第六章 总线主要内容总线的基本概念系统总线外部总线总线的基本概念
总线分类局部总线、系统总线、外部总线
总线信号分类数据总线、地址总线、控制总线
总线性能参数总线时钟频率、总线宽度、总线传输速率
总线标准机械结构规范、功能结构规范、电气规范
总线发展趋势系统总线
ISA总线特点：
8位 ISA扩展 I/O插槽由 62个引脚组成，
用于 8位的插卡； 8/16位的扩展插槽除了具有一个 8位 62线的连接器外，还有一个附加的 36线连接器，这种扩展 I/O插槽既可支持 8位的插卡，也可支持 16位插卡。
系统总线
ISA总线性能指标：
·I/O地址空间 0100H～ 03FFH
·24位地址线可直接寻址的内存容量为 16MB
·8/16位数据线
·62+36引脚
·最大位宽 16位
·最高时钟频率 8MHZ
·最大稳态传输率 16MB/S
·中断功能
·DMA通道功能
·开放式总线结构，允许多个 CPU共享系统资源系统总线
ISA总线总线信号,
1,地址信号
A0～ A19（ I/O）,20位系统地址总线,用于寻址系统内的存储器和 I/O接口设备 。 在存储器和 I/O端口读写等总线周期中,该地址总线由 CPU驱动,寻址能力是 1MB。
LA17～ LA23（ I/O）,新增的地址线,其中的 LA20～ LA23是高位地址线,寻址能力提高到 16MB。 LA21～ LA23将总线上的 A17～ A19从复用引脚分离出来,提高了传输速率 。
2,数据信号
D0～ D7（ I/O）,SD8～ SD15（ I/O）,系统数据总线。原
PC数据总线 D0～ D7为低８位,ISA总线又增加 SD8～ SD15
高 8位。
系统总线
ISA总线
3,控制信号
（ 1） （ I/O）,（ O）,存储器读命令 。
（ 2） (I/O）,（ O）,存储器写命令 。
（ 3） （ I/O）,（ I/O）,I/O读命令和 I/O写命令 。
（ 4） （ I）,（ I）,存储器 16位片选信号和
I/O16位片选信号 。
（ 5） （ I）,零等待状态 。
（ 6） I/O CHRDY（ I）,I/O通道就绪 。
（ 7） （ I）,此信号由具备主控能力的接口卡驱动,
并与 DRQ信号一起使用接口卡的 DRQ得到确认 （ DACK有效 ） 后才驱动,随后该板保持对总线的控制直到无效 。
（ 8） （ I）,I/O用通道检查信号 。 此信号表明接口插件板出现奇偶错误,并向 CPU提出不可屏蔽中断请求 。
（ 9） RESET（ O）,复位信号 。 此信号使各部件置于初始状态 。
MEMR SMEMR
MEMW SMEMW
IOR IOW
16MEMCS 16IOCS
OWS
MASTER
OCHCKI /
系统总线
ISA总线
（ 10） （ I/O）,刷新信号 。 输出低电平时启动外部 RAM刷新周期 。 当它作为输入信号时,将从外设驱动刷新周期 。
（ 11） BALE（ O）,地址锁存允许信号。其下降沿用来锁存地址。
（ 12） BCLK（ O）,总线时钟信号 。
（ 13） OSC（ O）,振荡器信号 。
（ 14） AEN（ O）,地址允许信号 。 表明正处于 DMA控制周期中,此信号可用来在 DMA期间禁止 I/O端口的地址译码 。
（ 15） SBHE（ I/O）,总线高字节允许。表示数据的高字节在总线 SD8～ SD15上传送。 16位设备用 SBHE信号控制数据总线缓冲器与 SD8～ SD15的连接。
REFRESH
系统总线
ISA总线
4,中断信号
IRQ3～ IRQ7,IRQ9～ IRQ12,IRQ14～ IRQ15（ I）,
中断请求信号 。 中断优先级顺序 （ 从高到低 ）
依次是 IRQ9,IRQ10～ IRQ12,IRQ14～ IRQ15，
IRQ3～ IRQ7。
5,DMA信号
（ 1） DRQ0～ DRQ3,DRQ5～ DRQ7（ I）,DMA请求信号。由 I/O设备提出，以便得到 DMA服务。其中，
DRQ0优先级最高,DRQ7,优先级最低。 DRQ0～
DRQ3用于 8位 DMA传输,DRQ5～ DRQ7,用于 16位
DMA传输。
系统总线
ISA总线
（ 2） ～,～ （ O）,对应以上 DMA请求的 DMA应答信号 。
（ 3） T/C（ O）,DMA计数结束 。
在任何一个 DMA通道计数器达到程序已设定的计数值时发出此信号 。
6,电源线和地线
＋ 12V，－ 12V，＋ 5V，－ 5V,4个 GND。
0DACK 3DACK 5DACK 7DACK
系统总线
EISA总线
.开放式结构 。 EISA和 ISA兼容,现有的 ISA
扩充板可以用于 EISA总线上,
·32位地址域直接寻址范围为 4GB
