地址总线、数据总线、控制总线详解
(整理)微机原理与单片机接口技术课后题答案详解余发山杨凌霄主编
微型计算机原理及应用习题集专业班级学号姓名第1章概述一、填空题1．运算器和控制器集成在一块芯片上，被称作CPU。
2．总线按其功能可分数据总线、地址总线和控制总线三种不同类型的总线。
3．迄今为止电子计算机所共同遵循的工作原理是程序存储和程序控制的工作原理。
这种原理又称为冯·诺依曼型原理。
4．写出下列原码机器数的真值；若分别作为反码和补码时，其表示的真值又分别是多少？(1) （0110 1110）二进制原码＝（＋110 1110）二进制真值＝（＋110）十进制真值（0110 1110）二进制反码＝（＋110 1110）二进制真值＝（＋110）十进制真值(0110 1110）二进制补码＝（＋110 1110）二进制真值＝（＋110）十进制真值(2) （1011 0101）二进制原码＝（－011 0101）二进制真值＝（－53）十进制真值（1011 0101）二进制反码＝（－100 1010）二进制真值＝（－74）十进制真值（1011 0101）二进制补码＝（－100 1011）二进制真值＝（－75）十进制真值5．写出下列二进制数的原码、反码和补码（设字长为8位）。
(1) (＋101 0110)二进制真值＝(0101 0110)原码＝(0101 0110)反码＝(0101 0110)补码(2) (－101 0110)二进制真值＝(1101 0110)原码＝(1010 1001)反码＝(1010 1010)补码6.［X］补=78H，则［-X］补=（88 ）H。
7．已知X1= +0010100，Y1= +0100001，X2= -0010100，Y2= -0100001，试计算下列各式（设字长为8位）。
(1) [X1＋Y1]补= [X1]补＋[Y1]补= 0001 0100 ＋0010 0001 = 0011 0101(2) [X1－Y2]补= [X1]补＋[－Y2]补= 0001 0100 ＋0010 0001 = 0011 0101(3) [X2－Y2]补= [X2]补＋[－Y2]补= 1110 1100 ＋0010 0001 = 0000 1101(4) [X2＋Y2]补= [X2]补＋[Y2]补= 1110 1100 ＋1101 1111 = 1100 10118．将下列十六进制数分别转换成二进制、八进制、十进制和BCD数。
常用的硬件接口及通信协议详解
一：串口串口是串行接口的简称，分为同步传输（USRT）和异步传输（UART）。
在同步通信中，发送端和接收端使用同一个时钟。
在异步通信中，接受时钟和发送时钟是不同步的，即发送端和接收端都有自己独立的时钟和相同的速度约定。
1：RS232接口定义2：异步串口的通信协议作为UART的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。
图一给出了其工作模式：图一其中各位的意义如下：起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。
数据位：紧接着起始位之后。
数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。
通常采用ASCII码。
从最低位开始传送，靠时钟定位。
奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验资料传送的正确性。
停止位：它是一个字符数据的结束标志。
可以是1位、1.5位、2位的高电平。
空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。
波特率：是衡量资料传送速率的指针。
表示每秒钟传送的二进制位数。
例如资料传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为10×120＝1200字符/秒＝1200波特。
3：在嵌入式处理器中，通常都集成了串口，只需对相关寄存器进行设置，就可以使用啦。
尽管不同的体系结构的处理器中，相关的寄存器可能不大一样，但是基于FIFO的uart框图还是差不多。
发送过程：把数据发送到fifo中，fifo把数据发送到移位寄存器，然后在时钟脉冲的作用下，往串口线上发送一位bit数据。
接受过程：接受移位寄存器接收到数据后，将数据放到fifo中，接受fifo事先设置好触发门限，当fifo中数据超过这个门限时，就触发一个中断，然后调用驱动中的中断服务函数，把数据写到flip_buf 中。
二：SPISPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
I2C详解——精选推荐
I2C详解1、基本概念主机初始化发送，产⽣时钟信号和终⽌发送的器件从机被主机寻址的器件发送器发送数据到总线的器件接收器从总线接收数据的器件多主机同时有多于⼀个主机尝试控制总线但不破坏报⽂仲裁是⼀个在有多个主机同时尝试控制总线，但只允许其中⼀个控制总线并使报⽂不被破坏的过程同步两个或多个器件同步时钟信号的过程2、硬件结构每⼀个I2C总线器件内部的SDA、SCL引脚电路结构都是⼀样的，引脚的输出驱动与输⼊缓冲连在⼀起。
