总线基本知识(精)
CAN总线基础知识
1．CAN总线是什么？CAN（Controller Area Network）是ISO国际标准化的串行通信协议。
广泛应用于汽车、船舶等。
具有已经被大家认可的高性能和可靠性。
CAN控制器通过组成总线的2根线（CAN-H和CAN-L）的电位差来确定总线的电平，在任一时刻，总线上有2种电平：显性电平和隐性电平。
“显性”具有“优先”的意味，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平，并且，“隐性”具有“包容”的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。
（显性电平比隐性电平更强）。
总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。
下图显示了一个典型的CAN拓扑连接图。
连接在总线上的所有单元都能够发送信息，如果有超过一个单元在同一时刻发送信息，有最高优先级的单元获得发送的资格，所有其它单元执行接收操作。
2．CAN总线的特点CAN总线协议具有下面的特点：1) 多主控制当总线空闲时，连接到总线上的所有单元都可以启动发送信息，这就是所谓的多主控制的概念。
先占有总线的设备获得在总线上进行发送信息的资格。
这就是所谓的CSMA/CR（Carrier Sense MultipleAccess/Collosion Avoidance）方法如果多个设备同时开始发送信息，那么发送最高优先级ID消息的设备获得发送资格。
2) 信息的发送在CAN协议中，所有发送的信息要满足预先定义的格式。
当总线没有被占用的时候，连接在总线上的任何设备都能起动新信息的传输，如果两个或更多个设备在同时刻启动信息的传输，通过ID来决定优先级。
ID并不是指明信息发送的目的地，而是指示信息的优先级。
如果2个或者更多的设备在同一时刻启动信息的传输，在总线上按照信息所包含的ID的每一位来竞争，赢得竞争的设备（也就是具有最高优先级的信息）能够继续发送，而失败者则立刻停止发送并进入接收操作。
因为总线上同一时刻只可能有一个发送者，而其它均处于接收状态，所以，并不需要在底层协议中定义地址的概念。
1-现场总线基础知识
一.现场总线基础知识
现场总线简介 现场总线的发展 现场总线的特点与优点 几种有影响的现场总线
1.现场总线简介（FieldBus）
当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉 为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着 工业控制技术领域又一个新时代的开始。 为什么要引入现场总线？
现场设备，为提高其性能价格比，在实现其 内部操作时都采用微处理器和数字化元件，提出 了必须在这些领域的数字设备之间实现数字通信 的要求。现场总线满足这种要求。
• 全分布
各现场设备有足够的自主性，它们彼此 之间相互通信，完全可以把各种控制功能 分散到各种设备中，而不再需要一个中央 控制计算机，实现真正的分布式控制。
现场总线的优点2
• 全开放 – 1999年底现场总线协议已被IEC 批准正式成 为国际标准，从而使现场总线成为一种开放 的技术。
• 双向传输 – 传统的4~20mA电流信号，一条线只能传递 一路信号。现场总线设备则在一条线上既可 以向上传递传感器信号，也可以向下传递控 制信息。
现场总线与DCS的网络结构比较
3.现场总线的结构特点
按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互连（OSI） 参考模型建立。将七层简化成三层，分别由OSI参考模型 的第一层物理层，第二层数据链路层，第七层应用层组 成，流量与差错控制由数据链路层完成。考虑现场总线 的通信特点，有些现场总线还设置了一个现场总线访问
4-20mA信号是DCS系统及现场设备相互连接的最本质 特点.网关通讯程序开发工作量大.
