微機(jī)原理及應(yīng)用CH6 總線技術(shù)與I／O接口基礎(chǔ)

1、微機(jī)原理及應(yīng)用 v 6.1 6.1 總線技術(shù)總線技術(shù)v 6.2 6.2 I/OI/O接口基礎(chǔ)接口基礎(chǔ) 第第6 6章章 總線技術(shù)與總線技術(shù)與I/OI/O接口基礎(chǔ)接口基礎(chǔ)微機(jī)原理及應(yīng)用 6.1 6.1 總線技術(shù)總線技術(shù) 6.1.1 6.1.1 總線技術(shù)概述總線技術(shù)概述總線定義總線定義: :總線是芯片內(nèi)部各單元電路之間、芯片與芯片之間、模塊與模塊之間、設(shè)總線是芯片內(nèi)部各單元電路之間、芯片與芯片之間、模塊與模塊之間、設(shè)備與設(shè)備之間、甚至系統(tǒng)與系統(tǒng)之間傳輸信息的公共通路，在物理上它是一組信號(hào)線備與設(shè)備之間、甚至系統(tǒng)與系統(tǒng)之間傳輸信息的公共通路，在物理上它是一組信號(hào)線的集合。的集合?？偩€技術(shù)研究對(duì)象總線技

2、術(shù)研究對(duì)象: :總線技術(shù)研究如何利用一組信號(hào)線有效地傳遞信息，并使其具有總線技術(shù)研究如何利用一組信號(hào)線有效地傳遞信息，并使其具有通用性強(qiáng)、擴(kuò)展性好、升級(jí)容易等性能。通用性強(qiáng)、擴(kuò)展性好、升級(jí)容易等性能。 微機(jī)原理及應(yīng)用 數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息 地址總線：傳送地址信息地址總線：傳送地址信息系統(tǒng)總線的基本組成系統(tǒng)總線的基本組成: : 控制總線：傳送控制信息控制總線：傳送控制信息 （完成總線操作功能）（完成總線操作功能） 電源線：為系統(tǒng)提供電源信號(hào)電源線：為系統(tǒng)提供電源信號(hào)1.總線的基本組成總線的基本組成微機(jī)原理及應(yīng)用 2.總線功能總線功能（1 1）數(shù)據(jù)傳輸功能）數(shù)據(jù)傳輸功能 數(shù)

3、據(jù)傳輸功能是總線的基本數(shù)據(jù)傳輸功能是總線的基本功能，用總線傳輸率來(lái)表示，即每秒傳輸?shù)淖止?jié)功能，用總線傳輸率來(lái)表示，即每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，單位是數(shù)，單位是MBps（兆字節(jié)每秒）。（兆字節(jié)每秒）。（2 2）多設(shè)備支持功能）多設(shè)備支持功能 多個(gè)設(shè)備使用一條總線，首先是總線占用權(quán)的問(wèn)題，哪一個(gè)主設(shè)備申請(qǐng)占用多個(gè)設(shè)備使用一條總線，首先是總線占用權(quán)的問(wèn)題，哪一個(gè)主設(shè)備申請(qǐng)占用總線，由總線仲裁器確定。總線，由總線仲裁器確定。微機(jī)原理及應(yīng)用 （3 3）中斷）中斷 中斷是計(jì)算機(jī)對(duì)緊急事務(wù)響應(yīng)的機(jī)制。當(dāng)外部設(shè)備與主設(shè)備之間進(jìn)行服務(wù)約中斷是計(jì)算機(jī)對(duì)緊急事務(wù)響應(yīng)的機(jī)制。當(dāng)外部設(shè)備與主設(shè)備之間進(jìn)行服務(wù)約定時(shí)，中斷是實(shí)現(xiàn)服

4、務(wù)約定的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。定時(shí)，中斷是實(shí)現(xiàn)服務(wù)約定的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 （4 4）錯(cuò)誤處理）錯(cuò)誤處理 錯(cuò)誤處理包括奇偶校驗(yàn)錯(cuò)、系統(tǒng)錯(cuò)、電池失效等錯(cuò)誤檢測(cè)處理，以及提供相錯(cuò)誤處理包括奇偶校驗(yàn)錯(cuò)、系統(tǒng)錯(cuò)、電池失效等錯(cuò)誤檢測(cè)處理，以及提供相應(yīng)的保護(hù)對(duì)策。應(yīng)的保護(hù)對(duì)策。微機(jī)原理及應(yīng)用 規(guī)定模塊尺寸，總線插頭、邊沿連接器等的規(guī)格。規(guī)定模塊尺寸，總線插頭、邊沿連接器等的規(guī)格。 3.3.總線規(guī)范的基本內(nèi)容總線規(guī)范的基本內(nèi)容v機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范：機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范：微機(jī)原理及應(yīng)用 確定引腳名稱與功能，及其相互連接的協(xié)議。功能結(jié)構(gòu)規(guī)范是總線的核心，通常確定引腳名稱與功能，及其相互連接的協(xié)議。功能結(jié)構(gòu)規(guī)范是總線的核心，通常以時(shí)序和狀態(tài)來(lái)描述

5、信息的交流、流向及管理規(guī)則?？偩€在功能結(jié)構(gòu)方面的規(guī)范包括：以時(shí)序和狀態(tài)來(lái)描述信息的交流、流向及管理規(guī)則。總線在功能結(jié)構(gòu)方面的規(guī)范包括：q數(shù)據(jù)線、地址線、讀數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫及其它控制線、狀態(tài)線、時(shí)鐘線、電源線和地線等；寫及其它控制線、狀態(tài)線、時(shí)鐘線、電源線和地線等；q中斷機(jī)制；中斷機(jī)制；q總線主控仲裁；總線主控仲裁； q應(yīng)用邏輯：如聯(lián)絡(luò)（也稱握手）線、復(fù)位、自啟動(dòng)、休眠維護(hù)等。應(yīng)用邏輯：如聯(lián)絡(luò)（也稱握手）線、復(fù)位、自啟動(dòng)、休眠維護(hù)等。 v功能結(jié)構(gòu)規(guī)范：功能結(jié)構(gòu)規(guī)范：微機(jī)原理及應(yīng)用 v電氣規(guī)范：電氣規(guī)范： 規(guī)定信號(hào)邏輯電平、負(fù)載能力及最大額定值、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間等。規(guī)定信號(hào)邏輯電平、負(fù)載能力及最

6、大額定值、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間等。微機(jī)原理及應(yīng)用 4.4.總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送（1 1）申請(qǐng)占用總線申請(qǐng)占用總線：需要使用總線的總線主設(shè)備（如：需要使用總線的總線主設(shè)備（如CPUCPU、DMADMA控制器等）向總線控制器等）向總線仲裁機(jī)構(gòu)提出占用總線的請(qǐng)求，經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)判定，若滿足響應(yīng)條件，則發(fā)出仲裁機(jī)構(gòu)提出占用總線的請(qǐng)求，經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)判定，若滿足響應(yīng)條件，則發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，并把下一個(gè)總線傳送周期的總線控制權(quán)授予申請(qǐng)者。響應(yīng)信號(hào)，并把下一個(gè)總線傳送周期的總線控制權(quán)授予申請(qǐng)者。（2）尋址尋址：獲得總線控制權(quán)的總線主設(shè)備，通過(guò)地址總線發(fā)出本次要訪問(wèn)的存儲(chǔ)：獲得總線控制權(quán)的總線主設(shè)備，通過(guò)地址總線

