相连 接 并 传 送 信 息 。 每 一 个 器 件 由 唯 一 的 地 址 连 接 到 总 线 上 ， 可以 根 据 地 址 来 识 别 器 件 。送 到 SDA线 上 的 每 个 字 节 必 须 为 8位 ， 每 次 传 送 的 字 节 数 不 限， 但 每 个 字 节 后 面 必 须 跟 1个 响 应 位 。（ 2） I2C总 线 的 寻 址 约 定在 I2C总 线 标 准 规 约 中 ， 寻 址 字 节 由 被 控 器 的 七 位 地 址 位 （ 它 占据 了 D7一 D1位 ） 和 一 位 方 向 位 （ 为 D0位 ） 组 成 。 方 向 位 为 0时表 示 主 控 器 将 数 据 写 入 被 控 器 ， 为 1时 则 表 示 主 控 器 从 被 控 器读 取 数 据 。 I2C总 线 系 统 中 ， 主 器 件 （ 单 片 机 ） 作 为 被 控 器 时 ， 其 7位 从 地址 在 I2C总 线 地 址 寄 存 器 中 约 定 ， 为 纯 软 件 地 址 。 而 非 单 片 机 类型 的 外 围 器 件 地 址 完 全 由 器 件 类 型 与 引 脚 电 平 给 定 ， 即 器 件 的 7位 地 址 由 器 件 编 号 地 址 （ 高 4位 D7 D4） 和 引 脚 地 址 （ 低 3位D3 D0） 组 成 ， 如 8位 I/O扩 展 器 件 PCF8574其 器 件 编 号 地 址 为0111， 引 脚 地 址 为 A2、 A1、 A0。 如 果 在 I2C总 线 系 统 中 NF8574地 址 引 脚 A2、 A1、 A0皆 接 地 ， 则 该 器 件 的 寻 址 字 节 为 SLAW70H， SLAR 7lH。 I2C总 线 上 同 一 编 号 地 址 器 件 最 大 允 许 接 入数 量 取 决 于 可 利 用 的 地 址 引 脚 数 。在 I 2C总 线 系 统 中 ， 带 有 I2C总 线 的 单 片 机 ， 其 I2C总 线 输 入 输 出口 的 电 气 结 构 、 相 关 的 特 殊 功 能 寄 存 器 （ SFR） 设 置 以 及 所 提供 的 标 准 程 序 模 块 ， 为 用 户 掌 握 PC总 线 的 系 统 设 计 和 应 用 软 件的 编 制 带 来 极 大 方 便 。 本 章 小 结 总 线 是 微 型 计 算 机 系 统 的 重 要 组 成 部 分 ， 它 传 递着 CPU和 其 它 部 件 之 间 的 各 类 信 息 ， 以 实 现 数 据 传输 ， 使 微 型 计 算 机 系 统 具 有 组 态 灵 活 、 易 于 扩 展 等优 点 。 微 型 计 算 机 的 主 板 上 通 常 配 有 CPU总 线 、Cache总 线 、 内 存 总 线 、 系 统 总 线 、 局 部 总 线 、 外设 总 线 等 。 总 线 性 能 的 好 坏 直 接 影 响 到 微 型 计 算 机系 统 的 整 体 工 作 性 能 。 本 章 分 析 了 常 用 的 标 准 总 线 ， 阐 述 了 各 类 总 线 的特 点 和 功 能 。 在 学 习 过 程 中 ， 要 理 解 总 线 的 基 本 概念 ， 熟 悉 微 型 计 算 机 总 线 的 组 成 结 构 ， 注 意 常 用 系统 总 线 和 局 部 总 线 的 内 部 结 构 及 引 脚 特 性 ， 在 各 种不 同 的 应 用 场 合 中 合 理 地 选 择 和 使 用 总 线 。 Thank you very much ! 本 章 到 此 结 束 ， 谢 谢 您 的 光 临 ！