控制计算机
CRT操作站
通道指挥器
基本调节器1 基本调节器2 基本调节器3
输入/输出
DCS结构示意图
信号要送到控制站,需要很多连线
CAN总线基础知识总结(建议收藏)
CAN总线基础知识总结一、CAN总线简介1、CAN总线（Controller Area Network，控制器局域网）是由德国BOSCH（博世）公司在1986年为汽车而设计的，它是一种串行通信总线，只需两根线CAN_H和CAN_L。
2、隐性（逻辑1）与显性（逻辑0）的概念：CAN总线在数据传输过程中，实际上传输的是CAN_H和CAN_L之间的电位差。
CAN_H只能是高电平(3.5V)或悬浮状态(2.5V)，CAN_L只能是低电平(1.5V)或悬浮状态(2.5)V，当CAN_H和CAN_L都为2.5V 时，是隐性，表示逻辑1，当 CAN_H为3.5V、CAN_L都为2.5V时，是显性，表示逻辑0。
表示隐性和显性逻辑的能力是CAN总线仲裁方法的基本先决条件，即所有节点都为隐性时，总线才处于隐性状态；只要有一个节点发送了显性，总线就呈现为显性状态。
3、120Ω电阻：必须在总线的每一节点的CAN_H和CAN_L之间接一个120Ω左右的电阻，以避免出现信号反射。
4、CAN技术规范CAN2.0A和CAN2.0B：CAN2.0A只有标准帧（标识符（ID）有11位）；CAN2.0B除了标准帧，还有扩展帧（标识符（ID）有29位）。
5、CAN的国际标准ISO11898和ISO11519：CAN 协议经ISO 标准化后有ISO11898和ISO11519两种标准，它们对于数据链路层的定义相同，但物理层不同。
ISO11898 是波特率为125kbps-1Mbps 的CAN高速通信标准。
ISO11519 是波特率为125kbps 以下的CAN低速通信标准。
高速通信标准和低速通信标准的硬件规格也不一样，所以需要选用不同的收发器。
在收发器的规格书上都会注明高速通信用还是低速通信用，或者是符合ISO11898标准还是ISO11519标准。
6、CAN总线协议只定义了物理层和数据链路层，要将CAN总线应用于工程项目中必须制定上层的应用协议。
vpx总线设计知识点
vpx总线设计知识点VPX（VITA 46.0X）是一种高速、高密度的串行总线接口，用于在通信和计算系统中传输数据。
它的设计旨在满足军事和航天应用中对高性能和可靠性的需求。
在本文中，我们将探讨VPX总线设计的关键知识点。
1. VPX总线的基本概念VPX总线是一种基于串行通信的总线标准，采用不同的物理层协议传输数据，如PCI Express、Ethernet和RapidIO。
它由控制平面和数据平面组成，支持高速数据传输、热插拔和容错能力。
2. VPX总线的物理连接VPX总线采用模块化设计，通过插槽和背板连接各种模块。
其中，插槽用于安装VPX卡，而背板则提供物理接口和电源分配。
插槽和背板之间通过高密度信号连接，在保证信号完整性的同时提供高速数据传输。
3. VPX总线的电气规范VPX总线的电气规范定义了信号电平、时序和传输协议。
其电气规范基于高性能的串行通信协议，如PCI Express和Ethernet。
根据应用需求，可以选择不同规范的VPX总线。
4. VPX总线的拓扑结构VPX总线的拓扑结构可以根据系统需求进行配置。
常见的拓扑结构包括单星型、多星型和多级结构。
单星型拓扑结构适用于小规模系统，而多星型和多级结构适用于大规模系统。
5. VPX总线的性能特点VPX总线具有高性能和低延迟的特点，可满足高速数据传输的需求。
它支持多通道和多协议传输，能够提供高带宽和低功耗的通信解决方案。
6. VPX总线的安全性由于VPX总线广泛应用于军事和航天领域，安全性是设计中的一个重要考虑因素。
VPX总线通过身份验证、访问控制和数据加密等机制来确保系统的安全性。
7. VPX总线的监测和调试VPX总线支持实时监测和调试功能，以便快速排除故障和优化系统性能。
通过监控数据包、时钟和电源等指标，可以实时跟踪和分析总线的运行情况。
结论本文介绍了VPX总线设计的关键知识点，包括基本概念、物理连接、电气规范、拓扑结构、性能特点、安全性和监测调试等。
总线基本知识(共34张PPT)
第3页，共34页。
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1.微型计算机总线概述
总线:是一组信号线的集合.它是器件之间通信和控制 的的渠道.