7、發(fā)出本次要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器和器和I/O端口的地址，經(jīng)地址譯碼選中被訪問(wèn)的模塊并開始啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。端口的地址，經(jīng)地址譯碼選中被訪問(wèn)的模塊并開始啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。微機(jī)原理及應(yīng)用 （3）傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)：總線主設(shè)備也叫主模塊，被訪問(wèn)的設(shè)備叫從模塊。主模塊和：總線主設(shè)備也叫主模塊，被訪問(wèn)的設(shè)備叫從模塊。主模塊和從模塊之間的操作是由主模塊控制在兩個(gè)從模塊之間通過(guò)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳從模塊之間的操作是由主模塊控制在兩個(gè)從模塊之間通過(guò)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。送。（4）結(jié)束結(jié)束：主、從模塊的信息均從總線上撤除，讓出總線，以便其它主模塊：主、從模塊的信息均從總線上撤除，讓出總線，以便其它主模塊使用。使用。 微機(jī)原理及應(yīng)用

8、5.5.微機(jī)總線的分類微機(jī)總線的分類 片內(nèi)總線片內(nèi)總線：它是位于大規(guī)模、超大規(guī)模集成芯片內(nèi)部各單元電路之間的總線，作：它是位于大規(guī)模、超大規(guī)模集成芯片內(nèi)部各單元電路之間的總線，作為這些單元電路之間的信息通路。如為這些單元電路之間的信息通路。如CPUCPU內(nèi)部?jī)?nèi)部ALUALU、寄存器組、控制器等部件之間的、寄存器組、控制器等部件之間的總線?？偩€。 局部總線局部總線（也稱內(nèi)部總線）：通常指微機(jī)主板上各部件之間的信息通路。由于是一（也稱內(nèi)部總線）：通常指微機(jī)主板上各部件之間的信息通路。由于是一塊電路板內(nèi)部的總線，故又稱在板局部總線。較典型的局部總線如：塊電路板內(nèi)部的總線，故又稱在板局部總線。較典型的

9、局部總線如：IBM-PC總線，總線，ISA總線，總線，EISA總線，總線，VL和和PCI總線等?？偩€等。 微機(jī)原理及應(yīng)用 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線（也稱外部總線）：是指微機(jī)底板上的總線，用來(lái)構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的各插（也稱外部總線）：是指微機(jī)底板上的總線，用來(lái)構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的各插件板、多處理器系統(tǒng)各件板、多處理器系統(tǒng)各CPU模塊之間的信道。較典型的系統(tǒng)總線如：模塊之間的信道。較典型的系統(tǒng)總線如：STD-BUS，MULTI-BUS，VME等。等。 通信總線通信總線：它是微機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、微機(jī)系統(tǒng)與其它儀器儀表或設(shè)備之間的信息：它是微機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、微機(jī)系統(tǒng)與其它儀器儀表或設(shè)備之間的信息通路。這種總線往往不是計(jì)

10、算機(jī)專有的，而是借用電子工業(yè)其它領(lǐng)域已有的總線標(biāo)通路。這種總線往往不是計(jì)算機(jī)專有的，而是借用電子工業(yè)其它領(lǐng)域已有的總線標(biāo)準(zhǔn)并加以應(yīng)用形成的。流行的通信總線如：準(zhǔn)并加以應(yīng)用形成的。流行的通信總線如：EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488，VXI等總線標(biāo)準(zhǔn)。等總線標(biāo)準(zhǔn)。微機(jī)原理及應(yīng)用 各類總線之間的相互關(guān)系見(jiàn)圖各類總線之間的相互關(guān)系見(jiàn)圖6.1。 CPU片內(nèi)總線MI/O在板局部總線CRT打印機(jī)測(cè)量?jī)x器通信總線RS-232C存儲(chǔ)板I/O接口板I/O接口板.通信總線IEEE-488S-100總線主機(jī)板系統(tǒng)總線圖圖6.1 4類總線之間的關(guān)系類總線之間的關(guān)系微機(jī)原理及應(yīng)用 6

11、.6.使用標(biāo)準(zhǔn)總線的優(yōu)點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)總線的優(yōu)點(diǎn)q簡(jiǎn)化軟、硬件設(shè)計(jì)：由于總線定義非常嚴(yán)格，任何廠家或個(gè)人都必須按其標(biāo)簡(jiǎn)化軟、硬件設(shè)計(jì)：由于總線定義非常嚴(yán)格，任何廠家或個(gè)人都必須按其標(biāo)準(zhǔn)制作插件板，有了規(guī)范就給用戶在硬件設(shè)計(jì)上帶來(lái)了很大的方便，簡(jiǎn)化了設(shè)準(zhǔn)制作插件板，有了規(guī)范就給用戶在硬件設(shè)計(jì)上帶來(lái)了很大的方便，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。計(jì)過(guò)程。q簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：采用標(biāo)準(zhǔn)總線，只要將各功能模塊（板）掛在總線上就可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：采用標(biāo)準(zhǔn)總線，只要將各功能模塊（板）掛在總線上就可以方便的構(gòu)成微機(jī)的硬件系統(tǒng)。方便的構(gòu)成微機(jī)的硬件系統(tǒng)。 微機(jī)原理及應(yīng)用 q便于系統(tǒng)的擴(kuò)充：對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)，只要按總線標(biāo)準(zhǔn)和用

12、戶便于系統(tǒng)的擴(kuò)充：對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)，只要按總線標(biāo)準(zhǔn)和用戶擴(kuò)充要求設(shè)計(jì)或直接購(gòu)買插件板插到總線插槽上就達(dá)到了擴(kuò)充的目的。擴(kuò)充要求設(shè)計(jì)或直接購(gòu)買插件板插到總線插槽上就達(dá)到了擴(kuò)充的目的。q便于系統(tǒng)的更新：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新的器件不斷涌現(xiàn)，微機(jī)系統(tǒng)也便于系統(tǒng)的更新：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新的器件不斷涌現(xiàn)，微機(jī)系統(tǒng)也要不斷更新，在采用標(biāo)準(zhǔn)總線的插件板上用新的器件取代原來(lái)的器件就可以很方便要不斷更新，在采用標(biāo)準(zhǔn)總線的插件板上用新的器件取代原來(lái)的器件就可以很方便地提高系統(tǒng)性能，而不必做很大改動(dòng)。地提高系統(tǒng)性能，而不必做很大改動(dòng)。微機(jī)原理及應(yīng)用 總線總線名稱名稱數(shù)據(jù)位數(shù)數(shù)據(jù)位數(shù)適用處理

13、器適用處理器所屬類型所屬類型中文名稱中文名稱引腳數(shù)目引腳數(shù)目推出年份推出年份ISA-8(PC/XT)88088局部總線局部總線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線PC/XT總線總線621981ISA-16 (PC/AT)168086、80286局部總線局部總線擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線PC/AT總線總線62+36（加長(zhǎng)）（加長(zhǎng)）1984ISA-32 (EISA)3280386局部總線局部總線擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線總線62+36（上層）（上層）+90+10(空空)（下層）（下層）1988MCA32PS/2(IBM)局部總線局部總線微通道結(jié)構(gòu)總線微通道結(jié)構(gòu)總線與與ISA不兼

14、容不兼容1987(VESA)VL-BUS32/6480486局部總線局部總線視頻總線視頻總線62+36+90+112（加長(zhǎng)）（加長(zhǎng)）1992PCI3264Pentium局部總線局部總線外圍組件互連總線外圍組件互連總線短卡短卡124長(zhǎng)卡長(zhǎng)卡1881993幾種局部總線的比較幾種局部總線的比較微機(jī)原理及應(yīng)用 總線總線名稱名稱數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位數(shù)數(shù)適用適用微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)所屬類型所屬類型中文名稱中文名稱推出年份推出年份Multi- bus1632SBC、多處理器系、多處理器系統(tǒng)統(tǒng)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線SBC多總線多總線(SBC公司公司)19741985STD8/16/32Z80等等系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線工業(yè)控制微機(jī)系統(tǒng)

