计算机总线和接口类型

体系外总线规范指体系互连时遵从的各种规范，多表现为微机对外的规范接口插头，有时也称为接口规范，如EIA RS-232异步串行接口规范、USB通用串行接口规范、IEEE-488通用并行接口规范等。
一个总线操作周期一般分为四个阶段，即：总线恳求及裁定阶段、寻址阶段、传数阶段和完毕阶段。在含有多个主操控器的微机体系中，这四个阶段都是必不可少的；而在仅含一个主操控器的单处理器体系中，则只需求寻址和传数两个阶段。

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任何一个微处理器都要与必定数量的部件和外围设备衔接，但假如将各部件和每一种外围设备都别离用一组线路与CPU直接衔接，那么连线将会扑朔迷离，乃至难以完成。为了简化硬件电路规划、简化体系结构，常用一组线路，装备以恰当的接口电路，与各部件和外围设备衔接，这组共用的衔接线路被称为总线。选用总线结构便于部件和设备的扩大，特别拟定了一致的总线规范则简略使不同设备间完成互连。
—-微机中总线一般有内部总线、体系总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；而体系总线是微机中各插件板与体系板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，经过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。
—-别的，从广义上说，计算机通讯方法可以分为并行通讯和串行通讯，相应的通讯总线被称为并行总线和串行总线。并行通讯速度快、实时性好，但由于占用的口线多，不适于小型化产品；而串行通讯速率虽低，但在数据通讯吞吐量不是很大的微处理电路中则显得愈加简易、便利、灵敏。串行通讯一般可分为异步方法和同步方法。
—-跟着微电子技能和计算机技能的开展，总线技能也在不断地开展和完善，而使计算机总线技能品种繁复，各具特色。下面仅对微机各类总线中现在比较盛行的总线技能别离加以介绍。

一、内部总线

—-1．I 2C总线
—-I2C（Inter-IC）总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通讯操控范畴广泛选用的一种新式总线规范。它是同步通讯的一种特别方法，具有接口线少，操控方法简化，器材封装方法小，通讯速率较高级长处。在主从通讯中，可以有多个I2C总线器材一起接到I2C总线上，经过地址来辨认通讯目标。

—-SMBus

体系办理总线(SMBus)是一个两线接口。SMBus 为体系和电源办理相关的使命供给操控总线。经过它，各设备之间以及设备与体系的其他部分之间可以相互通讯。它根据I2C操作原理。SMBus为体系和电源办理相关的使命供给一条操控总线。一个体系运用SMBus可以和多个设备互传信息，而不需运用独立的操控线路。

　　体系办理总线(SMBus)规范触及三类设备。从设备，接纳或呼应指令的设备。主设备，用来发布指令，发生时钟和停止发送的设备。主机，是一种专用的主设备，它供给与体系CPU的主接口。主机有必要具有主-从机功用，并且有必要支撑SMBus通报协议。在一个体系里只答应有一个主机。

—-2．SPI总线
—-串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技能是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司出产的绝大大都MCU（微操控器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功用很强，所以，与SPI有关的软件就适当简略，使CPU有更多的时刻处理其他业务。

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．SCI总线
—-串行通讯接口SCI（serial communication interface）也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通讯接口UART，与MCS-51的异步通讯功用根本相同。

UART传输结构

UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接纳/发送设备，UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，一般集成在主板上，大都是16550AFN芯片。

　由于计算机内部选用并行数据，不能直接把数据发到Modem，有必要经过UART收拾才干进行异步传输，其进程为：CPU先把预备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（暂时内存块）中，再经过FIFO（First Input First Output，先入先出行列）传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得乱七八糟，不可能传送到Modem。

它是用于操控计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它供给了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它运用RS-232C接口的串行设备通讯了。作为接口的一部分，UART还供给以下功用：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部运用并行数据的器材运用。在输出的串行数据流中参加奇偶校验位，并对从外部接纳的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中参加启停符号，并从接纳数据流中删去启停符号。处理由键盘或鼠标宣布的中止信号（键盘和鼠标也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步办理问题。有一些比较高级的UART还供给输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需求处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而一般的UART是8250。现在假如您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部一般就会有16550 UART。

二、体系总线

—-1．ISA总线
—-ISA（industrial standard architecture）总线规范是IBM公司1984年为推出PC/AT机而树立的体系总线规范，所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展，以习惯8/16位数据总线要求。它在80286至80486年代运用十分广泛，以至于现在飞跃机中还保存有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚。

