西安交通大学：《微型计算机硬件技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 总线线驱动与接口（主讲：桂小林）

第3章总线线驱动与接口 桂小林 西安交通大学 甲计算以专件售M 2021/2/4 微型计算机 接口技术 西安交通大学计算机系桂小林制作

西安交通大学计算机系桂小林制作 1 第3章 总线线驱动与接口 桂小林 西安交通大学 2021/2/4

目录 31总线技术概述 3.2总线驱动与控制 33系统总线 34外部总线(通信总线) 35单片机常用接口总线 甲计算以专件售M 微型计算机如 接口技术 西安交通大学计算机系桂小林制作

西安交通大学计算机系桂小林制作 2 目录 ◼ 3.1 总线技术概述 ◼ 3.2 总线驱动与控制 ◼ 3.3 系统总线 ◼ 3.4 外部总线（通信总线） ◼ 3.5 单片机常用接口总线

3.1总线技术概述 ■总线的概念与分类:片内总线、片间总线、系统总 线和通信总线。 片内总线是指连接集成电路芯片内部各功能单元的信息通 路 片间总线是芯片引出的总线,用来实现一个电路板内芯片 与芯片间的互联。片间总线又称为板内总线、元件级总线 芯片间总线。 系统总线是指连接微处理器、主存储器和I/o接口等系统 部件的一组公共信息通路。系统总线又称为板级总线、板 间总线或内总线。 逼信总线又称为I/0总线或外总线,是指连接微型计算机 主机与I/0设备、仪器仪表,甚至其它微型计算机的总线。 西安交通大学计算机系桂小林制作 3

西安交通大学计算机系桂小林制作 3 3.1 总线技术概述 ◼ 总线的概念与分类 ：片内总线、片间总线、系统总 线和通信总线。 ◼ 片内总线是指连接集成电路芯片内部各功能单元的信息通 路， ◼ 片间总线是芯片引出的总线，用来实现一个电路板内芯片 与芯片间的互联。片间总线又称为板内总线、元件级总线、 芯片间总线。 ◼ 系统总线是指连接微处理器、主存储器和I/O接口等系统 部件的一组公共信息通路。系统总线又称为板级总线、板 间总线或内总线。 ◼ 通信总线又称为I/O总线或外总线，是指连接微型计算机 主机与I/O设备、仪器仪表，甚至其它微型计算机的总线

总线的特性(总线标准化) ■物理特性也称机械特性,是指总线的物理形态和布 局、机械连接性能等, 功能特性是指总线中各个信号线的功能,比如地址 总线传送地址信息,数据总线传送数据信息,而控 制总线既传送各种控制信息 电气特性是指信号的传递方向、工作电平、负载能 力的最大额定值等。 时间特性(即过程特性)定义每根线在什么时间有 效,即总线上各信号有效的时序关系,一般用信号 时序图来描述。 西安交通大学计算机系桂小林制作 4

西安交通大学计算机系桂小林制作 4 总线的特性（总线标准化） ◼ 物理特性也称机械特性，是指总线的物理形态和布 局、机械连接性能等， ◼ 功能特性是指总线中各个信号线的功能，比如地址 总线传送地址信息，数据总线传送数据信息，而控 制总线既传送各种控制信息 ◼ 电气特性是指信号的传递方向、工作电平、负载能 力的最大额定值等。 ◼ 时间特性（即过程特性）定义每根线在什么时间有 效，即总线上各信号有效的时序关系，一般用信号 时序图来描述

总线的性能指标 ■总线的带宽指的是单位时间内总线上可传送的数据 量,即每秒钟传送多少字节。与总线带宽密切相关 的两个概念是总线的位宽和总线的工作频率。 ■总线的位宽指的是总线能同时传送的数据位数,即 8位、16位、32位、64位等总线宽度的概念。在工 作频率一定的条件下,总线的带宽与总线的位宽成 正比。 ■总线的工作频率也称为总线的时钟频率,以MHz为 单位。它是指用于协调总线上的各种操作的时钟信 号的频率。工作频率越高则总线工作速度越快,也 即总线带宽越宽 西安交通大学计算机系桂小林制作 5

西安交通大学计算机系桂小林制作 5 总线的性能指标 ◼ 总线的带宽指的是单位时间内总线上可传送的数据 量，即每秒钟传送多少字节。与总线带宽密切相关 的两个概念是总线的位宽和总线的工作频率。 ◼ 总线的位宽指的是总线能同时传送的数据位数，即 8位、16位、32位、64位等总线宽度的概念。在工 作频率一定的条件下，总线的带宽与总线的位宽成 正比。 ◼ 总线的工作频率也称为总线的时钟频率，以MHz为 单位。它是指用于协调总线上的各种操作的时钟信 号的频率。工作频率越高则总线工作速度越快，也 即总线带宽越宽