15、工業(yè)控制微機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線19781989S-10016Altair (MITS公司公司)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線S-100總線總線1979VME32M68000系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線專用模塊互連總線專用模塊互連總線1988幾種系統(tǒng)總線的比較幾種系統(tǒng)總線的比較 6.1.3 6.1.3 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 微機(jī)原理及應(yīng)用 STDSTD總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn)（1 1）模塊化的小板結(jié)構(gòu)、開放式的靈活組態(tài)）模塊化的小板結(jié)構(gòu)、開放式的靈活組態(tài) STD STD總線使得微機(jī)系統(tǒng)被劃分成若干模塊，并制作成標(biāo)準(zhǔn)的功能模板（插件總線使得微機(jī)系統(tǒng)被劃分成若干模塊，并制作成標(biāo)準(zhǔn)的功能模板（插件卡）。用戶可根據(jù)需要選擇功能

16、模板組成自己的微機(jī)，插件卡與外設(shè)之間可用卡）。用戶可根據(jù)需要選擇功能模板組成自己的微機(jī)，插件卡與外設(shè)之間可用其他方式連接，因此可以靈活方便地構(gòu)成適應(yīng)不同要求的微機(jī)系統(tǒng)。圖其他方式連接，因此可以靈活方便地構(gòu)成適應(yīng)不同要求的微機(jī)系統(tǒng)。圖6.56.5是基是基于于STDSTD總線的微機(jī)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)?？偩€的微機(jī)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。微機(jī)原理及應(yīng)用 CPU板存儲(chǔ)器板功能板1.功能板n圖圖6.5 STD總線微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總線微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 微機(jī)原理及應(yīng)用 （2 2）高可靠性、高抗干擾能力和高信號(hào)質(zhì)量：高可靠性、高抗干擾能力和高信號(hào)質(zhì)量： STD STD總線優(yōu)良的物理特性使之具有抗惡劣環(huán)境的能力。其模塊化小尺寸結(jié)構(gòu)使

17、總線優(yōu)良的物理特性使之具有抗惡劣環(huán)境的能力。其模塊化小尺寸結(jié)構(gòu)使其具有抗沖擊和振動(dòng)的能力，也可以減少自身發(fā)熱產(chǎn)生的問(wèn)題。由于其具有抗沖擊和振動(dòng)的能力，也可以減少自身發(fā)熱產(chǎn)生的問(wèn)題。由于STDSTD總線采用總線采用印刷電路板邊緣做接插件，可防止插件卡反插，引腳彎曲或折斷。同時(shí)印刷電路板邊緣做接插件，可防止插件卡反插，引腳彎曲或折斷。同時(shí)STDSTD總線的總線的結(jié)構(gòu)可使信號(hào)流有序地從總線接口流向用戶接口，提高了信號(hào)的質(zhì)量。結(jié)構(gòu)可使信號(hào)流有序地從總線接口流向用戶接口，提高了信號(hào)的質(zhì)量。微機(jī)原理及應(yīng)用 （3）兼容的結(jié)構(gòu)、配套的產(chǎn)品和齊全的功能：）兼容的結(jié)構(gòu)、配套的產(chǎn)品和齊全的功能： STD總線的兼容式

18、結(jié)構(gòu)可以使總線的兼容式結(jié)構(gòu)可以使8位的位的STD產(chǎn)品與新標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品與新標(biāo)準(zhǔn)的16位或位或32位位STD產(chǎn)品一產(chǎn)品一起工作。起工作。STD總線還支持多處理器系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展和總線還支持多處理器系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展和STD產(chǎn)品的推廣和應(yīng)產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用，其標(biāo)準(zhǔn)插件板的功能不斷增強(qiáng)，配套產(chǎn)品越來(lái)越豐富，給使用帶來(lái)極大方便。用，其標(biāo)準(zhǔn)插件板的功能不斷增強(qiáng)，配套產(chǎn)品越來(lái)越豐富，給使用帶來(lái)極大方便。 微機(jī)原理及應(yīng)用 總線總線名稱名稱引腳數(shù)目引腳數(shù)目適用微機(jī)系統(tǒng)適用微機(jī)系統(tǒng)所屬類型所屬類型 說(shuō)說(shuō) 明明推出年份推出年份RS-23225、9具有相應(yīng)接口具有相應(yīng)接口通信總線通信總線1發(fā)發(fā)1收，單端輸入收，單端

19、輸入1962年推出年推出1969年公布年公布RS-422同上同上具有相應(yīng)接口具有相應(yīng)接口通信總線通信總線1發(fā)發(fā)10收，差分輸入收，差分輸入1977RS-485同上同上具有相應(yīng)接口具有相應(yīng)接口通信總線通信總線1發(fā)發(fā)32收，差分輸入收，差分輸入1983USB4具有相應(yīng)接口具有相應(yīng)接口通信總線通信總線通用串行總線通用串行總線（2信號(hào)、信號(hào)、1電源、電源、1地）地）1996IEEE-48824具有相應(yīng)接口具有相應(yīng)接口通信總線通信總線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)并行接口總線并行接口總線1975年推出年推出1977年公布年公布幾種通信總線的比較幾種通信總線的比較 6.1.4 6.1.4 通信總線通信總線 微機(jī)

20、原理及應(yīng)用 （1 1）RS-232CRS-232C總線總線 RS-232C RS-232C是一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（是一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTEDTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCEDCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是19691969年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIAEIA）從）從CCITTCCITT遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)初制定這一標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備能標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)初制定這一標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備能達(dá)到接插的兼容性，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)只保證硬件兼容而不保證軟件兼容。達(dá)到接插的

21、兼容性，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)只保證硬件兼容而不保證軟件兼容。 RS-232C RS-232C標(biāo)準(zhǔn)包括機(jī)械指標(biāo)和電氣指標(biāo)，其中機(jī)械指標(biāo)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)包括機(jī)械指標(biāo)和電氣指標(biāo)，其中機(jī)械指標(biāo)規(guī)定：RS-232CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)接口通向外部的連接器（插針和插座）是一個(gè)通向外部的連接器（插針和插座）是一個(gè)“D D”型保護(hù)殼型保護(hù)殼2525針插頭。針插頭。 1. RS-232C、RS-422A和和RS-485總線總線 微機(jī)原理及應(yīng)用 12341 31 42 5圖圖6.6 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)25針針“D”型插頭型插頭微機(jī)原理及應(yīng)用 引腳說(shuō) 明縮寫引腳說(shuō) 明縮寫*1保護(hù)地PG14第 二 數(shù) 據(jù)發(fā)送，輸出TXD*2數(shù) 據(jù) 發(fā) 送

22、，輸出TXD*15發(fā) 送 碼 元定時(shí)，輸出*3數(shù) 據(jù) 接 收，輸入RXD16第 二 數(shù) 據(jù)接收，輸入RXD*4請(qǐng) 求 發(fā) 送，輸出RTS*17接 收 碼 元定時(shí)，輸出*5允 許 發(fā) 送，輸入CTS*18未定義*6數(shù) 據(jù) 設(shè) 備準(zhǔn)備好，輸入DSR19第 二 請(qǐng) 求發(fā)送，輸出RTS*7信號(hào)地SG*20數(shù) 據(jù) 終 端準(zhǔn)備好，輸出DTR*8接 收 信 號(hào)檢出，輸入DCD*21信 號(hào) 質(zhì) 量檢測(cè)，輸出9電 流 環(huán) 發(fā)送返回，輸出*22振 鈴 指 示。輸入RI10空備用*23數(shù) 據(jù) 信 號(hào)速率選擇11電 流 環(huán) 發(fā)送數(shù)據(jù)，輸出*24發(fā) 送 信 號(hào)碼元 定 時(shí) ，輸出12第 二 接 收信號(hào) 檢 出 ，輸入D