——以分时的方法来为多个部件服务的 ——总线仲裁电路来避免总线冲突
——总线的指标主要有2个，总线的工作频率和总线的宽度
—总线频率是总线时钟频率
—总线的宽度是指能够一次并行传送的信息位数
第4页，共34页。
RS-485采用半双工工作方式，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，可以省掉信号 线
第22页，共34页。
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2.ＵＳＢ总线
USB(UniversalSerialBus)是外围设备与计算机进行连接的 接口总线．
——即插即用，热拔插，接口体积小，节省资源，传输可 靠，提供电源，良好的兼容性，共享式通信和低成本 ——达到了480Ｍb/s的传输速度. ——半双工串行总线.
7.1 总线基本知识
第1页，共34页。
内容简介 重点/难点 习题解答
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内容简介
总线是微型计算机系统的重要组成部分，是系
统中传递各类信息的通道，也是微型计算机系统中 各模块间的物理接口，它负责CPU和其它部件之间 信息的传递。通过本章学习，熟悉总线的一般概念 和微机系统总线的组成，理解PCI总线、RS-232-C 总线和USB总线的性能特点、连接方法及应用场合， 学会根据总线的规范设计简单的扩展接口。
初始化，在主控制器与USB设备之间建立通信信道。
•设备驱动程序(USBDeviceDriver) ——驱动USB设备的程序，通常由操作系统或USB设备制造商
提供。
•USB芯片驱动程序(USBDriver)
MIL_STD_1553B基础知识介绍
二、1553B总线基础知识介绍
3.传输方式 1553B信号以串行数字脉冲编码调制(PCM)形式在数
据总线上传输。采用曼彻斯特II型双相电平码。逻辑1为 双极编码信号1/0,即一个正脉冲继之一个负脉冲。逻辑0 为双极编码信号0/1,即一个负脉冲继之一个正脉冲。 1553B的数据传输为半双工方式。总线上波特率为1Mbps。
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二、1553B总线基础知识介绍
·数据字计数/方式代码字段 该字段用来指定远程终端应发送、应接收的数据字的个数或方式代
码。在任何一条消息内最多可以发送或接收32个数据字。全1表示十进 制记数31, 而全0表示十进制记数32。
当命令字中的“子地址/方式字段”为（00000）b或（11111） b时, “数据字个数/方式代码字段”的内容为方式代码。
1、1553B的由来 2、1553B的应用 3、1553B的优点 （1）、线性局域网络结构 （2）、冗余容错能力 （3）、支持“哑”节点和“智能”节点 （4）、高水平的电器保障性能 （5）、良好的器件可用性 （6）、实时可确定性 4.EBR-1553
3
一、1553B背景介绍
1.1553B的由来 在20世纪60年代以前，飞机机载电子系统没有标准的
器和动力管理系统，要求其具有1KHz的典型刷新频率。而 速率仅为1Mbps的MIL-STD-1553协议规范远不能满足要求。
为适应这一需要，SAE（Society of Automotive Engineers）定义了EBR-1553（Enhanced Bit Rate 1553）。EBR-1553遵循MIL-STB-1553协议，采用了星型总 线结构，从而使得总线速率达到了10Mbps。
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一、1553B背景介绍
CAN总线基础知识
逻辑
显性 0
逻辑
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CANLow
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CAN总线波形测量
用诊断测试仪VAS 5051测量CAN – Komfort 舒适系统总线
CAN – Low 信号： 无数据包发送 CAN – Low 信号： 数据包发送
CAN – High 信号： 无数据包发送
CAN – High 信号 数据包发送
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CAN总线故障波形
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CAN总线数据协议
信息通过Bit字节进行传送
说明： 如果第一字节以 0 电压发送且第二字节同样以 0 电压发送, 则信息在下表中表示 “车窗玻璃升降器在 运行中” 或者 “冷却液温度读数10 °C”。
可能的变化 1 2 3 4
2. Bit 0伏 0伏 5伏 5伏
1. Bit 0伏 5伏 0伏 5伏
控制器位置分布
CAN总线干扰
CAN总线基础知识 CAN总线特点
CAN总线维修 CAN总线波形 CAN总线维修实例 对以后返修设想CAN总线特
2
网络拓扑
诊断口
K 线 诊断CAN 驱动CAN 仪表CAN (BAP/UDS) BAPBAP 网 网关 关 19h19h
发动机 经测量 发动机 上K线 已取消 变速箱 安全气囊
CAN总线基础知识
Controller （控制器） Area（区域）
Network
（网络）
was developed by the Robert BOSCH company in 1983 as a bus system for cars.
