总线

发布时间 2023-03-23 12:23:58作者: 他太冷静了

image.png

引入总线结构有什么好处?

  1. 简化了系统结构,便于系统设计制造;
  2. 大大减少了连线数目,便于布线,减少体积;
  3. 便于接口设计,所有与总线连接的设备均采用类似的接口;
  4. 便于系统扩充、更新与灵活配置,易于实现系统的模块化;
  5. 便于设备的软件设计,所有接口的软件对不同的接口进行操作;
  6. 便于诊断故障和维修,降低成本;

引入总线结构会导致什么问题?如何解决?
引入总线后,总线上的各设备分时共享同一总线,当总线上多个设备同时要求使用总线时就会导致总线的冲突。
为了解决多个主设备同时争用总线控制权的问题,应当采用总线仲裁部件,以某种方式选择一个主设备优先获得总线控制权。

总线的特点

image.png

总线设备

总线上连接的设备,按照其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备。
主设备:指获得总线控制权的设备;
从设备:指被主设备访问的设备,它只能相应从主设备发来的各种总线命令;

总线特性

  • 机械特性(尺寸、形状)
  • 电气特性(传输方向和有效的电平范围)
  • 功能特性(每根传输线的功能)
  • 时间特性(信号和时序的关系)

总线的分类

功能分类

image.pngimage.png

I/O总线
I/O总线主要用于连接中低速的I/O设备,通过I/O接口与系统总线相连接,目的是为了将低速设备与高速总线相分离,以提升系统总线的性能。
常见的I/O总线标准有USB、PCI总线、PCIe总线等。

image.png

数据传输格式分类

image.png

时序控制方式分类

  • 同步总线
  • 异步总线

总线结构

image.pngimage.pngimage.pngimage.png

总线的性能指标

image.pngimage.png

桥接器向其他总线提供的时钟大多不一样。

image.pngimage.pngimage.pngimage.png

总线事务与定时

在总线事务的传输阶段,主从设备之间一般只能传输一个字长的数据。
突发(猝发)传送方式能够进行连续成组数据的传送,其寻址阶段发送的是连续数据单元的首地址。在传输阶段传送多个连续单元的数据,每个时钟周期可以传送一个字长的信息,传输完毕后释放总线。

image.pngimage.png
image.pngimage.pngimage.pngimage.png

半同步通信可以调节总线传输周期内的时钟数,所以也可以让两个速度相差较大的设备进行可靠的信息交换。
半同步通信既保留了同步通信的特点,又能采用异步应答方式连接速度相差较大的设备。通过在异步总线中引入时钟信号,其就绪和应答等信号都在时钟的上升沿或下降沿有效,而不受其他时间的信号干扰。

image.png

分离式通信中,从模块也有申请总线的能力。

image.png

总线仲裁

image.pngimage.pngimage.pngimage.pngimage.pngimage.png

总线标准

image.png

系统总线标准

image.png

局部总线标准

image.pngimage.pngimage.pngimage.png

设备总线标准

image.pngimage.pngimage.pngimage.pngimage.pngimage.png
image.pngimage.pngimage.pngimage.png