其中输出为漏极开路的场效应管、输⼊缓冲为⼀只⾼输⼊阻抗的同相器。
这种电路具有两个特点：（1）由于SDA、SCL 为漏极开路结构，借助于外部的上拉电阻实现了信号的“线与”逻辑；（2）引脚在输出信号的同时还将引脚上的电平进⾏检测，检测是否与刚才输出⼀致。
为“时钟同步”和“总线仲裁”提供硬件基础。
3、时钟同步如果从机希望主机降低传送速度可以通过将SCL主动拉低延长其低电平时间的⽅法来通知主机，当主机在准备下⼀次传送发现SCL的电平被拉低时就进⾏等待，直⾄从机完成操作并释放SCL线的控制控制权。
这样以来，主机实际上受到从机的时钟同步控制。
可见SCL 线上的低电平是由时钟低电平最长的器件决定；⾼电平的时间由⾼电平时间最短的器件决定。
这就是时钟同步，它解决了I2C总线的速度同步问题。
4、主机发送数据流程（1）主机在检测到总线为“空闲状态”（即SDA、SCL 线均为⾼电平）时，发送⼀个启动信号“S”，开始⼀次通信的开始（2）主机接着发送⼀个命令字节。
该字节由7 位的外围器件地址和1 位读写控制位R/W 组成（此时R/W=0）（3）相对应的从机收到命令字节后向主机回馈应答信号ACK（ACK=0）（4）主机收到从机的应答信号后开始发送第⼀个字节的数据（5）从机收到数据后返回⼀个应答信号ACK（6）主机收到应答信号后再发送下⼀个数据字节（7）当主机发送最后⼀个数据字节并收到从机的ACK 后，通过向从机发送⼀个停⽌信号P结束本次通信并释放总线。
X86机的原理构造及技术详解
X86机的原理构造及技术详解X86架构是计算机体系结构的一种，广泛应用于个人电脑和服务器领域。
它包含了一系列的指令集和硬件设计，为计算机的运行提供了基本框架。
下面将详细解析X86机的原理构造及技术。
1.指令集：X86的指令集是其最重要的特征之一、它包括基本的算术运算、逻辑运算、数据传输等指令，并提供了各种操作数的寻址方式。
X86提供了多种寻址方式，例如寄存器寻址、立即数寻址、直接寻址、间接寻址等。
这些指令和寻址方式的组合可以满足各种计算需求。
2.处理器架构：X86处理器架构通常由运算单元、控制单元、寄存器、数据通路、总线等组成。
运算单元负责执行指令中的算术和逻辑运算，控制单元负责指令的解码和控制流程的管理，寄存器用于存储数据和地址，数据通路用于连接各个功能模块，总线用于传输数据和控制信号。
3.寄存器：X86处理器拥有多个寄存器，包括通用寄存器、控制寄存器、段寄存器等。
通用寄存器用于存储一般性数据，控制寄存器用于存储控制信息，段寄存器用于存储段选择子，以实现分段机制。
通用寄存器的个数和位数因处理器型号不同而有所差异。
4.数据通路：X86处理器的数据通路通常包括运算器、存储器和数据寄存器。
运算器用于执行算术和逻辑运算，存储器用于存储指令和数据，数据寄存器用于暂存数据。
数据通路可以根据指令中的操作数和寻址方式进行数据的读取和写入。
5.缓存：X86处理器通常会配置多级缓存，以提高数据访问速度。
缓存分为指令缓存和数据缓存，它们分别用于存储指令和数据，减少访问主存的时间。
缓存的大小和结构会因处理器型号而有所不同，更高级别的缓存一般会更大，但也更贵和更慢。
6.执行流程：X86处理器的执行流程通常包括取指令、解码、执行、访存和写回等阶段。
取指令阶段从存储器中获取指令，解码阶段将指令转换为可执行的微操作序列，执行阶段根据微操作序列执行计算和数据操作，访存阶段读取或写入数据，写回阶段将结果写回到相应的寄存器或存储器。
《PCI总线规范》课件
PCI-Express总线采用了点对点的串行数据传输方式，使得数据传输速率得到了大幅提 升。同时，PCI-Express总线还支持多通道数据传输，进一步提高了总线的带宽和性能 。与传统的PCI总线相比，PCI-Express总线更适合用于高性能的图形处理、数据中心
等应用场景。
PCI总线的未来发展
介绍PCI总线的起源、发展历程 和应用领域。
PCI总线架构
详细描述PCI总线的架构，包括 总线结构、设备连接方式等。
PCI总线信号
列举并解释PCI总线的主要信号 及其作用。
PCI总线事务处理
阐述PCI总线上的数据传输过程 ，包括地址和数据传输、读写 操作等。
PCI总线规范的特点和优势
高性能
支持高速数据传输，具 有较高的带宽和吞吐量
详细描述
PCI总线是一种计算机内部总线标准，它提供了高速的数据传输能力，使得计算 机内部的各种设备能够快速地交换数据。PCI总线广泛应用于计算机主板上，连 接CPU、内存、显卡、声卡等高速设备。
PCI总线的发展历程
总结词
PCI总线的发展经历能不断提升 。
05
PCI总线在计算机 系统中的应用
PCI总线在主板上的应用
主板是计算机系统的核心组件 ，负责连接和协调各个硬件设 备。
PCI总线在主板上主要应用于连 接高速外设，如显卡、声卡、 网卡等，提供高速数据传输。