网络控制单元数据交换
1
CAN总线基础知识
网络拓扑
CAN总线基础知识
CAN总线基础知识
J386司机门
T28/4
T10/8
J587换挡控制单元 J449停车辅助 J500转向助力
T10/7
T16/10
J623发动机
T16/9 T28/5
J387副司机
T28/4
T16/15
T16/6
T6/3
T6/2
通过实际测量制作的直 观方便的返修用线路图
T52/16
J519车身控制器
T52/15
驱动CAN
低位
因此两个向外反射的线路的电压总和，总是恒定的。 两个电压的差值(= 逻辑内容) 与外界影响电压无关, 总是一样大小。
高位
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CAN总线维修
干扰源
低位
高位
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CAN总线维修
干扰源
低位
高位
15
每列为宽为10ms,由 此可看出波形周期 通道A每 行宽为5V
黄色CAN-L和绿色 CAN-H电压相加为5V
控制器位置分布
CAN总线干扰
CAN总线基础知识 CAN总线特点
CAN总线维修 CAN总线波形 CAN总线维修实例 对以后返修设想CAN总线特
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网络拓扑
诊断口
K 线 诊断CAN 驱动CAN 仪表CAN (BAP/UDS) BAPBAP 网 网关 关 19h19h
发动机 经测量 发动机 上K线 已取消 变速箱 安全气囊
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1
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0.50C
10C … 690C
1
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2. PCI总线的系统
CPU Cache CPU / PCI 桥接器 PCI 总线 # 1 DRAM
PCI / ISA桥接器 PCI 总线 设备 PCI 总线 设备 ISA 总线 ISA 总线 设备 I / O 控制 串口 设备 PCI 总线 #2
PCI / PCI 桥接器
PCI 总线 设备
PCI 总线 设备
(a)
RS-485总线
——采用平衡发送和差分接收 ——采用半双工工作方式 ——可以联网构成分布式系统，最多达128台驱动器和 128接收器
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使用Modem的RS-232C接口
计算机 2 3 4 5 6 7 8 20 22 发送数据TxD 接收数据Rx D 请求发送RTS 允许发送CTS 数据装置准备好DSR 信号地GND 载波检测CD 数据终端准备好DTR 振铃指示RI MODEM 2 3 4 5 6 7 8 20 22 MODEM 2 3 4 5 6 7 8 20 22 计算机 2 3 4 5 6 7 8 20 22
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Hale Waihona Puke NextHome3
PCI总线的基本连接方式
CPU CPU 总 线 存 储 控制 器 存 储 器 PCI 桥 路 PCI 桥 路
标 准 总线 桥 路
设 备
设 备
设 备
标 准 总线 （ ISA ，EIS A … ) 设 备
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3. PCI总线的地址空间
在PCI总线中，存在3种地址空间： MEMORY空间、I/O空间、配置空间
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4. AGP总线
AGP（加速图形端口）是Intel为高性能图形 和视频支持而专门设计的一种新型总线。AGP以 PCI为基础，但在物理上、电气上和逻辑上独立 于PCI。与PCI带有多个插槽的真正总线不同，
AGP是专为系统中一块视频卡设计的点到点高性
能连接，只有一个AGP插槽可以插入单块视频卡。
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电话线
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不使用Modem的RS-232C接口
计算机 TxD 2 RxD 3 GND 7 计算机 2 3 4 计算机 2 3 4 5 7 6 20 TxD RxD RTS CTS GND DSR DTR (b) 计算机 2 3 4 5 7 6 20 计算机 2 3 4 5 7 6 20 TxD RxD RTS CTS GND DSR DTR (c) 计算机 2 3 4 5 7 6 20
—总线的宽度是指能够一次并行传送的信息位数
