微機中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內(nèi)部總線是微機內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線,用于芯片一級的互連;而系統(tǒng)總線是微機中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線,用于插件板一級的互連;外部總線則是微機和外部設(shè)備之間的總線,微機作為一種設(shè)備,通過該總線和其他設(shè)備進行信息與數(shù)據(jù)交換,它用于設(shè)備一級的互連。
另外,從廣義上說,計算機通信方式可以分為并行通信和串行通信,相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。并行通信速度快、實時性好,但由于占用的口線多,不適于小型化產(chǎn)品;而串行通信速率雖低,但在數(shù)據(jù)通信吞吐量不是很大的微處理電路中則顯得更加簡易、方便、靈活。串行通信一般可分為異步模式和同步模式。
隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展和完善,而使計算機總線技術(shù)種類繁多,各具特色。下面僅對微機各類總線中目前比較流行的總線技術(shù)分別加以介紹。
一、內(nèi)部總線
1.i2c總線
i2c(inter-ic)總線10多年前由philips公司推出,是近年來在微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式,具有接口線少,控制方式簡化,器件封裝形式小,通信速率較高等優(yōu)點。在主從通信中,可以有多個i2c總線器件同時接到i2c總線上,通過地址來識別通信對象。
2.spi總線
串行外圍設(shè)備接口spi(serialperipheralinterface)總線技術(shù)是motorola公司推出的一種同步串行接口。motorola公司生產(chǎn)的絕大多數(shù)mcu(微控制器)都配有spi硬件接口,如68系列mcu。spi總線是一種三線同步總線,因其硬件功能很強,所以,與spi有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡單,使cpu有更多的時間處理其他事務(wù)。
3.sci總線
串行通信接口sci(serialcommunicationinterface)也是由motorola公司推出的。它是一種通用異步通信接口uart,與mcs-51的異步通信功能基本相同。
4.can總線
屬于現(xiàn)場總線的范疇,它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。較之目前許多rs-485基于r線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言,基于can總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性。只有2根線與外部相連,并且內(nèi)部集成了錯誤探測和管理模塊。
二、系統(tǒng)總線
1.isa總線
isa(industrialstandardarchitecture)總線標(biāo)準(zhǔn)是ibm公司1984年為推出pc/at機而建立的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn),所以也叫at總線。它是對xt總線的擴展,以適應(yīng)8/16位數(shù)據(jù)總線要求。它在80286至80486時代應(yīng)用非常廣泛,以至于現(xiàn)在奔騰機中還保留有isa總線插槽。isa總線有98只引腳。
2.eisa總線
eisa總線是1988年由compaq等9家公司聯(lián)合推出的總線標(biāo)準(zhǔn)。它是在isa總線的基礎(chǔ)上使用雙層插座,在原來isa總線的98條信號線上又增加了98條信號線,也就是在兩條isa信號線之間添加一條eisa信號線。在實用中,eisa總線完全兼容isa總線信號。
3.vesa總線
vesa(videoelectronicsstandardassociation)總線是1992年由60家附件卡制造商聯(lián)合推出的一種局部總線,簡稱為vl(vesalocalbus)總線。它的推出為微機系統(tǒng)總線體系結(jié)構(gòu)的革新奠定了基礎(chǔ)。該總線系統(tǒng)考慮到cpu與主存和cache的直接相連,通常把這部分總線稱為cpu總線或主總線,其他設(shè)備通過vl總線與cpu總線相連,所以vl總線被稱為局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)線,且可通過擴展槽擴展到64位,使用33mhz時鐘頻率,最大傳輸率達132mb/s,可與cpu同步工作。是一種高速、高效的局部總線,可支持386sx、386dx、486sx、486dx及奔騰微處理器。
4.pci總線
pci(peripheralcomponentinterconnect)總線是當(dāng)前最流行的總線之一,它是由intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線,且可擴展為64位。pci總線主板插槽的體積比原isa總線插槽還小,其功能比vesa、isa有極大的改善,支持突發(fā)讀寫操作,最大傳輸速率可達132mb/s,可同時支持多組外圍設(shè)備。pci局部總線不能兼容現(xiàn)有的isa、eisa、mca(microchannelarchitecture)總線,但它不受制于處理器,是基于奔騰等新一代微處理器而發(fā)展的總線。
5.compactpci
以上所列舉的幾種系統(tǒng)總線一般都用于商用pc機中,在計算機系統(tǒng)總線中,還有另一大類為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的系統(tǒng)總線,比如std總線、vme總線、pc/104總線等。這里僅介紹當(dāng)前工業(yè)計算機的熱門總線之一——compactpci。
compactpci的意思是“堅實的pci”,是當(dāng)今第一個采用無源總線底板結(jié)構(gòu)的pci系統(tǒng),是pci總線的電氣和軟件標(biāo)準(zhǔn)加歐式卡的工業(yè)組裝標(biāo)準(zhǔn),是當(dāng)今最新的一種工業(yè)計算機標(biāo)準(zhǔn)。compactpci是在原來pci總線基礎(chǔ)上改造而來,它利用pci的優(yōu)點,提供滿足工業(yè)環(huán)境應(yīng)用要求的高性能核心系統(tǒng),同時還考慮充分利用傳統(tǒng)的總線產(chǎn)品,如isa、std、vme或pc/104來擴充系統(tǒng)的i/o和其他功能。
三、外部總線
1.rs-232-c總線
rs-232-c是美國電子工業(yè)協(xié)會eia(electronicindustryassociation)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。rs是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫,232為標(biāo)識號,c表示修改次數(shù)。rs-232-c總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號線,包括一個主通道和一個輔助通道,在多數(shù)情況下主要使用主通道,對于一般雙工通信,僅需幾條信號線就可實現(xiàn),如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,驅(qū)動器允許有2500pf的電容負載,通信距離將受此電容限制,例如,采用150pf/m的通信電纜時,最大通信距離為15m;若每米電纜的電容量減小,通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是rs-232屬單端信號傳送,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用于20m以內(nèi)的通信。
2.rs-485總線
在要求通信距離為幾十米到上千米時,廣泛采用rs-485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。rs-485采用平衡發(fā)送和差分接收,因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度,能檢測低至200mv的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。rs-485采用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài),因此,發(fā)送電路須由使能信號加以控制。rs-485用于多點互連時非常方便,可以省掉許多信號線。應(yīng)用rs-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng),其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。
3.ieee-488總線
上述兩種外部總線是串行總線,而ieee-488總線是并行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。ieee-488總線用來連接系統(tǒng),如微計算機、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備及其他儀器儀表均可用ieee-488總線裝配起來。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號,連接方式為總線方式,儀器設(shè)備直接并聯(lián)于總線上而不需中介單元,但總線上最多可連接15臺設(shè)備。最大傳輸距離為20米,信號傳輸速度一般為500kb/s,最大傳輸速度為1mb/s。
4.usb總線
通用串行總線usb(universalserialbus)是由intel、compaq、digital、ibm、microsoft、nec、northerntelecom等7家世界著名的計算機和通信公司共同推出的一種新型接口標(biāo)準(zhǔn)。它基于通用連接技術(shù),實現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接,達到方便用戶、降低成本、擴展pc連接外設(shè)范圍的目的。它可以為外設(shè)提供電源,而不像普通的使用串、并口的設(shè)備需要單獨的供電系統(tǒng)。另外,快速是usb技術(shù)的突出特點之一,usb的最高傳輸率可達12mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,而且usb還能支持多媒體。