第3章-系统总线

3.1 基本概念

3.1.1 什么是总线?

总线(BUS)是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质 (是信号的公共传输线)

 

3.1.2 总线上信息的传送

串行 —————–

 

—————–
并行 —————–
—————–

 

3.2 总线的分类

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3.3 总线的特性及性能指标

3.3.1 特性

  1. 机械特性 :尺寸、形状、管脚数排列顺序
  2. 电气特性:传输方向和有效的电平范围
  3. 功能特性:每根传输线的功能:地址、数据、控制
  4. 时间特性:信号的时序关系

 

3.3.2 性能指标

  1. 总线宽度 数据线的根数
  2. 标准传输率 每秒传输的最大字节数(MBps)
  3. 时钟同步/异步 同步、不同步
  4. 总线复用 地址线与数据复用
  5. 信号线数 地址线、数据线和控制线的总和
  6. 总线的控制方式 突发、自发、总裁、逻辑、计数
  7. 其他指标 负载能力

 

3.4 总线结构

  1. 单总线结构

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  1. 双总线结构

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  1. 三总线结构

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  1. 四总线结构

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总线实例之PCI总线结构

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3.5 总线控制

3.5.1 总线判优控制

基本概念

主设备(模块):对总线有控制权

从设备(模块):响应从设备发来的总线命令

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3.5.1.1 链式查询

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优点:结构简单、增删设备容易、进行可靠性设计的时候容易实现

缺点:对电路故障非常敏感(如果中间一个I/O接口故障,那么这个接口后的都不能获得总线授予权)

应用场景:微型计算机、嵌入式场景

 

3.5.1.2 计数器定时查询

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3.5.1.3 独立请求方式

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3.5.2 总线通信控制

  1. 目的:解决通信双方 协调配合 问题

 

  1. 总线传输周期:
    • 申请分配阶段 主模块申请,总线仲裁决定
    • 寻址阶段 主模块向从模块 给出地址命令
    • 传数阶段 主模块和从模块 交换数据
    • 结束阶段 主模块 撤销有关信息

 

  1. 总线通信的四种方式
    • 同步通信 由 统一时标 控制数据传送;有一个定宽、定距的时钟
    • 异步通信 采用 应答方式 ,没有公共时钟标准
    • 半同步通信 同步、异步结合
    • 分离式通信 充分 挖掘 系统 总线每个瞬间 的潜力

 

同步通信

同步式数据输入

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同步式数据输出

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异步通信

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半同步通信(同步、异步结合)

同步:发送方 用系统 时钟前沿 发信号

接送方 用系统 时钟后沿 判断、识别

异步:允许不同速度的模块和谐工作

增加一条 “等待”响应信号 WAIT

 

半同步式传输数据

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以上三种通信的共同点:

一个总线传输周期(以输入数据为例)

主模块发地址、命令 占用总线

从模块准备数据 不占用总线 总线空闲

从模块向主模块发数据 占用总线

 

分离式通信(充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力)

一个总线传输周期:

子周期1 主模块申请占用总线,使用完后即放弃总线的使用权

子周期2 从模块申请占用总线,将各种信息送至总线上

 

特点:

  1. 各个模块有权申请占用总线
  2. 采用同步方式通信,不等对方应答
  3. 各模块准备数据时,不占用总线
  4. 总线被占用时,无空闲

 

本文完

敬爱与明天🌹

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