PCI总线插槽通常位于主板的边 缘，方便插拔设备，并且具有 较好的扩展性。
PCI总线在显卡上的应用
多台设备之间的数据传输。
PCI总线的信号传输机制
PCI总线采用差分信 号传输方式，通过一 对信号线传输信号。
PCI总线采用同步传 输方式，所有设备在 同一时钟周期内完成 数据传输。
汽车can总线工作原理及测量方法详解
汽车can总线工作原理及测量方法详解CAN总线的总体结构CAN总线由CAN控制器、CAN收发器、数据传输线、数据传输终端等组成。
CB311的ECU（发动机控制单元）、TCU（变速器控制单元）、FEPS（无钥匙进入和无钥匙启动系统）、组合仪表四个电控单元通过CAN总线连接，CAN控制器、CAN收发器均集成在电控单元中。
CB311CAN总线的结构如图1所示。
图1 CB311 CAN总线的总体结构1、CAN控制器CAN控制器集成在电控单元内部，接收由控制单元微处理器传来的数据。
CAN控制器对这些数据进行处理并将其传递给CAN收发器;同样CAN控制器也接收收发器传来的数据，处理后传递给控制单元微处理器。
2、CAH收发器CAN收发器集成在电控单元内部，同时兼具接收、发送和转化数据信号的功能。
它将CAN控制器发送来的电平信号数据转化为电压信号并通过数据传输线以广播方式发送出去。
同时，它接收数据传输线发送来的电压信号并将电压信号转化为电平信号数据后，发送到CAN控制器。
3、数据传输线为了减少干扰，CN总线的数据传输线采用双绞线，其绞距为20mm，截面积为0.5m，称这两根线为CAN-高线（CAN-H）和CAN-低线（CAN-L），如图2所示。
两根线上传输的数据相同，电压值互成镜像，这样，两根线的电压差保持一个常值，所产生的电磁场效应也会由于极性相反而互相抵消。
通过该方法，数据传输线可免受外界辐射的干扰;同时，向外辐射时，实际上保持中性（即无辐射）。
4、数据传输终端数据传输终端是一个电阻器，阻止数据在传输终了被反射回来破坏数据，一般数据传输终端为120Q的电阻。
CB311的数据传输终端为两个1202的电阻，分别集成在BCU和组合仪表中。
汽车CAN总线数据传输系统构成及工作原理现代汽车的电控单元主要有主控制器、发动机控制系统、悬架控制系统、制动防抱死控制系统（ABs牵引力控制系统、AsR控制系统、仪表管理系统、故障诊断系统、中央门锁系统、座椅调节系统等。
rmt 单总线原理
rmt 单总线原理RMT单总线原理详解RMT（Reduced Media Independent Interface，简称RMT）单总线是一种用于多媒体设备之间通信的串行接口标准。
它的设计初衷是为了解决多媒体设备之间的互联问题，实现设备之间的数据传输和控制。
本文将详细介绍RMT单总线的原理和应用。
1. RMT单总线的基本原理RMT单总线采用了串行通信的方式，通过一个总线线缆连接多个设备。
在通信过程中，每个设备都有一个唯一的地址，用于识别和寻址。
数据的传输是通过在总线上发送和接收数据帧来实现的。
2. RMT单总线的通信协议RMT单总线采用了基于令牌的通信协议，其中包含了令牌传递、数据传输和令牌释放三个阶段。
在令牌传递阶段，令牌由一台设备发送到下一个设备，表示该设备可以发送数据。
在数据传输阶段，设备可以发送数据帧，并且其他设备可以接收数据帧。
在令牌释放阶段，令牌由设备释放，并传递给下一个设备。
3. RMT单总线的工作流程RMT单总线的工作流程可以简要描述为以下几个步骤：（1）总线初始化：在系统启动时，总线会进行初始化设置，包括设备地址分配、通信速率等参数的配置。
（2）令牌传递：总线上的令牌会被依次传递给每个设备，每个设备根据自己的地址判断是否需要发送数据。
（3）数据传输：当某个设备获得了令牌后，它可以发送数据帧，其他设备可以接收数据帧并进行处理。
（4）令牌释放：设备在完成数据传输后，会释放令牌，并将其传递给下一个设备，以便下一个设备发送数据。
4. RMT单总线的应用领域RMT单总线广泛应用于多媒体设备之间的通信，例如音频设备、视频设备、摄像头等。
通过RMT单总线，这些设备可以方便地进行数据传输和控制命令的发送，实现设备之间的互联互通。
5. RMT单总线的优势和不足RMT单总线相比于传统的并行总线具有以下优势：（1）简化连接：RMT单总线只需要一根线缆连接多个设备，减少了物理连接的复杂性。
（2）高速传输：RMT单总线可以支持高速数据传输，满足多媒体设备对于实时性和带宽要求的需求。
单总线协议详解
单总线协议详解单总线即one-wire总线，是美国DALLAS公司推出的外围串行扩展总线技术。
与SPI、IC串行数据通信方式不同．它采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线、资源结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。
单总线是DALLAS公司研制开发的种协议由一个总线主节点、或多个从节点组成系统，通过根信号线对从芯片进行数据的读取。
