几种通信总线详尽总结
计算机总线的分类
计算机总线的分类计算机总线，是指连接计算机各个组件的线路，是计算机内部信息传输的主要通道。
总线的分类主要是按功能和结构进行的。
按照功能分类1. 数据总线（Data Bus）数据总线用于在各个组件之间传输数据。
它可以传输二进制数据流，也可以传输控制信号和状态信息。
数据总线的宽度通常是以字节为单位衡量的，如8-bit、16-bit、32-bit等。
数据总线的宽度决定了CPU一次读写的数据量，这也是计算机性能的一个重要指标。
2. 地址总线（Address Bus）地址总线用于指示内存或IO设备的位置。
它是用于传输内存地址或IO端口地址的方式，因此它所包含的线数取决于计算机可以寻址的内存范围。
例如，如果一个计算机可以寻址4GB的内存，那么地址总线的宽度为32位。
3. 控制总线（Control Bus）控制总线用于传输控制信号和状态信息。
它提供了CPU和外部设备之间的同步和控制功能。
例如，控制总线可以传输时钟信号、读写控制信号和复位信号等。
控制总线的宽度通常比数据总线和地址总线小很多。
按照结构分类1. 单总线结构（Single Bus）单总线结构是将数据、地址和控制信号都传输在同一根总线上。
虽然这种结构简单易用，但由于所有数据都共享同一个总线，因此在多个设备同时访问时会出现争用情况，影响计算机的效率。
2. 双总线结构（Dual Bus）双总线结构引入了两个总线，一个用于数据传输，一个用于地址传输和控制信号传输，这样可以有效避免争用问题。
双总线结构通常用于高性能服务器和工作站等场合。
3. 多总线结构（Multiple Bus）多总线结构将计算机内部的总线按照不同的功能和访问速度进行分类。
它不仅提高了计算机的效率，也更好地支持了现代计算机系统的多任务和多处理。
多总线结构通常用于大型计算机和工作站。
总的来说，计算机总线的分类方法有很多，但不管采用何种分类方法，总线的作用都是控制着信息在计算机内部的流动。
理解总线分类的相关知识，对于了解计算机系统的工作原理和性能优化是非常重要的。
总线技术的分类和特点
总线技术的分类和特点随着现代信息技术的快速发展，各种设备逐渐普及并开始互联互通。
而设备之间的通信则离不开数据传输，而总线技术就是一种重要的数据传输方式。
总线技术（Bus Technology）指的是在计算机中集成的一种数据传输系统，其作用是将各种设备通过数据线连接在一起进行数据交互和控制。
总线技术的发展和应用，对于促进电子信息产业的繁荣发展和提高数据传输效率具有不可替代的作用。
本文将介绍总线技术的分类和特点。
一、总线技术的分类总线技术可以根据其使用的领域，分为计算机总线和工业现场总线两个大的类别。
在计算机总线方面，又可细分为ISA总线、VESA总线、PCI总线、AGP总线以及USB总线等几个子类。
1. ISA总线ISA总线是个使用较早的总线技术，主要应用在PC机和IBM 电脑上。
这种总线速度较慢、传输数据带宽有限，已经基本被更好的总线技术所取代。
2. VESA总线VESA总线（英文名称VESA Local Bus）一度被视为取代ISA 总线的主要技术。
它在16位宽的数据总线中，带宽可高达132Mbps。
但是，由于VESA总线的使用和开发成本过高，因此仅限制于少数厂商的硬件产品中。
3. PCI总线PCI总线（英文名称：Peripheral Component Interconnect）是一种新一代的外部I/O总线，是目前最为普遍的总线技术。
它可以支持多种硬件设备的连接，例如：图形加速卡、声卡、USB卡、网卡、磁盘控制器等。
PCI总线的传输速度有一定的保障，因此许多主板都采用这种总线技术。
4. AGP总线AGP总线(Advanced Graphics Port)也叫高级图像端口。
这种总线技术是一种新型的专用于图形加速卡的总线技术，其传输速度较之PCI总线要快得多。
5. USB总线USB总线（Universal Serial Bus）是另一种目前广泛采用的计算机总线技术，一般用于与外部设备的接口，如鼠标、打印机、扫描仪等。
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谈总线之前，首先应该明白总线是什么?度娘的完整定义是：总线是
计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类。
其实，小编觉得，总线就是是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、
输出设备传递信息的公用通道。
工程师为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。
另外就是采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。
总线分类：
1、总线按功能和规范可分为五大类型：数据总线、地址总线、控制总线、扩展总线及局部总线。
数据总线、地址总线和控制总线也统称为系统总线，即通常意义上所说的总线。
常见的数据总线为ISA、EISA、VESA、PCI等。
地址总线：是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存