23、CD25未定義13第 二 允 許發(fā)送，輸入CTS表表6.2 RS-232C總線引腳分配及定義總線引腳分配及定義注：帶注：帶*者為主信道信號(hào)組。者為主信道信號(hào)組。微機(jī)原理及應(yīng)用 信號(hào)線少信號(hào)線少：RS-232C總線共有總線共有25根線，它包括有主副兩個(gè)通道，用它可進(jìn)行雙工通根線，它包括有主副兩個(gè)通道，用它可進(jìn)行雙工通信。實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)只用主信號(hào)通道（即第一通道），并只使用其中幾個(gè)信號(hào)信。實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)只用主信號(hào)通道（即第一通道），并只使用其中幾個(gè)信號(hào)（通常（通常39根線）。根線）。傳輸距離遠(yuǎn)傳輸距離遠(yuǎn)(相對(duì)于并行相對(duì)于并行)：由于：由于RS-232C采用串行傳輸方式，并將采用串行傳輸方式，并

24、將TTL電平轉(zhuǎn)換成電平轉(zhuǎn)換成了了RS-232C電平，在基帶傳輸時(shí)，距離可達(dá)電平，在基帶傳輸時(shí)，距離可達(dá)30m。若是采用光電隔離。若是采用光電隔離20A電流環(huán)傳電流環(huán)傳送，其傳輸距離可達(dá)送，其傳輸距離可達(dá)1000m 。當(dāng)然，如果在串行接口加上調(diào)制解調(diào)器，利用有線、。當(dāng)然，如果在串行接口加上調(diào)制解調(diào)器，利用有線、無(wú)線或光纖進(jìn)行傳送，其距離會(huì)更遠(yuǎn)。無(wú)線或光纖進(jìn)行傳送，其距離會(huì)更遠(yuǎn)。 RS-232C的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)微機(jī)原理及應(yīng)用 可供選擇的傳輸速率多可供選擇的傳輸速率多：RS-232C規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)傳送速率有：規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)傳送速率有：50，75，110，150，300，600，1200，2400，480

25、0，9600，19200波特?？梢造`活地使用于不同速率的設(shè)備。波特?？梢造`活地使用于不同速率的設(shè)備。 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)：RS-232C采用負(fù)邏輯，空載時(shí)以采用負(fù)邏輯，空載時(shí)以+3+25V之間任意電壓表示邏輯之間任意電壓表示邏輯“0”，以，以-3-25V之間任意電壓表示邏輯之間任意電壓表示邏輯“1”，且它是無(wú)間隔不歸零電平傳送，從，且它是無(wú)間隔不歸零電平傳送，從而大大提高了抗干擾能力。而大大提高了抗干擾能力。微機(jī)原理及應(yīng)用 RS-232C總線的功能規(guī)范總線的功能規(guī)范 引腳分配：共有引腳分配：共有25根信號(hào)線，其中，根信號(hào)線，其中，2根地線、根地線、4根數(shù)據(jù)線、根數(shù)據(jù)線、11根控制線、根控

26、制線、3根定時(shí)根定時(shí)線、線、5根備用線。根備用線。引腳信號(hào)說(shuō)明：在引腳信號(hào)說(shuō)明：在RS-232C總線中，在一般的微型計(jì)算機(jī)串行通信中，經(jīng)常使用的總線中，在一般的微型計(jì)算機(jī)串行通信中，經(jīng)常使用的只有以下只有以下9個(gè)信號(hào)線，具體見(jiàn)表個(gè)信號(hào)線，具體見(jiàn)表6.3，它們都是主信道組的信號(hào)線。這，它們都是主信道組的信號(hào)線。這9根引腳分為兩根引腳分為兩類：一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳，另一類是用于調(diào)制解調(diào)器類：一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳，另一類是用于調(diào)制解調(diào)器(MODEM)的控制和反映的控制和反映它的狀態(tài)的引腳。它的狀態(tài)的引腳。 基本的數(shù)據(jù)傳送引腳：基本的數(shù)據(jù)傳送引腳：TXD，RXD，GND（2，3，7號(hào)引腳）是基

27、本數(shù)據(jù)傳送引號(hào)引腳）是基本數(shù)據(jù)傳送引腳。腳。微機(jī)原理及應(yīng)用 引腳號(hào)符號(hào)方向功能2TXD輸出發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD輸入接收數(shù)據(jù)4RTS輸出請(qǐng)求發(fā)送5CTS輸入允許發(fā)送6DSR輸入數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好7GND信號(hào)地8DCD輸入數(shù)據(jù)載波檢測(cè)20DTR輸出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好22RI輸入振鈴指示表表6.3 微型計(jì)算機(jī)通信中常用的微型計(jì)算機(jī)通信中常用的RS-232C接口信號(hào)接口信號(hào)微機(jī)原理及應(yīng)用 DTRDTRRTSRTSDSRCTSDCDRI計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器微機(jī)原理及應(yīng)用 MODEMMODEM的控制和狀態(tài)引腳：的控制和狀態(tài)引腳：DTR DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完畢引腳，用于通知數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完畢引腳，用于通

28、知MODEMMODEM計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備好，可以通信了。計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備好，可以通信了。RTS RTS 為請(qǐng)求發(fā)送引腳，用于通知為請(qǐng)求發(fā)送引腳，用于通知MODEMMODEM計(jì)算機(jī)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。DSR DSR 為數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒引腳，用于通知計(jì)算機(jī)，為數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒引腳，用于通知計(jì)算機(jī)，MODEMMODEM準(zhǔn)備好了。準(zhǔn)備好了。CTS CTS 為允許發(fā)送引腳，用于通知計(jì)算機(jī)為允許發(fā)送引腳，用于通知計(jì)算機(jī)MODEMMODEM可以接收數(shù)據(jù)了。可以接收數(shù)據(jù)了。DCD DCD 為數(shù)據(jù)載體檢測(cè)引腳，用于通知計(jì)算機(jī)為數(shù)據(jù)載體檢測(cè)引腳，用于通知計(jì)算機(jī)MODEMMODEM與電話線另一端的與電話線另

29、一端的MODEMMODEM已經(jīng)建立聯(lián)系。已經(jīng)建立聯(lián)系。RI RI 為振鈴信號(hào)指示引腳，用于通知計(jì)算機(jī)，有來(lái)自電話網(wǎng)的信號(hào)。為振鈴信號(hào)指示引腳，用于通知計(jì)算機(jī)，有來(lái)自電話網(wǎng)的信號(hào)。微機(jī)原理及應(yīng)用 表表6.4 RS-232C總線的電氣規(guī)范總線的電氣規(guī)范 微機(jī)原理及應(yīng)用 RS-232C RS-232C電平與電平與TTLTTL電平之間的轉(zhuǎn)換電平之間的轉(zhuǎn)換 由于由于RS-232CRS-232C使用非常廣泛，許多半導(dǎo)體廠家都生產(chǎn)專用于使用非常廣泛，許多半導(dǎo)體廠家都生產(chǎn)專用于TTLTTL電平與電平與RS-232CRS-232C電平電平的專用轉(zhuǎn)換芯片。常用于將的專用轉(zhuǎn)換芯片。常用于將TTLTTL電平轉(zhuǎn)換為電平

30、轉(zhuǎn)換為RS-232CRS-232C電平的芯片，除電平的芯片，除MC1488 MC1488 外還有外還有7518875188，7515075150等，用于將等，用于將RS-232CRS-232C電平轉(zhuǎn)換為電平轉(zhuǎn)換為TTLTTL電平的除電平的除MC1489MC1489外還有外還有7518975189，7515475154等。采用等。采用MC1488MC1488和和MC1489MC1489進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的原理如圖進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的原理如圖6.76.7所示。所示。微機(jī)原理及應(yīng)用 RS-232C總線接口幾種常用的連接方法總線接口幾種常用的連接方法利用利用RS-232C總線接口，可以實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)之間、微型計(jì)算