—-2．EISA总线
—-EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线规范。它是在ISA总线的根底上运用双层插座，在本来ISA总线的98条信号线上又添加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在有用中，EISA总线彻底兼容ISA总线信号。

—-3．VESA总线
—-VESA（video electronics standard association）总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种部分总线，简称为VL(VESA local bus)总线。它的推出为微机体系总线体系结构的改造奠定了根底。该总线体系考虑到CPU与主存和Cache的直接相连，一般把这部分总线称为CPU总线或主总线，其他设备经过VL总线与CPU总线相连，所以VL总线被称为部分总线。它界说了32位数据线，且可经过扩展槽扩展到64位，运用33MHz时钟频率，最大传输率达132MB/s，可与CPU同步作业。是一种高速、高效的部分总线，可支撑386SX、386DX、486SX、486DX及飞跃微处理器。

—-4．PCI总线
—-PCI（peripheral component interconnect）总线是当时最盛行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种部分总线。它界说了32位数据总线，且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小，其功用比VESA、ISA有极大的改进，支撑突发读写操作，最大传输速率可达132MB/s，可一起支撑多组外围设备。PCI部分总线不能兼容现有的ISA、EISA、MCA（micro channel architecture）总线，但它不受制于处理器，是根据飞跃等新一代微处理器而开展的总线。

—5．Compact PCI
—-以上所罗列的几种体系总线一般都用于商用PC机中，在计算机体系总线中，还有另一大类为习惯工业现场环境而规划的体系总线，比方STD总线、VME总线、PC/104总线等。这儿仅介绍当时工业计算机的抢手总线之一——Compact PCI。

—-Compact PCI的意思是“坚实的PCI”，是当今第一个选用无源总线底板结构的PCI体系，是PCI总线的电气和软件规范加欧式卡的工业拼装规范，是当今最新的一种工业计算机规范。Compact PCI是在本来PCI总线根底上改造而来，它运用PCI的长处，供给满意工业环境运用要求的高性能中心体系，一起还考虑充分运用传统的总线产品，如ISA、STD、VME或PC/104来扩大体系的I/O和其他功用。

三、外部总线

—-1．RS-232-C总线
—-RS-232-C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）拟定的一种串行物理接口规范。RS是英文“引荐规范”的缩写，232为标识号，C表明修正次数。RS-232-C总线规范设有25条信号线，包含一个主通道和一个辅佐通道，在大都情况下首要运用主通道，关于一般双工通讯，仅需几条信号线就可完成，如一条发送线、一条接纳线及一条地线。RS-232-C规范规则的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C规范规则，驱动器答应有2500pF的电容负载，通讯间隔将受此电容约束，例如，选用150pF/m的通讯电缆时，最大通讯间隔为15m；若每米电缆的电容量减小，通讯间隔可以添加。传输间隔短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能按捺共模搅扰等问题，因而一般用20m以内的通讯。

—-2．RS-485总线
—-在要求通讯间隔为几十米到上千米时，广泛选用RS-485串行总线规范。RS-485选用平衡发送和差分接纳，因而具有按捺共模搅扰的才能。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到康复。RS-485选用半双工作业方法，任何时候只能有一点处于发送状况，因而，发送电路须由使能信号加以操控。RS-485用于多点互连时十分便利，可以省掉许多信号线。运用RS-485可以联网构成分布式体系，其答应最多并联32台驱动器和32台接纳器。

—-3．IEEE-488总线
—-上述两种外部总线是串行总线，而IEEE-488总线是并行总线接口规范。IEEE-488总线用来衔接体系，如微计算机、数字电压表、数码显现器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。它依照位并行、字节串行双向异步方法传输信号，衔接方法为总线方法，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总线上最多可衔接15台设备。最大传输间隔为20米，信号传输速度一般为500KB/s，最大传输速度为1MB/s。

—-4．USB总线
—通用串行总线USB（universal serial bus）是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等7家国际闻名的计算机和通讯公司一起推出的一种新式接口规范。它根据通用衔接技能，完成外设的简略快速衔接，到达便运用户、降低成本、扩展PC衔接外设规模的意图。它可以为外设供给电源，而不像一般的运用串、并口的设备需求独自的供电体系。别的，快速是USB技能的杰出特色之一，USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，并且USB还能支撑多媒体。