总线与总线标准
总线的标准
总线的标准包括以下几个方面：
ISA总线：是一种计算机本地总线标准，定义了计算机应如何与低速的I/O设备（如键盘、打印机等）通信。
EISA总线：扩展工业标准体系（Extended Industry Standard Architecture），主要用于286微机。
EISA对ISA完全兼容。
VESA总线：视频电子标准协会(Video Electronic Standard Association)，是按照局部总线标准设计的一种开放总线，只适合于486的一种过渡标准，已淘汰。
PCI总线：外围设备互联(Peripheral Component Interconnection)，PCI局部总线是高性能的32位或64位总线，它是专门为高集成度的外围部件、扩充插板和处理器/存储器系统而设计的互连机制。
以上就是一些常见的总线标准，如需了解更多信息，请查阅专业书籍或咨询专业人士。
总线标准有哪些
总线标准有哪些总线标准是指计算机系统中用于连接各个硬件设备的通信标准。
它规定了数据传输的格式、速率、协议等，是计算机系统中非常重要的一部分。
在计算机领域中，总线标准的不同会直接影响到硬件设备的兼容性和性能表现。
下面我们将介绍一些常见的总线标准。
1. PCI总线标准。
PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种用于连接扩展卡的总线标准，它是目前应用最为广泛的总线标准之一。
PCI总线标准规定了数据传输的格式、时序、电气特性等，支持热插拔和即插即用功能。
PCI总线标准有多个版本，包括PCI、PCI-X和PCI Express等，它们在传输速率和带宽上有所不同，适用于不同的硬件设备。
2. USB总线标准。
USB（Universal Serial Bus）总线是一种用于连接外部设备的总线标准，它是目前应用最为广泛的外部设备连接标准之一。
USB总线标准支持热插拔、即插即用功能，能够连接各种外部设备，如鼠标、键盘、打印机、摄像头等。
USB总线标准有多个版本，包括USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0和USB 3.1等，它们在传输速率和功耗管理上有所不同，适用于不同类型的外部设备。
3. SATA总线标准。
SATA（Serial ATA）总线是一种用于连接存储设备的总线标准，它是目前应用最为广泛的存储设备连接标准之一。
SATA总线标准支持高速数据传输，能够连接硬盘、固态硬盘等存储设备。
SATA总线标准有多个版本，包括SATA 1.0、SATA 2.0和SATA 3.0等，它们在传输速率和数据传输协议上有所不同，适用于不同类型的存储设备。
4. Ethernet总线标准。
Ethernet总线是一种用于局域网通信的总线标准，它是目前应用最为广泛的局域网通信标准之一。
Ethernet总线标准规定了数据帧的格式、传输速率、碰撞检测等，能够连接多台计算机和网络设备，实现数据通信和共享。
总线与总线标准
率的通信。SerDes技术将广泛应用于各种高速总线和接口协议中，推
动总线技术的发展。
03 总线的应用领域
工业控制领域
实时性要求高
安全可靠性
工业控制领域中，总线需要满足高实 时性要求，确保设备之间的快速通信 和精确控制。
工业控制领域对安全可靠性要求极高， 总线需要具备高度的稳定性和可靠性， 以避免因通信故障导致的生产事故。
灵活性高
总线结构允许节点在总线上任意接入 或断开，提高了系统的灵活性。
总线的缺点
带宽有限
总线的带宽有限，限制了数据 的传输速率。
竞争激烈
多个节点共享总线资源，导致 资源竞争激烈，影响系统性能 。
故障排除困难
一旦总线发生故障，故障排除 比较困难。
对线缆要求高
总线结构的线缆要求较高，需 要高质量的线缆以保证信号传
灵活性
通信领域中，总线需要具 备较好的灵活性，能够适 应不同传输介质和传输距 离的需求。
计算机硬件领域
高速数据传输
计算机硬件领域中，总线需要满 足高速数据传输的要求，确保
CPU、内存、硬盘等硬件设备之 间的快速信息交换。
兼容性
计算机硬件领域中，总线需要遵 循国际通用的标准协议，以确保
不同硬件设备之间的兼容性。
扩展性
计算机硬件技术不断发展，总线 需要具备良好的扩展性，以适应 新的硬件设备和更高的性能要求。
04 总线的优缺点分析
总线的优点
可靠性高
总线结构简单，减少了故障发生的可 能性，提高了系统的可靠性。
可扩展性强
总线采用分支结构，方便增加和减少 节点，具有良好的可扩展性。
成本低