31、機(jī)與其他具有總線接口，可以實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)之間、微型計(jì)算機(jī)與其他具有RS-232C接口的設(shè)備之間相連接。常用的連接方法如圖接口的設(shè)備之間相連接。常用的連接方法如圖6.8所示。其中，下頁(yè)圖所示。其中，下頁(yè)圖6.8(a)、(b)連連線比較簡(jiǎn)單線比較簡(jiǎn)單,可以利用查尋或中斷方式實(shí)現(xiàn)他們之間的通信?？梢岳貌閷せ蛑袛喾绞綄?shí)現(xiàn)他們之間的通信。微機(jī)原理及應(yīng)用 傳輸線驅(qū)動(dòng)器1489RS-232C入TTL輸入TTL輸出傳輸線驅(qū)動(dòng)器RS-232C出信號(hào)地TxDRxDUART接口327采用采用MC1488和和MC1489的電平轉(zhuǎn)換原理的電平轉(zhuǎn)換原理14881489微機(jī)原理及應(yīng)用 433333322222277772

32、3111111888844556620202222222266204455計(jì)算機(jī)或其他外設(shè)計(jì)算機(jī)或其他外設(shè)計(jì)算機(jī)或其他外設(shè)MODEN(a)(b)(c)(d)67PC機(jī)PC機(jī)PC機(jī)PC機(jī)2020202763455幾種常用的幾種常用的RS-232C接口連接方法接口連接方法 微機(jī)原理及應(yīng)用 T T LT T LM C 3 4 8 7 AM C 3 4 8 8R S - 4 2 2 ARS-422ARS-422A采用平衡輸出的發(fā)送器，差分輸入的接收器。采用平衡輸出的發(fā)送器，差分輸入的接收器。圖圖6.9 RS-422A的平衡輸出和差分輸入的平衡輸出和差分輸入（2）RS-422A總線總線 微機(jī)原理及應(yīng)用

33、發(fā)送器有兩根輸出線，當(dāng)一條線向高電平跳變的同時(shí)，另一條輸出線向低電平發(fā)送器有兩根輸出線，當(dāng)一條線向高電平跳變的同時(shí)，另一條輸出線向低電平跳變，線之間的電壓極性因此翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。在跳變，線之間的電壓極性因此翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。在RS-422A線路中發(fā)送信號(hào)要用兩條線，線路中發(fā)送信號(hào)要用兩條線，接收信號(hào)也要用兩條線，對(duì)于雙工通信，至少要有接收信號(hào)也要用兩條線，對(duì)于雙工通信，至少要有4根線。由于根線。由于RS-422A線路是完全線路是完全平衡的，一般情況下，平衡的，一般情況下，RS-422A線路不使用公共地線。這使得通信雙方由于地電位線路不使用公共地線。這使得通信雙方由于地電位不同而對(duì)通信線路產(chǎn)生的干擾減至最小。

34、雙方地電位不同產(chǎn)生的信號(hào)成為共模干擾不同而對(duì)通信線路產(chǎn)生的干擾減至最小。雙方地電位不同產(chǎn)生的信號(hào)成為共模干擾會(huì)被差分接收器濾波掉，而這種干擾卻能使會(huì)被差分接收器濾波掉，而這種干擾卻能使RS-232C的線路產(chǎn)生錯(cuò)誤。的線路產(chǎn)生錯(cuò)誤。 微機(jī)原理及應(yīng)用 使用接口電路進(jìn)行全雙工通信，需要兩對(duì)線或使用接口電路進(jìn)行全雙工通信，需要兩對(duì)線或4條線，使線路成本增加。條線，使線路成本增加。RS-485適用于收發(fā)雙方共用一對(duì)線進(jìn)行通信，也適用于多個(gè)點(diǎn)之間共用一對(duì)線路進(jìn)行適用于收發(fā)雙方共用一對(duì)線進(jìn)行通信，也適用于多個(gè)點(diǎn)之間共用一對(duì)線路進(jìn)行總線方式聯(lián)網(wǎng)，通信只是半雙工的，線路如圖總線方式聯(lián)網(wǎng)，通信只是半雙工的，線路如

35、圖6.11 。 由于共用一條線路，任何時(shí)刻，只允許有一個(gè)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，其它發(fā)送器必由于共用一條線路，任何時(shí)刻，只允許有一個(gè)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，其它發(fā)送器必須處于關(guān)閉（高阻）狀態(tài)，這是通過(guò)發(fā)送器芯片上的發(fā)送允許端控制的。例如，當(dāng)須處于關(guān)閉（高阻）狀態(tài)，這是通過(guò)發(fā)送器芯片上的發(fā)送允許端控制的。例如，當(dāng)該端為高電平時(shí)，發(fā)送器可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而為低電平時(shí)，發(fā)送器的兩個(gè)輸出端都呈該端為高電平時(shí)，發(fā)送器可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而為低電平時(shí)，發(fā)送器的兩個(gè)輸出端都呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，好象從線路上脫開一樣?，F(xiàn)高阻狀態(tài)，好象從線路上脫開一樣。（3） RS-485總線總線微機(jī)原理及應(yīng)用 發(fā)送控制發(fā)送接收發(fā)送控制發(fā)送接收接收發(fā)送發(fā)送控制

36、圖圖6.11 用用RS-485實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)間的總線方式聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)間的總線方式聯(lián)網(wǎng) 微機(jī)原理及應(yīng)用 2.IEEE-4882.IEEE-488總線總線 IEEE 488是一種并行的外總線，它同時(shí)使用了是一種并行的外總線，它同時(shí)使用了IEEE-448，IEC-IB(IEC接口接口總線總線)，HP-IB(HP接口總線接口總線)或或GP-IB(通用接口總線通用接口總線)多種名稱。由于多種名稱。由于IEEE-448總總線的推出，使得當(dāng)用線的推出，使得當(dāng)用IEEE-448標(biāo)準(zhǔn)建立一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，不要再加標(biāo)準(zhǔn)建立一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，不要再加一大堆復(fù)雜的控制電路，一大堆復(fù)雜的控制電路，IE

37、EE-488系統(tǒng)以機(jī)架層疊式智能儀器為主要器件，構(gòu)成開系統(tǒng)以機(jī)架層疊式智能儀器為主要器件，構(gòu)成開放式的積木測(cè)試系統(tǒng)，因此放式的積木測(cè)試系統(tǒng)，因此IEEE-488總線是當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線之一?？偩€是當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線之一。 微機(jī)原理及應(yīng)用 （1）IEEE-488總線使用的約定總線使用的約定數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率1MB/S。連接在總線上的設(shè)備連接在總線上的設(shè)備(包括作為主控器的微型機(jī)包括作為主控器的微型機(jī))15個(gè)。個(gè)。設(shè)備間的最大距離設(shè)備間的最大距離20M。 整個(gè)系統(tǒng)的電纜總長(zhǎng)度整個(gè)系統(tǒng)的電纜總長(zhǎng)度220M220M，若電纜長(zhǎng)度超過(guò)，若電纜長(zhǎng)度超過(guò)220M220M，則會(huì)因延

38、時(shí)而改變定時(shí)，則會(huì)因延時(shí)而改變定時(shí)關(guān)系，從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)制解調(diào)器。關(guān)系，從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)制解調(diào)器。所有數(shù)字交換都必須是數(shù)字化的。所有數(shù)字交換都必須是數(shù)字化的?？偩€規(guī)定使用總線規(guī)定使用2424線的組合插頭座，并且采用負(fù)邏輯，即用小于線的組合插頭座，并且采用負(fù)邏輯，即用小于0.8V0.8V的電平表示邏的電平表示邏輯輯“1 1”；用大于；用大于2V2V的電平表示邏輯的電平表示邏輯“0 0”。微機(jī)原理及應(yīng)用 （2）系統(tǒng)上設(shè)備的工作方式）系統(tǒng)上設(shè)備的工作方式“聽者聽者”方式：這是一種接收器，它在數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù)，一個(gè)系統(tǒng)在同一時(shí)方式：這是一種接收器，它在數(shù)據(jù)總線