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微型计算机的总线结构图
前端总线/CPU总线 CPU 外设
Cache
CRT
AGP
北桥 RAM
接口卡
PCI KBD，Mouse 串行/并行接口 HDD/CDROM(IDE) FDD USB
BIOS 南桥
总线扩展槽
ISA
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总线的性能比较
并行总线 传输快 距离短 复杂 成本高
串行总线 传输慢 距离远 简单
成本低
• 所以内部一般用并行总线，如PCI，ISA。外部 一般用串行总线，如网线。
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并行总线
数据总线,DB
并行总线的构成 地址总线,AB
控制总线,CB
• 并行总线，随着技术的不断发展，正朝着高速， 半同步，兼容的方向发展。
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三总线的的总线结构图
CR T 显 示器 外 总线 存 储器 I/O 4通 道串 行 /并 行 输 入/输 出部 件
CPU 片 总线 总 线控 制 及 缓冲
内 总线
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4
总线的分类 异步并行总线
并行总线 总线 串行总线 同步并行总线 异步串行总线
同步串行总线
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内容简介
重点/难点
习题解答
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内容简介
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重点与难点
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1
1.微型计算机总线概述
总线:是一组信号线的集合.它是器件之间通信和控 制的的渠道.
——以分时的方法来为多个部件服务的 ——总线仲裁电路来避免总线冲突
——总线的指标主要有2个，总线的工作频率和总线的宽度
—总线频率是总线时钟频率
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4. ISA总线
ISA(Industry Standary Architecture)总线是8位 /16位数据传输总线的工业标准。
ISA是同步并行总线,有88根信号线,是在原来
XT总线62线的基础上再扩充36线而成的.向上与
XT总线系统兼容。
ISA在PC机上,是南桥与键盘,鼠标,打印机等 娱乐设备连接的接口,硬盘和光区也是接在ISA总 线上的。 Back Next Home
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串行总线
•传输方式
１．单工：只能单向传数据。
２．半双工：能相互传数据，但在一个时刻只
能向一个方向传。
３．全双工：在同一时刻，可以相互传数据。
他们的区别：重在软件，而不是硬件。目前
使用比较多的是ＲS-232，ＲS-423和USB标准。 Back Home
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1. PCI总线
CPU的引脚上只支持I/O和MEMORY 空间，并不 支持配置空间。
实际上，配置空间是通过使用I/O空间的部分 地址（0CF8H-----0CFCH，DWORD）来实现的。其 中，将0CF8H用做配置地址寄存器（CFG-ADDR）， 存放配置空间的地址，0CFCH用做数据寄存器 （CFG-DATA），存放CPU和PCI设备相互传递的数 据。 Back Next Home
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AGP接口的系统结构
CPU 显示存储器
AGP 图形显示卡 PCI
图形/存储器 控制器/PCI桥
系统内存
I/O
I/O
I/O
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1. RS232C及RS485总线
RS-232-C总线
RS-232-C是美国电子工业协会EIA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。 ——一个主通道和一个辅助通道 ——规定的数据传输速率为每秒50、75、 100等波特 ——传输距离短 ，一般用于20m以内的通信
PCI(Peripheral Component Interconnect)是 种即插即用的总线标准,支持全面的自动配置。 • 最大允许64位并行数据传输
• 采用地址/数据总线复用方式
• 最高总线时钟可达66MHZ
• 支持多总线结构和线性突发传输
• 最高峰值传输速度可达528 MB/s. Next Home