储器或I/O端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同，地址总
线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小。
控制总线：用来传送控制信号和时序信号。
控制信号中，有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的;也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断
申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。
2、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。
总线分类
总线技术按总线所在位置分类，可以把总线分为外部总线、内部总线和片内总线：一、外部总线：1、RS-232-C总线；2、RS-485总线；3、IEEE-488总线；4、SCSI总线；5、IDE总线；6、USB总线；7、Fire wire串行总线（IEEE-1394）；8、Centronics总线；二、内部总线（PC内部总线1-3）1、FSB总线；2、HT总线；HT总线是AMD 为K8平台专门设计的高速串行总线，它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”（Lightning Data Transport），闪电数据传输。
3、QPI总线；4、I2C总线；5、SPI总线；6、SCI总线；三、系统总线1、VESA总线；2、数据总线（DB）、控制总线（CB）、地址总线（AB）；3、IBM PC总线；4、ISA总线；5、EISA总线；6、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。
7、APG总线；8、2I C（intel integrated circuit bus)管理总线该总线是有飞利浦公司于80年代为音频和视频设备开发的串行总线，主要运用于服务器。
9、MCA总线；（微通道结构总线）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10、STD总线；11、VME总线；12、PC/104总线；13、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。
14、PCI-E总线PCI Express采用的也是目前业内流行这种点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
常见总线标准
常见总线标准
常见的总线标准有：
1. PCI（Peripheral Component Interconnect）：用于计算机内部的扩展槽和设备之间的通信。
2. USB（Universal Serial Bus）：用于连接计算机和外部设备之间的通信，例如键盘、鼠标、打印机等。
3. SCSI（Small Computer System Interface）：用于连接计算机和外部存储设备之间的通信，例如硬盘、磁带等。
4. FireWire（IEEE 1394）：用于高速数据传输和连接多媒体设备，例如摄像机、音频设备等。
5. HDMI（High-Definition Multimedia Interface）：用于连接高清电视、电脑显示器和其他视频设备的数字化接口。
6. Ethernet：用于计算机网络中的数据通信，例如局域网（LAN）和广域网（WAN）。
7. CAN（Controller Area Network）：用于汽车电子系统和工业控制系统中的通信，例如车辆的网络控制单元和传感器之间的通信。
8. I2C（Inter-Integrated Circuit）：用于连接微控制器和其他外部设备之间的通信，例如传感器、存储器等。
9. RS-232（Recommended Standard 232）：用于串行通信，例如计算机和调制解调器、串行打印机之间的通信。
10. SATA（Serial Advanced Technology Attachment）：用于连接计算机和硬盘之间的通信。
pc总线分类
pc总线分类在计算机领域中，总线（Bus）是连接计算机内部各个组件的通信线路。
它能够传输数据、地址和控制信号，是计算机系统中至关重要的一部分。
根据其功能和结构的不同，PC总线可以分为三类：系统总线、扩展总线和局部总线。
一、系统总线系统总线是计算机中性能最高、传输速度最快的总线。
它主要用于处理器与内存之间的数据传输，分为前端总线和后端总线。
1. 前端总线前端总线是连接处理器与内存、输入输出设备之间的总线。
它承担着处理器与其他组件之间数据和控制信息的传递任务。
前端总线通常由数据总线、地址总线和控制总线组成。
- 数据总线：用于传输数据信息，在32位的计算机中一般为32根。
数据总线的宽度决定了处理器与其他组件之间数据传输的速度。
- 地址总线：用于传输内存地址信息，决定了计算机可寻址的内存空间大小。
在32位系统中，地址总线通常为32根，能够访问的内存空间为2^32字节（4GB）。