·32位数据线,最大时钟频率 8.3MHz
·最大传输率 33MB/S
EISA插槽由于要与 ISA和 EISA插卡兼容,
因此在结构上和以往的插槽不同,采用了双层结构 。
系统总线
VESA总线
VESA（ video electronic standard
association） 总线是 1992年由 60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为 VL（ VESA Local Bus） 总线。
它定义了 32位数据线，且可通过扩展槽扩展到 64位，使用 33MHz时钟频率，最大传输率达 132MB/S,可与 CPU同步工作。是一种高速、高效的局部总线，可支持
386SX,386DX,486SX,486DX及奔腾微处理器。
系统总线
PCI总线
PCI（ peripheral component interconnect）
总线是 Intel公司推出的外围设备互连总线，
是另一种局部总线规范。
PCI总线的主要性能：
·支持 10台外设
·总线时钟频率 33.3MHz/66MHz
·最大数据传输速率 133MB/s
·时钟同步方式
·与 CPU及时钟频率无关
·总线宽度 32位 （ 5V） /64位 （ 3.3V）
·能自动识别外设
·特别适合与 Intel的 CPU协同工作外部总线
RS-232-C总线美国电子工业协会 EIA制定的一种串行物理接口标准。
RS-232-C总线标准设有 25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。
RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒 50、
75,100,150,300,600,1200,2400,4800、
9600,19200波特。
外部总线
RS-232-C总线
1,RS-232-C电气特性
（ 1）信号逻辑电平在 TXD和 RXD上：逻辑 1(MARK)=－ 3V～ － 15V
逻辑 0(SPACE)=+3V～ 15V
在 RTS,CTS,DSR,DTR和 DCD等控制线上：
信号有效 （ 接通,ON状态,正电压 ）
＝ +3V～ +15V
信号无效（断开,OFF状态，负电压）
=－ 3V～ － 15V 。
（ 2） 信号电平转换常用芯片 MC1488,SN75150芯片可完成 TTL
电平到 EIA电平的转换，而 MC1489,SN75154可实现 EIA电平到 TTL电平的转换。
外部总线
RS-232-C总线
（ 3） 信号的传输速率
RS-232-C标准允许信号传输速率在 0～
20000bps之间。在实际使用中被限制在
19200bps以内。
2,RS-232-C机械特性
RS-232C标准接口有 25条线,4条数据线,
11条控制线,3条定时线,7条备用和未定义线,常用的只有 9根,介绍如下：
外部总线
2,RS-232-C机械特性
联络控制信号线数据装置准备好（ Data set ready-DSR）
数据终端准备好（ Data set ready-DTR）
请求发送（ Request to send-RTS）
允许发送（ Clear to send-CTS）
接收线信号检出（ Received Line detection-
RLSD）
振铃指示（ Ringing-RI）
外部总线
2,RS-232-C机械特性
数据发送与接收线：
发送数据（ Transmitted data-TXD）
接收数据（ Received data-RXD）
地线有两根线 SG,PG
3,RS-232-C接口的连接方式
RS-232-C接口既可以用于同步通信，也可以用于异步通信。当传输距离较远时，两个数据终端设备（如一台计算机与一台终端）需要通过
MODEM相连。但当相距较近时，不需要 MODEM，
就成了两个 DTE通过 RS-232-C接口直接相连。
这时需要做一条通信电缆来连接两个数据终端设备。
外部总线左边的接线方法是零 MODEM方式的简单连法，
只要任何一方自身请求发送有效和数据终端就绪有效，即可实现发送和接收。
右边的接线方法是按照 RS-232-C标准定义的控制 MODEM的规则进行引脚连接的，双方的 DTE仍以为与自己一侧的 DCE在通讯，其实双方 DTE都跳过了 DCE,而实现异步通信 。
外部总线
RS-485总线适用范围,通信距离为几十米到上千米特性,
采用平衡发送和差分接收采用半双工工作方式用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。