39、上接收數(shù)據(jù)，一個(gè)系統(tǒng)在同一時(shí)刻，可以有兩個(gè)以上的刻，可以有兩個(gè)以上的“聽者聽者”在工作。在工作?！爸v者講者”方式：這是一種發(fā)送器，一個(gè)系統(tǒng)可以有兩個(gè)以上的方式：這是一種發(fā)送器，一個(gè)系統(tǒng)可以有兩個(gè)以上的“講者講者”但任一時(shí)但任一時(shí)刻只能有一個(gè)講者在工作?？讨荒苡幸粋€(gè)講者在工作?！翱卣呖卣摺狈绞剑哼@是一種向其他設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備，例如對(duì)其他設(shè)備尋址，或方式：這是一種向其他設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備，例如對(duì)其他設(shè)備尋址，或允許允許“講者講者”使用總線。任一時(shí)刻只能有一個(gè)控者。使用總線。任一時(shí)刻只能有一個(gè)控者。微機(jī)原理及應(yīng)用 微 處理 器設(shè) 備 1設(shè) 備 3設(shè) 備 2設(shè) 備 6設(shè) 備 7設(shè) 備 4設(shè) 備 5I

40、EEE488總 線圖圖6.12 IEEE-448 IEEE-448總線接口結(jié)構(gòu)總線接口結(jié)構(gòu)微機(jī)原理及應(yīng)用 引 腳符 號(hào)說(shuō) 明引 腳符 號(hào)說(shuō) 明1D013D42D114D53D215D64D316D75EOI結(jié)束或未識(shí)別線17REN遠(yuǎn)程控制6DAV數(shù)據(jù)有效線18GND7NRFD未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線19GND8NDAC數(shù)據(jù)未接收完畢線20GND9IFC接口清零線21GND10SRQ服務(wù)請(qǐng)求線22GND11ATN監(jiān)視線23GND12GND機(jī)殼地24GND低4位數(shù)據(jù)線高4位數(shù)據(jù)線地（3）IEEE-488總線信號(hào)定義說(shuō)明總線信號(hào)定義說(shuō)明微機(jī)原理及應(yīng)用 IEEE-488IEEE-488的信號(hào)線除的信號(hào)線除8

41、 8條地線外，有以下信號(hào)線。條地線外，有以下信號(hào)線。D7D7D0D0數(shù)據(jù)總線：這是數(shù)據(jù)總線：這是8 8條雙向數(shù)據(jù)線，除了用于傳送數(shù)據(jù)外，還用于條雙向數(shù)據(jù)線，除了用于傳送數(shù)據(jù)外，還用于“聽聽”、“講講”方式的設(shè)置，以及設(shè)備地址和設(shè)備控制信息的傳送。方式的設(shè)置，以及設(shè)備地址和設(shè)備控制信息的傳送。字節(jié)傳送控制線：在字節(jié)傳送控制線：在IEEE-488IEEE-488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步握手（掛鉤）聯(lián)絡(luò)方總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步握手（掛鉤）聯(lián)絡(luò)方式。即用式。即用 DAVDAV，NRFDNRFD和和NDAC 3NDAC 3根線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。根線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。微機(jī)原理及應(yīng)用 DA V（DATA A V AI

42、BLE）數(shù)據(jù)有效線。當(dāng)由發(fā)送器控制的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效數(shù)據(jù)有效線。當(dāng)由發(fā)送器控制的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效時(shí)，發(fā)送器置時(shí)，發(fā)送器置DA V低電平（邏輯低電平（邏輯1），指示接受器可以從總線上接收數(shù)據(jù)。），指示接受器可以從總線上接收數(shù)據(jù)。NRFD（NOT READY FOR DATA）未準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)線，只要連接在總線上被未準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)線，只要連接在總線上被指定為接收器中的設(shè)備，尚有一個(gè)未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，接收器就置指定為接收器中的設(shè)備，尚有一個(gè)未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，接收器就置NRFD線為低電平，線為低電平，示意發(fā)送器不要發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)所有接收器都準(zhǔn)備好時(shí)，示意發(fā)送器不要發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)所有接收器都準(zhǔn)備好時(shí)

43、，NRFD變?yōu)楦唠娖?。變?yōu)楦唠娖?。微機(jī)原理及應(yīng)用 NDAC（Not Data Accepted）未接收完數(shù)據(jù)，當(dāng)總線上被指定為接收器的設(shè)未接收完數(shù)據(jù)，當(dāng)總線上被指定為接收器的設(shè)備，有任何一個(gè)未接收完數(shù)據(jù)，它就置備，有任何一個(gè)未接收完數(shù)據(jù)，它就置NDAC線為低電平，示意發(fā)送器不要撤消當(dāng)線為低電平，示意發(fā)送器不要撤消當(dāng)前數(shù)據(jù)。只有當(dāng)所有接收器都接收完數(shù)據(jù)后，此信號(hào)才變?yōu)楦唠娖?。前?shù)據(jù)。只有當(dāng)所有接收器都接收完數(shù)據(jù)后，此信號(hào)才變?yōu)楦唠娖健．?dāng)當(dāng)ATN=“1”時(shí)，表示數(shù)據(jù)線上傳送的是地址或命令，這時(shí)只有控制器能發(fā)送信息，時(shí)，表示數(shù)據(jù)線上傳送的是地址或命令，這時(shí)只有控制器能發(fā)送信息，其它設(shè)備都只能接收信息

44、并作出解釋。其它設(shè)備都只能接收信息并作出解釋。當(dāng)當(dāng)ATN=“0”時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)。時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)。微機(jī)原理及應(yīng)用 EOI（End or Identify）結(jié)束或識(shí)別線。該線與結(jié)束或識(shí)別線。該線與ATN線一起指示是數(shù)據(jù)傳送線一起指示是數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，還是用來(lái)識(shí)別一個(gè)具體設(shè)備。當(dāng)結(jié)束，還是用來(lái)識(shí)別一個(gè)具體設(shè)備。當(dāng)ATN=“0”時(shí)，這是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)傳送時(shí)，這是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)傳送完最后一個(gè)字節(jié)使完最后一個(gè)字節(jié)使EOI=“1”，表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，當(dāng)，表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，當(dāng)ATN=“1”，若，若EOI=“1”時(shí)，則表示數(shù)據(jù)總線上是設(shè)備識(shí)別信息，即可得到請(qǐng)求得到的設(shè)備編碼。時(shí)

45、，則表示數(shù)據(jù)總線上是設(shè)備識(shí)別信息，即可得到請(qǐng)求得到的設(shè)備編碼。微機(jī)原理及應(yīng)用 （4）IEEE- 488 總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序 1253910118674D7D0DAVNRFDNDAC下一節(jié)圖圖6.13 IEEE488總線總線3線握手時(shí)序圖線握手時(shí)序圖 IEEE-488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步方式，即每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)都要利用總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步方式，即每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)都要利用DAV，NRFD和和NDAC 3條信號(hào)線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序如圖條信號(hào)線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序如圖6.13所示。所示。 微機(jī)原理及應(yīng)用 REN（remote Enable）遠(yuǎn)程控制線。該信號(hào)遠(yuǎn)程

46、控制線。該信號(hào)為低電平時(shí)，系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，設(shè)備面板開關(guān)、為低電平時(shí)，系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，設(shè)備面板開關(guān)、按鍵均不起作用；若該信號(hào)為高電平，則遠(yuǎn)程控制不按鍵均不起作用；若該信號(hào)為高電平，則遠(yuǎn)程控制不起作用，本地面板控制開關(guān)、按鍵起作用。起作用，本地面板控制開關(guān)、按鍵起作用。微機(jī)原理及應(yīng)用 SCSI是是small computer system interface的縮寫，的縮寫，即小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口。它用于計(jì)算機(jī)與磁帶機(jī)、軟即小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口。它用于計(jì)算機(jī)與磁帶機(jī)、軟磁盤機(jī)、硬磁盤機(jī)、磁盤機(jī)、硬磁盤機(jī)、CD-ROM、掃描儀、通信設(shè)備及、掃描儀、通信設(shè)備及打印機(jī)等外部設(shè)備的連接。目前廣泛應(yīng)用