3.2总线驱动与控制 ■总线竞争是指同一时刻有两个或两个以上部件向总 线传送信息。 总线负载: 直流负载:某个集成电路芯片的驱动能力是指该芯片在规 定的性能下向下一级电路提供(或吸收)电流的能力 交流负载:允许在其输出端所接的等效电容的能力。 总线 loW loHn 驱动器 负载1负载2 负载n 驱动器 负载1负载2 负载n (a)驱动器输出电流的情况 (b)驱动器吸收电流的情况 西安交通大学计算机系桂小林制作 6

西安交通大学计算机系桂小林制作 6 3.2 总线驱动与控制 ◼ 总线竞争是指同一时刻有两个或两个以上部件向总 线传送信息。 ◼ 总线负载 ： ◼ 直流负载：某个集成电路芯片的驱动能力是指该芯片在规 定的性能下向下一级电路提供（或吸收）电流的能力， ◼ 交流负载：允许在其输出端所接的等效电容的能力

总线隔离与驱动 ■为了防止总线竞争,减轻总线负载,可以在总线和 各个部件之间引入三态门电路以实现总线与各个设 备的隔离。 三态门的引入不仅实现了总线隔离,而且还可以提 高总线的负载驱动能力。 ■典型的双向三态门电路是74Ls245,通常连接在数 据总线上,用于控制和驱动数据信号的双向传输; 典型的单向三态门电路是74LS373和74LS244, 可以对单向传送的地址和控制信号进行控制和驱动, 其中74LS373还具有锁存功能,特别适合于在地址 /数据总线分时复用的情况下锁存地址信号。 西安交通大学计算机系桂小林制作

西安交通大学计算机系桂小林制作 7 总线隔离与驱动 ◼ 为了防止总线竞争，减轻总线负载，可以在总线和 各个部件之间引入三态门电路以实现总线与各个设 备的隔离。 ◼ 三态门的引入不仅实现了总线隔离，而且还可以提 高总线的负载驱动能力。 ◼ 典型的双向三态门电路是74LS245，通常连接在数 据总线上，用于控制和驱动数据信号的双向传输； ◼ 典型的单向三态门电路是74LS373和74LS244， 可以对单向传送的地址和控制信号进行控制和驱动， 其中74LS373还具有锁存功能，特别适合于在地址 /数据总线分时复用的情况下锁存地址信号

IBM PO/XT总线的形成 CLK 8288 MN/MX SSS INTA TORO CB 8088 Den IWC READY HDTR MRDC HCLK ALE MWTC 8284A H+READY 一 RESET STB OE H DEN RESET BHE AB 8282 xTBUs 2片 ADr- ADoK 373 D8D15 828 DB Dmr2片 245 西安交通大学计算机系桂小林制作 8

西安交通大学计算机系桂小林制作 8 IBM PC/XT总线的形成 245 373

3.3系统总线 AGP总线 F: PCI总线 mm计m计mm计 CMOS芯片 ISA总线 ◎ G 西安交通大字计算积系在小杯 9

西安交通大学计算机系桂小林制作 9 3.3 系统总线

331系统总线概述 n最早的PC总线是IBM公司于1981年推出的基于8 位机Pc/XT的总线,称为Pc总线。 ■1984年工BM公司推出了16位Pc机Pc/AT,其总线 称为AT总线。然而IBM公司从未公布过AT总线规 格。为了能够合理地开发外插接口卡,由工nte公司 IEE和EISA集团联合开发了与IBM/AT原装机总 线意义相近的工SA总线,即8/16位的ISA( Industry Standard Architecture,工业标准结构)总线。 ■随着计算机应用领域的扩大,总线技术也随之不断 创新。由最初的Pc/XT到ISA、McA、EISA、 VESA、AGP再到PCI、PCTE、PCIX等。 总线标准不断出现和升级换代。 西安交通大学计算机系桂小林制作 10

西安交通大学计算机系桂小林制作 10 3.3.1 系统总线概述 ◼ 最早的PC总线是IBM公司于1981年推出的基于8 位机PC/XT的总线，称为PC总线。 ◼ 1984年IBM公司推出了16位PC机PC/AT，其总线 称为AT总线。然而IBM公司从未公布过AT总线规 格。为了能够合理地开发外插接口卡，由Intel公司， IEEE和EISA集团联合开发了与IBM/AT原装机总 线意义相近的ISA总线，即8/16位的ISA (Industry Standard Architecture，工业标准结构)总线。 ◼ 随着计算机应用领域的扩大，总线技术也随之不断 创新。由最初的PC/XT到ISA、MCA、EISA、 VESA、AGP再到PCI、PCIE、PCI-X等。 ◼ 总线标准不断出现和升级换代