- 控制总线：用于传输各种控制信号，如读写控制、中断请求等。
控制总线的具体信号由计算机体系结构决定。
2. 后端总线后端总线是连接处理器与主板芯片组之间的总线。
它负责将前端总线传输过来的数据和控制信号转化为主板芯片组所支持的格式，使其能够被主板上其他芯片所使用。
二、扩展总线扩展总线是计算机中用于连接扩展插件卡的总线。
它允许用户根据个人需求对计算机进行功能扩展。
常见的扩展总线有ISA总线、PCI总线、AGP总线和PCI Express总线等。
1. ISA总线ISA总线（Industry Standard Architecture Bus）是较早期的一种扩展总线，用于连接低速外设。
由于其传输速度较慢，已逐渐被后来的总线所取代。
2. PCI总线PCI总线（Peripheral Component Interconnect Bus）是一种高速的扩展总线，具有较大的带宽和较快的传输速度。
它广泛应用于连接多种外部设备，如显卡、声卡和网卡等。
3. AGP总线AGP总线（Accelerated Graphics Port Bus）是专门用于连接显卡的扩展总线。
串口和I2c总线简介
串口和I2c总线简介串口和2I C总线1.串口串口是串行接口(Serial Interface)的简称，是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。
一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。
串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。
串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。
串口通信的两种最基本的方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。
同步串行是指SPI（Serial Peripheral interface）的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，TRM450是SPI接口。
异步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步接收/发送。
UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。
UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。
TTL电平是3.3V的，而RS232是负逻辑电平，它定义+5~+12V为低电平，而-12~-5V为高电平，MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口，EL806有TTL接口。
串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。
RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。
2. 2I C总线2I C（Inter－Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。
是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。
常见总线标准
常见总线标准一、常见总线标准的概述1.总线标准的定义总线标准，简单来说，就是规范电子设备之间通信的一套规则。
在计算机、通信、工业控制等领域，设备之间的数据传输和通信至关重要。
为此，制定了一系列的总线标准，以保证设备之间高效、稳定、可靠地传输数据。
2.常见总线标准的分类常见的总线标准有多种，根据应用领域和传输速率等方面的差异，大致可以分为以下几类：（1）计算机总线标准：如PCI、AGP、USB等，主要用于计算机内部各种设备之间的通信。
（2）通信总线标准：如RS-232、RS-485、CAN等，主要用于通信设备之间的数据传输。
（3）工业控制总线标准：如Modbus、Profibus、CAN等，主要用于工业自动化设备之间的通信。
（4）音频/视频总线标准：如HDMI、DisplayPort等，主要用于音视频设备之间的数据传输。
二、常见总线标准的特点与比较1.不同总线标准的差异各种总线标准在传输速率、传输距离、传输介质、拓扑结构等方面都有所不同。
例如，USB3.0和HDMI等高速传输总线，其传输速率远高于传统的串行通信总线如RS-232。
2.常见总线标准的优势与局限性常见总线标准在各自领域具有明显的优势，如PCI总线在计算机内部设备通信中具有高带宽、低延迟的特点；RS-485总线在通信领域具有传输距离远、抗干扰能力强的优势。
但同时，各种总线标准也存在局限性，如兼容性问题、扩展性不足等。
三、常见总线标准在实际应用中的案例1.计算机硬件领域的应用：如显卡、声卡、网卡等硬件设备，均采用总线标准与计算机主板进行通信。
2.通信领域的应用：如光纤通信、无线通信等，均采用相应的通信总线标准进行数据传输。
