精密测控与系统(专题二总线)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011年8月20日星期六,010215017,电子设计自动化（,EDA,）,#,精密测控与系统,01 十月 2024,精密测控与系统,01 十月 2024,总线,与,计算机的,相关,总线,内部总线,系统总线,外部总线,其他总线,现场总线,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,3,计算机内的总线,一、内部总线,1,I,2,C,总线,I,2,C,（,Inter-IC,）总线,10,多年前由,Philips,公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它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,I,2,C,总线器件同时接到,I,2,C,总线上，通过地址来识别通信对象。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,4,2,SPI,总线,串行外围设备接口,SPI,（,serial peripheral interface,）总线技术是,Motorola,公司推出的一种同步串行接口。,Motorola,公司生产的绝大多数,MCU,（微控制器）都配有,SPI,硬件接口，如,68,系列,MCU,。,SPI,总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与,SPI,有关的软件就相当简单，使,CPU,有更多的时间处理其他事务。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,5,3,SCI,总线,串行通信接口,SCI,（,serial communication interface,）也是由,Motorola,公司推出的。它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。,计算机内的总线,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,6,二、系统总线,1,ISA,总线,ISA,（,industrial standard architecture,）总线标准是,IBM,公司,1984,年为推出,PC/AT,机而建立的系统总线标准，所以也叫,AT,总线。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。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,7,2,EISA,总线,EISA,总线是,1988,年由,Compaq,等,9,家公司联合推出的总线标准。它是在,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,EISA,信号线。在实用中，,EISA,总线完全兼容,ISA,总线信号。,ISA,总线是,PC,微机最基本的总线标准，分为,XT,总线（,62,线）和,AT,总线（,98,线）两种。,PC/XT,机是最早的,8,位个人机，它采用,XT,总线；后来,IBM,推出,16,位,AT,机，采用了在原总线基础上的扩展，将,62,线延长到,98,线，叫,AT,总线。如图,10.8,所示，,A,、,B,两面是,XT,总线，再加上,C,、,D,两面是,AT,总线，总称为,ISA,总线。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,8,3,VESA,总线,VESA,（,video electronics standard association,）总线是,1992,年由,60,家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为,VL(VESA local bus),总线。它的推出为微机系统总线体系结构的革新奠定了基础。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。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,9,4,PCI,总线,PCI,（,peripheral component interconnect,）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。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,10,5,Compact PCI,以上所列举的几种系统总线一般都用于商用,PC,机中，在计算机系统总线中，还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线，比如,STD,总线、,VME,总线、,PC/104,总线等。这里仅介绍当前工业计算机的热门总线之一,Compact PCI,。,Compact PCI,的意思是,“,坚实的,PCI”,，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高性能核心系统，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。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,11,三、外部总线,1,RS-232-C,总线,RS-232-C,是美国电子工业协会,EIA,（,Electronic Industry Association,）制定的一种串行物理接口标准。,RS,是英文,“,推荐标准,”,的缩写，,232,为标识号，,C,表示修改次数。,RS-232-C,总线标准设有,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，如一条发送线、一条接收线及一条地线。,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-232-C,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，例如，采用,150pF/m,的通信电缆时，最大通信距离为,15m,；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。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,20m,以内的通信。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,12,2,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。,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高灵敏度，能检测低至,200mV,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。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,13,3,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准。,IEEE-488,总线用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用,IEEE-488,总线装配起来。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,1MB/s,。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,14,4,USB,总线,通用串行总线,USB,（,universal serial bus,）是由,Intel,、,Compaq,、,Digital,、,IBM,、,Microsoft,、,NEC,、,Northern Telecom,等,7,家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。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,连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外，快速是,USB,技术的突出特点之一，,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。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,15,四、其他,总线,1,SCSI,接口总线,SCSI,小型计算机系统接口,(,全称,Small Computer System Interface),，是种较为特殊的接口总线，它是系统级接口，也是一种双向并行设备总线。具备与多种类型的外设进行通信。,SCSI,采用,ASPI,（高级,SCSI,编程接口）的标准软件接口使驱动器和计算机内部安装的,SCSI,适配器进行通信。,SCSI,接口是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。,SCSI,接口具有应用范围广、多任务、带宽大、,CPU,占用率低，以及热插拔等优点。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,16,2,加速图形接口,AGP,AGP,是微型计算机系统中专门为,3D,显示而设置的加速图形接口（,Accelerated Graphics Port,）,Intel,公司开发的,AGP,总线旨在提高图形，尤其是,3D,图形的处理能力。,AGP,总线在主存与显示卡之间提供了一条直接通路，使,3D,图形数据越过,PCI,总线直接送入显示系统。,目前,AGP,总线有三种，即,AGP,1,：,266Mb/s,，时钟,66MHz,AGP,2,：,532Mb/s,，时钟,66MHz,AGP,4,：,1.064Mb/s,，时钟,66MHz,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,17,3,IEEE1394,串行接口,全称是,IEEE1394,高性能串行总线标准（,IEEE1394 High Performance Serial BUS Standard,）。,该接口采用,6,芯电缆和,6,针插头，其中,4,根信号线组成两对双绞线传送信息，,2,根电源线，向被连接设备提供电源。,在电缆环境下，传送速率有,98.304 Mb/s,、,196.608 Mb/s,和,393.216 Mb/s,。正在制订的还有,1 Gb/s,。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,18,现场总线,定义：,是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。,现场总线是工业数据通信与控制网络技术的代名词，是测控领域的通信与网络技术，是网络集成式测量控制系统。,01 十月 2024,010214006,精密测控与系统,19