总线结构减少了线缆的使用量，降低 了布线和维护成本。
第4章 总线技术与总线标准
一、选择1. 总线是一种（ ① ），由系统中各部件所共享，在（ ② ）的控制之下将信息准确地传送给（ ③ ）。
A 、公共信号通道B 、专用地信号连线C 、主设备D 、中断源E 、从设备F 、信号源2. 下面关于总线的叙述中，错误的是( )。
A 、总线位宽指的是总线能同时传送的最大数据位数B 、总线标准是指总线传送信息时应遵守的一些协议与规范C 、PCI 总线不支持突发成组传送D 、总线带宽是指单位时间内总线上可传送的最大数据量3. 74138译码器通常用于产生片选信号，其译码输入端应与系统的（ ）总线相连。
A 、地址B 、数据C 、控制D 、串行4. 按总线共享原则，为避免信号逻辑的混乱和器件的损坏，（ ）一个以上的输出引脚共享一条信号线。
A 、禁止B 、允许C 、当引脚较少时允许D 、当输出引脚有三态功能时允许5. 设异步串行接口电路中波特率因子为64，则接收端在确定起始位后应每隔（ ）个时钟周期对串行数据接收线采样一次。
A 、8B 、16C 、32D 、646. CPU 对存储器或I/O 端口完成一次读/写操作所需的时间称为一个（ ）。
A 、指令周期B 、总线周期C 、时钟周期D 、传输周期7. 处理器完成一个基本操作所用时间的最小单位是通常称为（ c ）周期，而完成一次存储器读/写操作所用时间通常称为（ b ）周期。
A 、指令周期B 、总线周期C 、时钟周期D 、循环周期8. 某系统总线时序如下图所示，可知该系统最大寻址空间为（ ① ）；数据线D0-7上传送的是（②）信息；总线可能采用（ ③ ）时序控制方式。
① A. 1KB B. 2KBC. 4KBD. 8KB② A. 写入到存储器的 B. 写入到端口的 C. 从存储器读出的 D.从端口读出的 ③ A. 异步 B. 同步 C. 周期挪用 D.以上都不对9. 为提高总线驱动能力通常可采用（ ）。
A 、译码器B 、多路转换器C 、采样保持器D 、三态缓冲器地址数据地址CLK IO /( /M) D0-7A0-10 (/WR) / RD10.通常来说，同种总线上的数据传送速率与距离成( )。
glink总线标准
glink总线标准
Glink总线标准是一种用于嵌入式系统中的串行通信接口标准。
Glink总线标准定义了数据通信的协议，包括数据传输速率、电气特性、通信信号和数据格式等。
它一般应用于连接各种控制器、传感器、执
行器和其他外围设备的嵌入式系统中。
Glink总线标准具有以下特点：
1. 高速传输：Glink总线可以支持高速数据传输，通常可以达到几百Mbps的速率。
2. 低功耗：Glink总线使用低功耗技术，适合于移动设备和嵌入式系统。
3. 可靠性：Glink总线具有错误检测和纠正机制，可以保证数据传输
的可靠性。
4. 简化接口：Glink总线采用串行通信接口，减少了硬件接口的复杂性。
5. 灵活性：Glink总线可以支持点对点、多点和广播通信模式，适用
于不同的应用场景。
Glink总线标准提供了一种高速、低功耗、可靠和灵活的通信接口，广泛应用于嵌入式系统中。
can总线相关标准
can总线相关标准
CAN总线相关的标准主要包括ISO 11898和ISO 11519。
ISO 11898标准定义了通信速率为125kbps～1Mbps的高速CAN通信标准，属于闭环总线，传输速率可达1Mbps，总线长度≤40米。
ISO 11519-2标准定义了通信速率为10～125kbps的低速CAN通信标准，属于开环总线，传输速率为40kbps时，总线长度可达1000米。
此外，ISO 11898-1至-3规定了CAN总线的物理层，主要定义了CAN总线的基本电气特性，如位速率、位编码、位同步等，同时对CAN总线的物理接口，包括连接方式、信号幅度和阻抗等进行了规定。
ISO 11898-4至-7规定了CAN总线的数据链路层，主要定义了如何实现节点间的数据传输和错误检测。
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总 线 概 述
通信总线
用于主机和I/O设备或者微 机系统与微机系统之间通信 的总线，又称为外部总线。
1）按总线分级 结构划分
系统总线
通常一个模块就是一块插件 板，各个插件板的插座之间采 用总线连接，以实现相互间的 信息交换和数据传输，这样的 总线叫做系统总线。
2）按总线功能或信号类型划分
地址总线 用于传输地址信息， 一般采用三态逻辑。
寻址阶段
取得总线使用权的主控模块，通过总线发出本 次打算访问的从属模块的地址及有关命令，以 启动参与本次传输的从属模块。