47、于微型計(jì)算打印機(jī)等外部設(shè)備的連接。目前廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)中主機(jī)與硬磁盤、光盤的連接，成為最重要、最有機(jī)中主機(jī)與硬磁盤、光盤的連接，成為最重要、最有潛力的新的總線標(biāo)準(zhǔn)。潛力的新的總線標(biāo)準(zhǔn)。另外另外: 還有還有SCSI總線、總線、AGP總線等總線等 AGP是是Accelerated Graphic Port的縮寫，即圖形加速接口，是專用的圖形的縮寫，即圖形加速接口，是專用的圖形總線，它只用于微機(jī)上的總線，它只用于微機(jī)上的AGP顯示卡。顯示卡。微機(jī)原理及應(yīng)用 6.2 6.2 I/O I/O 接口基礎(chǔ)接口基礎(chǔ) 6.2.1 微機(jī)接口基本概念微機(jī)接口基本概念 1.接口與接口技術(shù)接口與接口技術(shù)接口的定義接

48、口的定義: : “接口接口”是微處理器是微處理器CPU與外界的連接部件（電路）。與外界的連接部件（電路）。接口技術(shù)的研究對(duì)象：接口技術(shù)的研究對(duì)象：“接口技術(shù)接口技術(shù)”是研究是研究CPU如何與外部世界進(jìn)行最佳耦如何與外部世界進(jìn)行最佳耦合與匹配，以實(shí)現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)。合與匹配，以實(shí)現(xiàn)雙方高效、可靠地交換信息的一門技術(shù)。微機(jī)原理及應(yīng)用 2.為什么要用接口電路為什么要用接口電路 輸入輸入/輸出（輸出（Input/Output）是計(jì)算機(jī)與外部世界交換信息所必需的手段。）是計(jì)算機(jī)與外部世界交換信息所必需的手段。一方面，程序、數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)物理量等要通過(guò)輸入設(shè)備送給計(jì)算機(jī)；另一方面，一方面，

49、程序、數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)物理量等要通過(guò)輸入設(shè)備送給計(jì)算機(jī)；另一方面，計(jì)算機(jī)運(yùn)行的結(jié)果和各種控制信號(hào)要通過(guò)輸出設(shè)備（輸入計(jì)算機(jī)運(yùn)行的結(jié)果和各種控制信號(hào)要通過(guò)輸出設(shè)備（輸入/輸出設(shè)備以下簡(jiǎn)稱輸出設(shè)備以下簡(jiǎn)稱外設(shè)）進(jìn)行顯示、打印或?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制等。計(jì)算機(jī)的外設(shè)有機(jī)械式、電子式、外設(shè)）進(jìn)行顯示、打印或?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制等。計(jì)算機(jī)的外設(shè)有機(jī)械式、電子式、機(jī)電式等。機(jī)電式等。微機(jī)原理及應(yīng)用 （1）數(shù)據(jù)信息）數(shù)據(jù)信息 數(shù)據(jù)信息是指數(shù)據(jù)信息是指CPU與外設(shè)之間要傳送的數(shù)據(jù)本身。其形式有三種：與外設(shè)之間要傳送的數(shù)據(jù)本身。其形式有三種：數(shù)字量數(shù)字量：常以：常以8位或位或16位的二進(jìn)制或位的二進(jìn)制或ASC碼形式傳輸。碼形式傳輸。

50、模擬量模擬量：模擬的電壓或電流，甚至非電量：模擬的電壓或電流，甚至非電量(如：溫度、壓力、流量等如：溫度、壓力、流量等)，需經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換，需經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的電信號(hào)，再經(jīng)成連續(xù)變化的電信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量形式傳輸。轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量形式傳輸。開關(guān)量開關(guān)量：通常用于表示兩種狀態(tài)：通常用于表示兩種狀態(tài)“0”和和“1”，如開關(guān)的通，如開關(guān)的通/斷，電機(jī)的轉(zhuǎn)斷，電機(jī)的轉(zhuǎn)/停，閥門停，閥門的開的開/關(guān)等。關(guān)等。 3.接口電路的組成及其傳遞的信息接口電路的組成及其傳遞的信息 為了完成為了完成CPU與外設(shè)之間的信息交換，通常在接口部件中需要傳輸三種信與外設(shè)之間的信息交換，通常在接口部件中需要

51、傳輸三種信息。息。微機(jī)原理及應(yīng)用 （2）狀態(tài)信息）狀態(tài)信息 為實(shí)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)配合工作，與外設(shè)配合工作，CPU需要了解外設(shè)所處的現(xiàn)行狀態(tài)，如打印機(jī)是需要了解外設(shè)所處的現(xiàn)行狀態(tài)，如打印機(jī)是否忙（否忙（BUSY），輸入設(shè)備是否準(zhǔn)備好（），輸入設(shè)備是否準(zhǔn)備好（READY），用于表示外設(shè)工作狀態(tài)的信號(hào)），用于表示外設(shè)工作狀態(tài)的信號(hào)叫狀態(tài)信息，它是由外設(shè)通過(guò)接口傳遞到叫狀態(tài)信息，它是由外設(shè)通過(guò)接口傳遞到CPU的。的。（3）控制信息）控制信息 在在CPU與外設(shè)的信息傳送過(guò)程中，需要向外設(shè)發(fā)出控制命令，這些控制信號(hào)由與外設(shè)的信息傳送過(guò)程中，需要向外設(shè)發(fā)出控制命令，這些控制信號(hào)由CPU發(fā)給接口電路，經(jīng)接

52、口電路解釋并做適當(dāng)變換后（若需要的話），去控制外設(shè)發(fā)給接口電路，經(jīng)接口電路解釋并做適當(dāng)變換后（若需要的話），去控制外設(shè)的動(dòng)作。的動(dòng)作。微機(jī)原理及應(yīng)用 圖圖6.14 接口電路的典型結(jié)構(gòu)接口電路的典型結(jié)構(gòu)總線驅(qū)動(dòng)接口電路數(shù)據(jù)寄存器狀態(tài)寄存器寄存器控制地址譯碼控制邏輯外部設(shè)備接一側(cè)接外設(shè)一側(cè)微機(jī)原理及應(yīng)用 4.接口的作用和特點(diǎn)接口的作用和特點(diǎn)（1）接口的作用接口的作用 主要負(fù)責(zé)接收、解釋并執(zhí)行主要負(fù)責(zé)接收、解釋并執(zhí)行CPU發(fā)出的命令，傳送外設(shè)的狀態(tài)，以及雙方的數(shù)發(fā)出的命令，傳送外設(shè)的狀態(tài)，以及雙方的數(shù)據(jù)傳輸。管理雙方的工作邏輯、協(xié)調(diào)它們的工作時(shí)序。據(jù)傳輸。管理雙方的工作邏輯、協(xié)調(diào)它們的工作時(shí)序。微機(jī)

53、原理及應(yīng)用 （2）接口的功能特點(diǎn)）接口的功能特點(diǎn) 按按CPU與外界交換信息的要求，一般來(lái)講，接口部件應(yīng)具有如下功能特點(diǎn)：與外界交換信息的要求，一般來(lái)講，接口部件應(yīng)具有如下功能特點(diǎn)：數(shù)據(jù)緩沖功能數(shù)據(jù)緩沖功能 接口中一般都設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器或鎖存器，以解決高速接口中一般都設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器或鎖存器，以解決高速CPU和低速外設(shè)之間的矛和低速外設(shè)之間的矛盾，避免丟失數(shù)據(jù)。另外，這些鎖存器常常有驅(qū)動(dòng)作用。盾，避免丟失數(shù)據(jù)。另外，這些鎖存器常常有驅(qū)動(dòng)作用。微機(jī)原理及應(yīng)用 設(shè)備選擇功能設(shè)備選擇功能微機(jī)系統(tǒng)中通常都有多臺(tái)外設(shè)，而微機(jī)系統(tǒng)中通常都有多臺(tái)外設(shè)，而CPU在同一時(shí)間里只能與一臺(tái)外設(shè)交換信息，這在同一時(shí)間里只能