应用 RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联 32台驱动器和 32
台接收器。
外部总线
RS-485总线性能指标,
（ 1）机械特性 采用 RS－ 232/ RS－ 485连接器
（如 ADAM4520） 将 PC串口 RS2232信号转换成
RS-485信号，或接入 TTL/RS-485转换器（如
MAX485） 将 I/O接口芯片 TTL电平信号转换成
RS— 485信号，进行远距离高速双向串行通信。
（ 2） 电气特性 信号负逻辑,＋ 2V～ ＋ 6V表示
,0”,- 6V～ - 2V表示,1” 。
（ 3） 功能特性 RS－ 485总线的数据链路协议,
除有的采用符合 ISO高级数据链路控制协议
（ High Data Link Control— HDLC） 的数据链路处理器件或专有接口器件执行外,多数是参照 HDLC或其他一些标准自行定义而成,由此可组建经济实用型工业局域网 。
外部总线
IEEE-488总线－并行总线接口标准特性,（ 1） 设备总线：总线上所连接的设备包括计算机在内，最多不超过 15台。
（ 2）传输距离：互连电缆的传输路经总长度不超过 20米。
（ 3）传输速度：信号传输速度一般为 500KB/S，
最大传输速度为 1MB/S。
（ 4） 信息传输方式：并行总线，数据采用位并行，字节串行的传输方式。每一个字节的传输均采用三条通信联络线进行（即所谓三线握手），以保证异步通信的可靠性。
（ 5）信号逻辑：总线上的信息采用负逻辑进行，
低电平 ≤ ＋ 0.8V对应,1”,高电平 ≥ ＋ 2.0V
对应,0” 。
外部总线
USB总线－串行总线接口标准通用串行总线 USB（ universal serial bus）
是一种标准的连接接口，允许不必重新配置规划系统。
特性,
（ 1） 快速：
（ 2）即插即用与热插拔的特性，能自动检测与配置系统的资源。
（ 3） USB接口采用了统一的接口规范
（ 4） 为外设提供电源
（ 5） USB最多可以连接 127个接口设备。
外部总线
USB总线－串行总线接口标准
USB系统拓扑结构,
一般分为三个主要的部分：
USB 主 机 控 制 器 ／ 根 集 线 器 （ HOST
CONTROLLER/ROOT HUB） ；
USB集线器 （ USB HUBS） ；
USB设备 （ USB DEVICES） 。 ；
外部总线
总线分类局部总线、系统总线、外部总线
总线信号分类数据总线、地址总线、控制总线
总线性能参数总线时钟频率、总线宽度、总线传输速率
总线标准机械结构规范、功能结构规范、电气规范
总线发展趋势系统总线
ISA总线特点：
8位 ISA扩展 I/O插槽由 62个引脚组成，
用于 8位的插卡； 8/16位的扩展插槽除了具有一个 8位 62线的连接器外，还有一个附加的 36线连接器，这种扩展 I/O插槽既可支持 8位的插卡，也可支持 16位插卡。
系统总线
ISA总线性能指标：
·I/O地址空间 0100H～ 03FFH
·24位地址线可直接寻址的内存容量为 16MB
·8/16位数据线
·62+36引脚
·最大位宽 16位
·最高时钟频率 8MHZ
·最大稳态传输率 16MB/S
·中断功能
·DMA通道功能
·开放式总线结构，允许多个 CPU共享系统资源系统总线
ISA总线总线信号,
1,地址信号
A0～ A19（ I/O）,20位系统地址总线,用于寻址系统内的存储器和 I/O接口设备 。 在存储器和 I/O端口读写等总线周期中,该地址总线由 CPU驱动,寻址能力是 1MB。
LA17～ LA23（ I/O）,新增的地址线,其中的 LA20～ LA23是高位地址线,寻址能力提高到 16MB。 LA21～ LA23将总线上的 A17～ A19从复用引脚分离出来,提高了传输速率 。
2,数据信号
D0～ D7（ I/O）,SD8～ SD15（ I/O）,系统数据总线。原
PC数据总线 D0～ D7为低８位,ISA总线又增加 SD8～ SD15
高 8位。
系统总线
ISA总线
3,控制信号
（ 1） （ I/O）,（ O）,存储器读命令 。
（ 2） (I/O）,（ O）,存储器写命令 。
（ 3） （ I/O）,（ I/O）,I/O读命令和 I/O写命令 。
（ 4） （ I）,（ I）,存储器 16位片选信号和
I/O16位片选信号 。
（ 5） （ I）,零等待状态 。
（ 6） I/O CHRDY（ I）,I/O通道就绪 。
（ 7） （ I）,此信号由具备主控能力的接口卡驱动,
并与 DRQ信号一起使用接口卡的 DRQ得到确认 （ DACK有效 ） 后才驱动,随后该板保持对总线的控制直到无效 。