3.工业控制领域的应用：如PLC（可编程逻辑控制器）与其他设备之间的通信，采用Modbus、Profibus等工业控制总线标准。
四、总线标准的未来发展展望1.新兴技术的冲击与挑战随着物联网、大数据、云计算等新兴技术的发展，对总线标准提出了更高的要求。
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微处理器中常用的集成串行总线是通用异步接收器传输总线(UART)、串行通信接口(SCI)和通用串行总线(USB)等，这些总线在速度、物理接口要求和通信方法学上都有所不同。
本文详细介绍了嵌入式系统设计的串行总线、驱动器和物理接口的特性，并为总线最优选择提供性能比较和选择建议。
由于在消费类电子产品、计算机外设、汽车和工业应用中增加了嵌入式功能，对低成本、高速和高可靠通信介质的要求也不断增长以满足这些应用，其结果是越来越多的处理器和控制器用不同类型的总线集成在一起，实现与PC软件、开发系统(如仿真器)或网络中的其它设备进行通信。
目前流行的通信一般采用串行或并行模式，而串行模式应用更广泛。
微处理器中常用的集成串行总线是通用异步接收器传输总线、串行通信接口、同步外设接口(SPI)、内部集成电路(I2C) 和通用串行总线，以及车用串行总线，包括控制器区域网(CAN)和本地互连网(LIN)。
这些总线在速度、物理接口要求和通信方法学上都有所不同。
本文将对嵌入式系统设计的串行总线、驱动器和物理接口这些要求提供一个总体介绍，为选择最优总线提供指导并给出一个比较图表(表1)。
为了说明方便起见，本文的阐述是基于微处理器的设计。
串行与并行相比串行相比于并行的主要优点是要求的线数较少。
例如，用在汽车工业中的LIN串行总线只需要一根线来与从属器件进行通信，Dallas公司的1-Wire总线只使用一根线来输送信号和电源。
较少的线意味着所需要的控制器引脚较少。
集成在一个微控制器中的并行总线一般需要8条或更多的线，线数的多少取决于设计中地址和数据的宽度，所以集成一个并行总线的芯片至少需要8个引脚来与外部器件接口，这增加了芯片的总体尺寸。
相反地，使用串行总线可以将同样的芯片集成在一个较小的封装中。
另外，在PCB板设计中并行总线需要更多的线来与其它外设接口，使PCB板面积更大、更复杂，从而增加了硬件成本。
此外，工程师还可以很容易地将一个新器件加到一个串行网络中去，而且不会影响网络中的其它器件。
例如，可以很容易地去掉总线上旧器件并用新的来替代。
串行总线的故障自诊断和调试也非常简单，可以很容易地跟踪网络中一个有故障的器件并用新器件替换而不会干扰网络。
但另一方面，并行总线比串行速度快。
例如，Rambus公司的“Redwood”总线速度可高达6.4GHz，而最高的串行速度不会超过几个兆赫。
在工业和汽车应用中常用的串行协议1. UARTUART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。
该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。
在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。
a. UART通信UART 首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。
消息帧从一个低位起始位开始，后面是7个或8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。
接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。
如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。
奇偶位可用来帮助错误校验。
在接收过程中，UART从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。
UART也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。
例如，如果产生一个奇偶错误，UART就置位奇偶标志。
b. 数据方向和通信速度数据传输可以首先从最低有效位(LSB)开始。
然而，有些UART允许灵活选择先发送最低有效位或最高有效位(MSB)。
微控制器中的UART传送数据的速度范围为每秒几百位到1.5Mb。
例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高达1.1152Mbps。
UART波特率还受发送和接收线对距离(线长度)的影响。
目前，市场上有只支持异步通信和同时支持异步与同步通信的两种硬件可用于UART。
前者就是UART名字本身的含义，在摩托罗拉微控制器中被称为串行通信接口(SCI)；Microchip微控制器中的通用同步异步收发器(USART)和在富士通微控制器中的UART 是后者的两个典型例子。
c. 计算机中的UARTUART 是计算机中串行通信端口的关键部分。
在计算机中，UART相连于产生兼容RS232规范信号的电路。
RS232标准定义逻辑“1”信号相对于地为3到25 伏，而逻辑“0”相对于地为-3到-25伏。
