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第四章第四章 微机外部总线微机外部总线 4.1 IEEE-488并行总线并行总线4.2 串行通信总线标准（串行外总线）串行通信总线标准（串行外总线）RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU4.1 IEEE-488并行总线并行总线70年代由年代由HP公司制定公司制定用于：微机测量仪器用于：微机测量仪器RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU是一种并行外总线，用于系统之间是一种并行外总线，用于系统之间互连的标准外总线互连的标准外总线并行外总线并行外总线1. 特点特点2. 基本结构基本结构3. 信号功能信号功能4. 实现实现RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 51.特点特点①①最大数据传输率最大数据传输率 1MB/S②②总线上最多可以连接总线上最多可以连接15个设备个设备 整个系统电缆总长度整个系统电缆总长度< 220m③③设备间的最大距离设备间的最大距离< 20m（包括计算机包括计算机）RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5④④ 24脚插座脚插座1.特点特点16条信号线条信号线8条地线条地线8条数据线条数据线3条信号交换线条信号交换线5条控制信号线条控制信号线1条机壳地线条机壳地线7条信号地线条信号地线⑤⑤利用三线信号交换非同步传送方式利用三线信号交换非同步传送方式⑥⑥负逻辑负逻辑电平电平<+0.8V>2.0V“0”“1”RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 52.基本结构基本结构控制器控制器——控制系统控制系统——计算机计算机接收器接收器——接收数据接收数据——“听者听者”发送器发送器——发送数据发送数据——“讲者讲者”RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 53.信号功能信号功能数据线数据线D1~D8，，双向双向传送数据、设备地址、命令传送数据、设备地址、命令信号交换线信号交换线握手握手总线总线• DVA——讲者，数据有效，低电平讲者，数据有效，低电平• NRFD——听者，未准备好接收数据听者，未准备好接收数据• NDAC——听者，未接收完数据听者，未接收完数据控制线－－控制线－－5条条（（1））（（2））（（3））联络联络RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 54.实现实现各微型机厂商都提供与自己微型机各微型机厂商都提供与自己微型机相配套的相配套的IEEE-488总线接口插板总线接口插板（卡），还有与硬件接口卡配套的（卡），还有与硬件接口卡配套的支持软件包支持软件包同时研制了许多大规模集成电路同时研制了许多大规模集成电路RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 54.2 串行通信总线标准串行通信总线标准（串行外总线）（串行外总线）一、一、 标准接口标准接口二、二、 RS-232C总线标准、芯片及接口电路总线标准、芯片及接口电路三、RS-449/423/422/485标准总线标准总线四、20 mA电流环串行接口电流环串行接口五、USB通用串行总线通用串行总线六、IEEE-1394总线总线RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5一、标准接口一、标准接口RS-232CRS-449（（RS-422，，RS-423，，RS-485））20 mA电流环电流环USB通用接口通用接口IEEE-1394选择时注意选择时注意抗干扰能力抗干扰能力通信速度和通信距离通信速度和通信距离最大速度最大速度最大距离最大距离15m20Kb/SRS-232CRS-422最大速度最大速度最大距离最大距离类别类别10Mb/S 300m 1200m选择介质、接口抗干扰能力选择介质、接口抗干扰能力短距离15mRETURNRETURN现场总线现场总线二、二、RS-232C总线标准总线标准是微机必备接口是微机必备接口“使用二进制进行交换的数据终端使用二进制进行交换的数据终端设备和数据通信设备之间的接口设备和数据通信设备之间的接口”全称为：全称为：由由EIA于于1969年推荐年推荐信号定义信号定义电气特性电气特性用用RS-232C总线标准连接系统总线标准连接系统电平转换芯片及接口电路电平转换芯片及接口电路串行信息格式串行信息格式——定义了定义了20根信号线根信号线RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 51.串行信息格式串行信息格式格式格式停止位停止位奇偶校验位奇偶校验位数据位数据位起始位起始位传送的标准波特率为：传送的标准波特率为： （（bit/s）） bps50,75,110,150,300,600,1200,2400,4800,9600,19200通常使用通常使用UART（通用异步收发器（通用异步收发器8250））实现实现串串——并并并并——串串转换转换（（1））（（2））（（3））RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 52.信号定义信号定义定义了定义了20根信号线根信号线D型型25芯、芯、9芯连接器芯连接器RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 53.电气特性电气特性逻辑电平对地是对称的：逻辑电平对地是对称的：-5V~-15V+5V~+15V“1”“0”RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 54.连接系统连接系统近程通信方式近程通信方式——远程通信方式远程通信方式——距离距离15m以上以上 调制解调器调制解调器距离距离<15m电缆直接连接电缆直接连接2T3RTRRETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 55.