（ 8） （ I）,I/O用通道检查信号 。 此信号表明接口插件板出现奇偶错误,并向 CPU提出不可屏蔽中断请求 。
（ 9） RESET（ O）,复位信号 。 此信号使各部件置于初始状态 。
MEMR SMEMR
MEMW SMEMW
IOR IOW
16MEMCS 16IOCS
OWS
MASTER
OCHCKI /
系统总线
ISA总线
（ 10） （ I/O）,刷新信号 。 输出低电平时启动外部 RAM刷新周期 。 当它作为输入信号时,将从外设驱动刷新周期 。
（ 11） BALE（ O）,地址锁存允许信号。其下降沿用来锁存地址。
（ 12） BCLK（ O）,总线时钟信号 。
（ 13） OSC（ O）,振荡器信号 。
（ 14） AEN（ O）,地址允许信号 。 表明正处于 DMA控制周期中,此信号可用来在 DMA期间禁止 I/O端口的地址译码 。
（ 15） SBHE（ I/O）,总线高字节允许。表示数据的高字节在总线 SD8～ SD15上传送。 16位设备用 SBHE信号控制数据总线缓冲器与 SD8～ SD15的连接。
REFRESH
系统总线
ISA总线
4,中断信号
IRQ3～ IRQ7,IRQ9～ IRQ12,IRQ14～ IRQ15（ I）,
中断请求信号 。 中断优先级顺序 （ 从高到低 ）
依次是 IRQ9,IRQ10～ IRQ12,IRQ14～ IRQ15，
IRQ3～ IRQ7。
5,DMA信号
（ 1） DRQ0～ DRQ3,DRQ5～ DRQ7（ I）,DMA请求信号。由 I/O设备提出，以便得到 DMA服务。其中，
DRQ0优先级最高,DRQ7,优先级最低。 DRQ0～
DRQ3用于 8位 DMA传输,DRQ5～ DRQ7,用于 16位
DMA传输。
系统总线
ISA总线
（ 2） ～,～ （ O）,对应以上 DMA请求的 DMA应答信号 。
（ 3） T/C（ O）,DMA计数结束 。
在任何一个 DMA通道计数器达到程序已设定的计数值时发出此信号 。
6,电源线和地线
＋ 12V，－ 12V，＋ 5V，－ 5V,4个 GND。
0DACK 3DACK 5DACK 7DACK
系统总线
EISA总线
.开放式结构 。 EISA和 ISA兼容,现有的 ISA
扩充板可以用于 EISA总线上,
·32位地址域直接寻址范围为 4GB
·32位数据线,最大时钟频率 8.3MHz
·最大传输率 33MB/S
EISA插槽由于要与 ISA和 EISA插卡兼容,
因此在结构上和以往的插槽不同,采用了双层结构 。
系统总线
VESA总线
VESA（ video electronic standard
association） 总线是 1992年由 60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为 VL（ VESA Local Bus） 总线。
它定义了 32位数据线，且可通过扩展槽扩展到 64位，使用 33MHz时钟频率，最大传输率达 132MB/S,可与 CPU同步工作。是一种高速、高效的局部总线，可支持
386SX,386DX,486SX,486DX及奔腾微处理器。
系统总线
PCI总线
PCI（ peripheral component interconnect）
总线是 Intel公司推出的外围设备互连总线，
是另一种局部总线规范。
PCI总线的主要性能：
·支持 10台外设
·总线时钟频率 33.3MHz/66MHz
·最大数据传输速率 133MB/s
·时钟同步方式
·与 CPU及时钟频率无关
·总线宽度 32位 （ 5V） /64位 （ 3.3V）
·能自动识别外设
·特别适合与 Intel的 CPU协同工作外部总线
RS-232-C总线美国电子工业协会 EIA制定的一种串行物理接口标准。
RS-232-C总线标准设有 25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。
RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒 50、
75,100,150,300,600,1200,2400,4800、
9600,19200波特。
外部总线
RS-232-C总线
1,RS-232-C电气特性
（ 1）信号逻辑电平在 TXD和 RXD上：逻辑 1(MARK)=－ 3V～ － 15V
逻辑 0(SPACE)=+3V～ 15V
在 RTS,CTS,DSR,DTR和 DCD等控制线上：
信号有效 （ 接通,ON状态,正电压 ）
＝ +3V～ +15V
信号无效（断开,OFF状态，负电压）
=－ 3V～ － 15V 。
（ 2） 信号电平转换常用芯片 MC1488,SN75150芯片可完成 TTL