传输阶段
主控模块和从属模块之间进行数据传输，数据 由源模块发出经数据总线流入目的模块。
结束阶段
主控模块的有关信息均从系统总线上撤 除，让出总线。
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1.3 总线标准的基本内容
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2.总线的分类
CPU总线
又称为片内总线，是微机系统 中速度最快的总线，位于CPU内 部，作为运算器、控制器、寄 存器组等功能单元之间的信息 通路。
局部总线
直接连接到CPU总线的I/O总 线，因此使有高需求的外设和 处理器更密集地集成，为外设 提供了更宽更快的高速通路。
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此种方式是前两种方式的折中。 从总体上看，它是一个同步系 统，仍用系统时钟来定时，用 某一时钟脉冲的前沿或后沿判 断某一信号的状态，或控制某 一信号的产生或消失，使传输 操作与时钟同步。
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1.5 PC系列机中系统总线的发展简介
早期的PC系列机采用的系统总线叫PC总线、PC/AT总线，后来经 过标准化后称为ISA（Industrial Standard Architecture）总线。 为了赢得市场，IBM公司公布了ISA总线的全部规范和机器的硬件结构。 这确实见效，其机器迅速占领微机市场，但随之而来出现了一大批兼 容机厂家。为此IBM公司在推出第一台80386机时创立了一种和ISA总 线不兼容的MCA（Micro Channel Architecture）总线。IBM公司吸取 以前的教训，未公布其标准，企图垄断市场。
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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–同样，总线带宽取决于总线宽度和工作频率，总线宽 度越宽，工作频率越高，则总线带宽越大。
–单方面提高总线的宽度或工作频率都只能部分提高总 线的带宽，并容易达到各自的极限。只有两者配合才 能使总线的带宽得到更大的提升。
总线与总线标准
总线评价指标
5
4.1.2 总线分组及功能
4.1.2 总线分组及功能
数据总线DB： 用于把数据送入或送出MPU，为双向总线。
地址总线AB： 用于指定数据送往或来自何处，为MPU发 出的单向总线。
读写控制线
数据传输握手线 控制总线CB： 总线判决线
中断控制线
因MPU型号的不同而 不同，正是CB的不同 特性决定了各种MPU 不同的接口特点。
T4
数据
写 命令
总线与总线标准
总线评价指标
• 总线带宽（BW）
– 总线的带宽指的是单位时间内总线上可传送的数据量，即我们常说的每 秒钟传送多少字节。单位是字节/秒（B/s）或兆字节/秒（MB/s）。
– 与总线带宽密切相关的两个概念是总线宽度和总线的工作频率。
• 总线宽度（W）
– 总线的宽度指的是总线能同时传送的数据位数，即我们常说的16 位、32位、64位等总线宽度的概念。
– 总线宽度为：W=16位； – 总线频率为：f=10MHz； – 总线带宽：BW=（16/8）*10MHz/4=5MHz;
总线与总线标准
4.2 总线操作控制
总线仲裁 总线握手
总线与总线标准
4.2.1 总线仲裁
4.2.1 总线仲裁
——在多个总线控制器同时提出总线请求时，以一定 的优先算法确定哪个应获得对总线的控制权。
目的是确保任何时刻总线上最多只有一个主控器控制 总线，而决不出现多个主控器同时占用总线的现象。
如果没有总线仲裁，很容易产生总线冲突。
总线冲突：在总线上同时又两个或两个以上的模块 要传送相互矛盾的信息时引起的冲突。
所以换句话说，总线仲裁的目的也就源自要防止总线冲突。总线与总线标准
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4.2.1 总线仲裁
• 总线带宽的计算公式如下：
BW =（W/8）× f/每个存取周期的时钟数
• 【例】总线时钟频率为100MHz的32位总线，若 每两个时钟周期完成一次总线存取操作，则：
•
总线带宽=32/8×100/2=200MB/s。
总线与总线标准
8088/8086总线性能