每一个符合OneWire协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括48位的序列号、8位的家族代码和8位的CRC代码。
主芯片对各个从芯片的寻址依据这64位的不同来进行。
单总线利用一根线实现双向通信。
因此其协议对时序的要求较严格，如应答等时序都有明确的时间要求。
，基本的时序包括复位及应答时序、写一位时序、读一位时序。
在复位及应答时序中，主器件发出复位信号后，要求从器件在规定的时间内送回应答信号;在位读和位写时序中，主器件要在规定的时间内读固或写出数据。
单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。
主机可以是微控制器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信号线。
当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作;当有多个从设备时，系统则按多节点系统操作。
单总线工作原理单总线器件内部设置有寄生供电电路（Parasite Power Circuit）。
当单总线处于高电平时，一方面通过二极管VD向芯片供电，另方面对内部电容C（约800pF）充电；当单总线处于低电平时，二极管截止，内部电容c向芯片供电。
由于电容c的容量有限，因此要求单总线能间隔地提供高电平以能不断地向内部电容C充电、维持器件的正常工作。
这就是通过网络线路窃取电能的寄生电源的工作原理。
要注意的是，为了确保总线上的某些器件在工作时（如温度传感器进行温度转换、E2PROM写人数据时）有足够的电流供给，除了上拉电阻之外，还需要在总线上使用MOSFET（场效应晶体管）提供强上拉供电。
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地址总线、数据总线、控制总线详解
在教师招聘笔试、事业单位考试中，经常会涉及计算机总线的问题，而大部分考生不能很好的区分计算机的系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）的功能。
在这里我们一起对计算机的三类总线进行详细解释。
按照功能划分，大体上可以分为地址总线和数据总线。
有的系统中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一些时刻表示地址;而有的系统是分开的。
51系列单片机的地址总线和数据总线是复用的，而一般PC中的总线则是分开的。
系统总线包含有三种不同功能的总线，即数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus)和控制总线CB(Control Bus)”数据总线DB用于传送数据信息。
数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。
数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。
例如Intel 8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。
需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。
“”地址总线AB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，比如8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为216=64KB，16位微型机的地址总线为20位，其可寻址空间为220=1MB。
一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2n字节。
““控制总线CB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，如读/写信号，片选信号、中断响应信号等;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、限备就绪信号等。
因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。
实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。
”
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。
按照时钟信号是否独立，可以分为同步总线和异步总线。
同步总线的时钟信号独立于数据，而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。
SPI、I2C是同步串行总线，RS232采用异步串行总线。