电平到 EIA电平的转换，而 MC1489,SN75154可实现 EIA电平到 TTL电平的转换。
外部总线
RS-232-C总线
（ 3） 信号的传输速率
RS-232-C标准允许信号传输速率在 0～
20000bps之间。在实际使用中被限制在
19200bps以内。
2,RS-232-C机械特性
RS-232C标准接口有 25条线,4条数据线,
11条控制线,3条定时线,7条备用和未定义线,常用的只有 9根,介绍如下：
外部总线
2,RS-232-C机械特性
联络控制信号线数据装置准备好（ Data set ready-DSR）
数据终端准备好（ Data set ready-DTR）
请求发送（ Request to send-RTS）
允许发送（ Clear to send-CTS）
接收线信号检出（ Received Line detection-
RLSD）
振铃指示（ Ringing-RI）
外部总线
2,RS-232-C机械特性
数据发送与接收线：
发送数据（ Transmitted data-TXD）
接收数据（ Received data-RXD）
地线有两根线 SG,PG
3,RS-232-C接口的连接方式
RS-232-C接口既可以用于同步通信，也可以用于异步通信。当传输距离较远时，两个数据终端设备（如一台计算机与一台终端）需要通过
MODEM相连。但当相距较近时，不需要 MODEM，
就成了两个 DTE通过 RS-232-C接口直接相连。
这时需要做一条通信电缆来连接两个数据终端设备。
外部总线左边的接线方法是零 MODEM方式的简单连法，
只要任何一方自身请求发送有效和数据终端就绪有效，即可实现发送和接收。
右边的接线方法是按照 RS-232-C标准定义的控制 MODEM的规则进行引脚连接的，双方的 DTE仍以为与自己一侧的 DCE在通讯，其实双方 DTE都跳过了 DCE,而实现异步通信 。
外部总线
RS-485总线适用范围,通信距离为几十米到上千米特性,
采用平衡发送和差分接收采用半双工工作方式用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。
应用 RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联 32台驱动器和 32
台接收器。
外部总线
RS-485总线性能指标,
（ 1）机械特性 采用 RS－ 232/ RS－ 485连接器
（如 ADAM4520） 将 PC串口 RS2232信号转换成
RS-485信号，或接入 TTL/RS-485转换器（如
MAX485） 将 I/O接口芯片 TTL电平信号转换成
RS— 485信号，进行远距离高速双向串行通信。
（ 2） 电气特性 信号负逻辑,＋ 2V～ ＋ 6V表示
,0”,- 6V～ - 2V表示,1” 。
（ 3） 功能特性 RS－ 485总线的数据链路协议,
除有的采用符合 ISO高级数据链路控制协议
（ High Data Link Control— HDLC） 的数据链路处理器件或专有接口器件执行外,多数是参照 HDLC或其他一些标准自行定义而成,由此可组建经济实用型工业局域网 。
外部总线
IEEE-488总线－并行总线接口标准特性,（ 1） 设备总线：总线上所连接的设备包括计算机在内，最多不超过 15台。
（ 2）传输距离：互连电缆的传输路经总长度不超过 20米。
（ 3）传输速度：信号传输速度一般为 500KB/S，
最大传输速度为 1MB/S。
（ 4） 信息传输方式：并行总线，数据采用位并行，字节串行的传输方式。每一个字节的传输均采用三条通信联络线进行（即所谓三线握手），以保证异步通信的可靠性。
（ 5）信号逻辑：总线上的信息采用负逻辑进行，
低电平 ≤ ＋ 0.8V对应,1”,高电平 ≥ ＋ 2.0V
对应,0” 。
外部总线
USB总线－串行总线接口标准通用串行总线 USB（ universal serial bus）
是一种标准的连接接口，允许不必重新配置规划系统。
特性,
（ 1） 快速：
（ 2）即插即用与热插拔的特性，能自动检测与配置系统的资源。
（ 3） USB接口采用了统一的接口规范
（ 4） 为外设提供电源
（ 5） USB最多可以连接 127个接口设备。
外部总线
USB总线－串行总线接口标准
USB系统拓扑结构,
一般分为三个主要的部分：
USB 主 机 控 制 器 ／ 根 集 线 器 （ HOST
CONTROLLER/ROOT HUB） ；
USB集线器 （ USB HUBS） ；
USB设备 （ USB DEVICES） 。 ；
外部总线