• 8088为8位数据总线；8086为16位数据总线； • 假设CPU的主时钟为10MHz，则一个时钟周期为 • T=1/f=1/(10x106)=100ns 所以，一个总线周期至少为4x100ns=400ns； • 则8086计算机的
（因为任何硬件的设计不仅要保证逻辑功能的正 确，还必须保证各总线信号之间时序上是相配的， 保证定时关系完全正确，否则它们仍将不能正常工 作。）
总线与总线标准
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(1) 同步式数据输入
时钟
地址 读
命令
总线传输周期
T1
T2
T3
T4
数据
总线与总线标准
(2) 同步式数据输出
总线传输周期
时钟 地址
T1
T2
T3
常见的总线仲裁协定：
◆ "菊花链"仲裁(串行仲裁)
◆ 并行仲裁
◆ 并串行二维仲裁
总线与总线标准
下节
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4.2.1 总线仲裁
1."菊花链"仲裁(串行仲裁)
这种仲裁法又有二线菊花链、三线菊花链、四线 菊花链之分。实际中以三线菊花链应用最广。
1)三线菊花链仲裁原理
总线
总线 仲裁
器
BG BGIN1
BGOUT1
DMA控制线
总线与总线标准
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4.1.3 总线周期与指令周期、时钟周期的关系
时钟周期——计算机定时工作的最小时间单位，主
三
频的倒数。通常称之为一个T状态。
种 周
总线周期——主控器对存储器或I/O端口完成一次读/写
期
操作所需的时间 ，是微机中完成一步完
内 涵
整操作的最小时间单位。 也叫机器周期。 指令周期——一条指令从取指开始至执行完毕所需的时间。
◆总线操作 ——在主控器（如CPU、DMAC等）控制下通
过各级总线进行的信息传送（数据读写）操作。
微机系统中的各种操作大都是总线操作。
总线与总线标准
3
4.1.1 总线和总线操作
同一时刻，一套总线上只能允许在一个主 控模块或设备控制下进行信息传送。
当有多个主控模块/设备都要求使用总线 传输信息时，一方面要分时占用，另一方面 则要进行总线仲裁。
第四章 总线与总线标准
总线与总线标准
4.1 有关总线的基本概念
总线和总线操作 总线分组及功能 总线周期与指令周期、
时钟周期的关系 总线时序
总线与总线标准
4.1 有关总线的基本概念
4.1.1 总线和总线操作
◆总线 ——在收、发模块/设备间传送信息的一组 公用信号线。 总线的特点在于其公用性，即它同时挂接 多个模块或设备。
– 在工作频率固定的条件下，总线的带宽与总线的宽度成正比。
• 总线工作频率（f）
– 总线的工作频率即总线的时钟频率，以MHz为单位。 – 它是指用于协调总线上的各种操作的时钟信号的频率。 – 工作频率越高则总线工作速度越快。
总线与总线标准
总线评价指标
• 总线带宽、总线宽度、总线工作频率三者之间的 关系就像高速公路上的车流量、车道数和车速的 关系。
◆总线操作周期 ——完成一次总线操作所需的时间。
总线操作是按总线周期一个节拍一个节拍 进行的。
总线与总线标准
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4.1.1 总线和总线操作
◆总线操作四阶段及控制
总线 总线请求与获准
操作 寻址 四阶 传数 总线握手
总 线 仲
段 结束（撤出总线）
裁
为了确保这4个阶段正确推进，必须施加总 线操作控制。
总线与总线标准
三种周期关系：
时钟周期 ≤ 总线周期 ≤ 指令周期
总线与总线标准
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4.1.4 总线时序
4.1.4 总线时序
——指与完成总线操作有关的地址线、 数据线、读写控制线和时钟线等总线信号相 互之间的定时关系。
——一般用时序图(波形图)表示。
了解CPU总线的操作时序对于理解和掌握指令 的执行过程十分必要，对于自行设计和开发微机 应用系统更是必不可少的。
BGOUT2
C1
C2
Cn
BGIN2
BGINn
BR
BB
BCLK(总线时钟)
BB -总线忙 BR-总线请求 BG-总线允许
总线与总线标准
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4.2.1 总线仲裁
2) 仲裁定时图
back
BB -总线忙 BR-总线请求 BG-总线允许
三线菊花链仲裁协定典型定时图