所以，当一个微控制器中的UART相连于PC时，它需要一个RS232驱动器来转换电平。
2. 同步外设接口同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。
a. SPI通信该总线通信基于主-从配置。
它有以下4个信号：MOSI:主出/从入MISO:主入/从出SCK:串行时钟SS:从属选择芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。
在SPI 传输中，数据是同步进行发送和接收的。
数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。
然而，最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL定义SPI串行时钟的活动状态，而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。
CPOL 和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。
b. 数据方向和通信速度SPI传输串行数据时首先传输最高位。
波特率可以高达5Mbps，具体速度大小取决于SPI硬件。
例如，Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到5MHz。
c. SPI与UART比较SPI通信快于UART通信，两者都可以用在中等速度外设的通信中，例如非易失性EEPROM存储器。
然而，SPI更常用于EEPROM或数模变换器的通信中。
有些UART能支持SPI通信，在这种情况下，会用一个通用IO作为从属选择引脚。
3. I2C总线I2C是由飞利浦公司开发的双线同步总线。
像SPI一样，该总线可用来与EEPROM、ADC、DAC和LCD这类慢速器件进行通信。
a. I2C通信I2C是一个半双工、多主总线，该总线网络有一个或几个主控器件和很多个从器件。
信息由两条串行线传输：串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。
图1显示了使用两个主控和三个从器件相连接的例子。
网络中的每一个器件都预指定一个7位或10位的地址。
飞利浦会给器件制造商分配地址，也有一个特定的地址用于高速通信，以及一个通用呼叫地址用于与网络中所有器件的通信。
10位寻址的优点是允许更多的器件(高达1024个)布置在网络中。
然而，总线中器件的数目取决于总线的电容量，必须限制在400pF以内。
主控器件发起数据传送，并提供用于通信的时钟信号。
通信开始于SCL为高电平时SDA由高到低的转换，紧接着是一个7位或10位的从地址，一个数据方向位(R/W)，一个应答位和停止状态。
停止状态定义为在时钟信号为高时数据线电平由低到高的转换。
每一个数据字节长度为8 位，单次传送的字节数并没有限制。
由于I2C是一个多主总线，因此可能有两个或更多的主控器件同时试图访问总线，在时钟信号为高电平时在总线上置“1”的主控器件赢得总线仲裁。
I2C有三种不同的运行模式：标准、快速和高速模式。
在使用快速和高速模式时，可能某个从属器件不能像主控器件那么快地处理数据。
此时，从属器件会将SCL 线拉至低电平来保持总线，这迫使主控器件进入等待状态，直至从属器件准备就绪。
b. 数据方向和通信速度数据传输首先从最高位开始。
I2C总线设计用于三种数据传输速度，每个都向下兼容性：低速，数据传输率为0到100kbps；快速，数据传输率可以高达400kbps；高速，数据传输率可以高达3.4Mbps。
c. I2C与SPI比较I2C和SPI都能用于低速器件的通信,而SPI的数据传输速率高于I2C。
此外，SPI 具有一个内在地址功能，不需要设计一个额外的寄存器来测试地址，从而减少软件和硬件的设计开销。
4. 控制器区域网络控制器区域网络(CAN)是一个多主异步串行总线。
由于它具有优良的错误处理机制及可靠的数据传送性能，该总线在汽车工业中非常普遍，在高安全系数要求的医疗行业中也正在得到普及。
CAN最初由德国的Robert Bosch公司开发，提供给汽车电子系统所用的低成本通信总线，现在已经成为国际标准，被采用为高速应用的ISO11898标准和用于低速应用的ISO11519标准。
a. CAN通信当总线空闲时，任何CAN节点都可以开始数据发送。
如果两个或更多的节点同时开始发送，就使用标识符来进行按位仲裁以解决访问冲突。
CAN是一个广播类型的总线，所有节点都接收总线上的数据，硬件上的过滤机制决定消息是否提供给该接点用。
b. 四种消息帧的类型数据帧：该帧从一个发送器承载数据到一个接收器。
根据CAN规范有两种数据帧格式，它们的唯一本质区别在于标识符的长度：CAN标准帧，也称为CAN2.0A，支持11位长度的标识符；另一个是CAN扩展帧，也称为CAN2.0B，支持29位长度的标识符。
图2显示了两种规范的CAN数据帧。
远程帧：此帧由一个接收CAN节点发送，用来请求带有远程帧中规定的标识符的数据帧。
错误帧：此帧将任何总线错误通知其它单元，在接收到这个帧时发送器会自动进行消息重发。
超载帧：超载帧由一个忙的CAN节点送出，以请求在前后数据帧之间增加一个额外的延迟。