54、與一臺(tái)外設(shè)交換信息，這就要借助于接口的地址譯碼對(duì)外設(shè)進(jìn)行尋址。高位地址用于芯片（電路）選擇，低位就要借助于接口的地址譯碼對(duì)外設(shè)進(jìn)行尋址。高位地址用于芯片（電路）選擇，低位地址用于選擇接口芯片（電路）內(nèi)部寄存器或鎖存器，從而選定需要與地址用于選擇接口芯片（電路）內(nèi)部寄存器或鎖存器，從而選定需要與CPU交換信交換信息的外設(shè)。息的外設(shè)。 信號(hào)轉(zhuǎn)換功能信號(hào)轉(zhuǎn)換功能 由于外設(shè)所能提供和所需要的各種信號(hào)常常與微機(jī)總線信號(hào)不兼容，因此信號(hào)變由于外設(shè)所能提供和所需要的各種信號(hào)常常與微機(jī)總線信號(hào)不兼容，因此信號(hào)變換就不可避免，它是接口設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要方面。換就不可避免，它是接口設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要方面。微機(jī)原理及應(yīng)

55、用 接受、解釋并執(zhí)行接受、解釋并執(zhí)行CPU命令的功能命令的功能 CPU發(fā)往外設(shè)的各種命令都是以代碼形式先發(fā)到接口電路，再由接口電路解釋后，發(fā)往外設(shè)的各種命令都是以代碼形式先發(fā)到接口電路，再由接口電路解釋后，形成一系列控制信號(hào)送往外設(shè)（被控對(duì)象）的。形成一系列控制信號(hào)送往外設(shè)（被控對(duì)象）的。 中斷管理功能中斷管理功能 當(dāng)外設(shè)需要及時(shí)得到當(dāng)外設(shè)需要及時(shí)得到CPU的服務(wù)，例如，在出現(xiàn)故障而要求的服務(wù)，例如，在出現(xiàn)故障而要求CPU進(jìn)行刻不容緩的進(jìn)行刻不容緩的處理時(shí)，就應(yīng)在接口中設(shè)置中斷控制邏輯，由它完成向處理時(shí)，就應(yīng)在接口中設(shè)置中斷控制邏輯，由它完成向CPU提出中斷請(qǐng)求，進(jìn)行中提出中斷請(qǐng)求，進(jìn)行中斷優(yōu)

56、先級(jí)排隊(duì)，接收中斷響應(yīng)信號(hào)以及向斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)，接收中斷響應(yīng)信號(hào)以及向CPU提供中斷類型或中斷向量等有關(guān)中斷提供中斷類型或中斷向量等有關(guān)中斷事務(wù)工作。事務(wù)工作。微機(jī)原理及應(yīng)用 可編程功能可編程功能 為使接口具有較強(qiáng)的通用性、靈活性和可擴(kuò)充性，現(xiàn)在的接口芯片多數(shù)都是可編為使接口具有較強(qiáng)的通用性、靈活性和可擴(kuò)充性，現(xiàn)在的接口芯片多數(shù)都是可編程的，這樣在不改變硬件的條件下，只改變驅(qū)動(dòng)程序就可改變接口的工作方式和功程的，這樣在不改變硬件的條件下，只改變驅(qū)動(dòng)程序就可改變接口的工作方式和功能，以適應(yīng)不同的用途。能，以適應(yīng)不同的用途。微機(jī)原理及應(yīng)用 （3）CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式

57、 程序控制方式程序控制方式 分為無(wú)條件傳送方式和條件傳送方式。分為無(wú)條件傳送方式和條件傳送方式。 無(wú)條件傳送方式無(wú)條件傳送方式(又稱同步傳送方式又稱同步傳送方式)。其具體方法是：在程序中的適當(dāng)位置直接。其具體方法是：在程序中的適當(dāng)位置直接插入插入I/O指令，以完成數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式中，指令，以完成數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式中，CPU始終認(rèn)為外設(shè)是準(zhǔn)備好的。始終認(rèn)為外設(shè)是準(zhǔn)備好的。 微機(jī)原理及應(yīng)用 條件傳送方式條件傳送方式(又稱查詢傳送方式又稱查詢傳送方式)。其實(shí)現(xiàn)方法是：在每次執(zhí)行。其實(shí)現(xiàn)方法是：在每次執(zhí)行I/O操作之前，操作之前，CPU先查詢外設(shè)的狀態(tài)，當(dāng)外部設(shè)備準(zhǔn)備好時(shí)才執(zhí)行先查詢外設(shè)的狀

58、態(tài)，當(dāng)外部設(shè)備準(zhǔn)備好時(shí)才執(zhí)行I/O指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。這種傳指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。這種傳送方式有效地解決了無(wú)條件傳送方式難以保證送方式有效地解決了無(wú)條件傳送方式難以保證CPU與外設(shè)同步動(dòng)作的問(wèn)題，但其傳與外設(shè)同步動(dòng)作的問(wèn)題，但其傳輸速度慢，輸速度慢，CPU工作效率低，因?yàn)楣ぷ餍实?，因?yàn)镃PU將花費(fèi)絕大部分時(shí)間去查詢外設(shè)的狀態(tài)。將花費(fèi)絕大部分時(shí)間去查詢外設(shè)的狀態(tài)。 程序控制方式的具體實(shí)例參見(jiàn)可編程并行接口芯片程序控制方式的具體實(shí)例參見(jiàn)可編程并行接口芯片8255A的應(yīng)用。的應(yīng)用。微機(jī)原理及應(yīng)用 中斷傳送方式中斷傳送方式 為了提高為了提高CPU的效率，使系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)處理能力，可采用中斷傳送方式進(jìn)行的效率

59、，使系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)處理能力，可采用中斷傳送方式進(jìn)行CPU與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送。具體過(guò)程為：當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過(guò)接口與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送。具體過(guò)程為：當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過(guò)接口向向CPU提出中斷請(qǐng)求，提出中斷請(qǐng)求，CPU在滿足響應(yīng)中斷的條件下，向接口發(fā)出中斷響應(yīng)（回答）在滿足響應(yīng)中斷的條件下，向接口發(fā)出中斷響應(yīng)（回答）信號(hào)，然后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成數(shù)據(jù)傳送。這種方式可使信號(hào)，然后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成數(shù)據(jù)傳送。這種方式可使CPU與外設(shè)并行工作，與外設(shè)并行工作，從而大大提高了從而大大提高了CPU的工作效率。關(guān)于詳細(xì)的中斷處理過(guò)程參見(jiàn)中斷技術(shù)一章。的工作效率。關(guān)于詳細(xì)的中斷處理過(guò)程

60、參見(jiàn)中斷技術(shù)一章。微機(jī)原理及應(yīng)用 DMA傳送方式（直接存儲(chǔ)器存取方式）傳送方式（直接存儲(chǔ)器存取方式） 在中斷傳送方式中，每傳送一次數(shù)據(jù)，在中斷傳送方式中，每傳送一次數(shù)據(jù)，CPU就要執(zhí)行一些附加的保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)、就要執(zhí)行一些附加的保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和斷點(diǎn)的指令。因此不能從根本上提高恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和斷點(diǎn)的指令。因此不能從根本上提高CPU的效率，且不能成塊傳送數(shù)據(jù)。的效率，且不能成塊傳送數(shù)據(jù)。微機(jī)原理及應(yīng)用 無(wú)條件傳送：傳送之前不查詢外設(shè)狀態(tài)無(wú)條件傳送：傳送之前不查詢外設(shè)狀態(tài) 程序控制方式程序控制方式 查詢傳送：傳送之前查詢外設(shè)狀態(tài)查詢傳送：傳送之前查詢外設(shè)狀態(tài) 中斷方式：外設(shè)準(zhǔn)備好后向中斷方式：外