电平转换芯片及接口电路电平转换芯片及接口电路 MC1488，，75188等芯片等芯片MC1489，，75189等芯片等芯片TTLRS-232CTTLRS-232CRETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5三、三、RS-449/423/422/485标准总线标准总线1977年年 EIA制定了新标准制定了新标准 RS-4491980年年 成为美国标准成为美国标准RS-232C缺点：缺点：◆◆数据传输速率慢数据传输速率慢◆◆传送距离短传送距离短◆◆未规定标准连接器未规定标准连接器◆◆接口处各信号间容易产生串扰接口处各信号间容易产生串扰RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5三、三、RS-449/423/422/485标准总线标准总线与与RS-232C兼容兼容提高传输速率，增加传输距离提高传输速率，增加传输距离改进电气特性改进电气特性RS-423/422（全双工）是（全双工）是RS-449标准的子集标准的子集RS-485（半双工）是（半双工）是RS-422的变型的变型几种标准接口的联系与区别几种标准接口的联系与区别RS-449RS-423ARS-422ARS-485RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 51. RS-449标准接口标准接口连接器连接器9脚脚37脚脚——信号在导线上的传输方法不同信号在导线上的传输方法不同与与RS-232C区别区别RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 51. RS-449标准接口标准接口——利用传输信号线利用传输信号线与公共地之间的电压差与公共地之间的电压差RS-232C——利用信号导线之间的利用信号导线之间的信号电压差信号电压差RS-449RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5在双绞线上可在双绞线上可1200m，速率达，速率达90000b/S用平衡信号差电路传输高速信号，所以用平衡信号差电路传输高速信号，所以噪声低噪声低2. RS-423A标准接口标准接口“非平衡电压数字接口电路的电气特性非平衡电压数字接口电路的电气特性”标准标准改善改善RS-232C标准的电气特性标准的电气特性采用非平衡发送器和差分接收器采用非平衡发送器和差分接收器电平变化范围电平变化范围12V（（±6V））传输距离达传输距离达1200m传输速率达传输速率达300Kb/SRETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 53. RS-422A标准接口标准接口“平衡电压数字接口电路的电气特性平衡电压数字接口电路的电气特性”标准标准改善改善RS-232C标准的电气特性标准的电气特性传输速率达传输速率达10Mb/S电缆长度电缆长度120m最大距离达最大距离达1200m如果采用较低传输速率如如果采用较低传输速率如90000b/SRETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5每个通道用二条信号线：每个通道用二条信号线：“1” “0”发送器：发送器：1个个接受器；接受器；10个个点对点通信点对点通信RS-485是是RS-422A的变型的变型4. RS-485标准接口标准接口在某一时刻，一个发送另一个接收在某一时刻，一个发送另一个接收RS-485为半双工为半双工可同时发送和接收可同时发送和接收RS-422A为全双工为全双工RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5多发送器：多发送器：32个个多接受器；多接受器；32个个四、四、20mA电流环串行接口电流环串行接口20mA电流经过通信环路电流经过通信环路——“0”无电流无电流 ——“1”电平信号电平信号接收端光电耦合接收端光电耦合可延长通信距离可延长通信距离抗干扰能力强抗干扰能力强优点：优点：达达2 Km以上以上RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5五、五、USB通用串行总线通用串行总线概述概述USB支持环境支持环境特点特点USB总线结构总线结构总线拓扑结构总线拓扑结构USB的接插口的接插口12RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5特点特点以以4针插头作为标准插头针插头作为标准插头最大传输速率最大传输速率12MB/S支持热插拔支持热插拔可连接外设达可连接外设达127个个RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5(USB1.0)支持环境支持环境主机硬件的主机硬件的USB接口接口——Windows 98 支持支持外设的外设的USB接口接口操作系统软件对操作系统软件对USB的支持的支持RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 52. 总线拓扑结构总线拓扑结构线缆长度线缆长度高速高速USB低速低速USB不超过不超过3m不超过不超过5m最多可支持最多可支持127个外设个外设分层星形结构分层星形结构第五层只能是外设第五层只能是外设第二、三、四层是外设或第二、三、四层是外设或USB Hub第一层是第一层是PCPC主机和主机和USB设备之间物理连接设备之间物理连接集线器（集线器（Hub））五层五层不超过不超过30m最长连接距离最长连接距离RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5USB接插口接插口4根线根线接接+5V电源电源2根（根（VBUS、、GND））一对差模信号线一对差模信号线2根（根（D+、、D—））低速传输（低速传输（1.5MB/S））全速传输（全速传输（12MB/S））——带有屏蔽的双绞线带有屏蔽的双绞线<3m——不带屏蔽或不是双绞的线不带屏蔽或不是双绞的线<5mRETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5USB特点特点连接更加简单连接更加简单支持多设备连接支持多设备连接—采用菊花链形式扩展端口采用菊花链形式扩展端口更大的带宽更大的带宽RETURNRETURN应用应用系统系统 MENU§4.2§4.1Part 4Part 1Part 2Part 3Part 1Part 2Part 4Part 3Part 6Part 5USB1.0 低速低速1.5Mb/s，全速，全速12Mb/sUSB2.0 480Mb/s操作系统支持操作系统支持USB六、六、IEEE-1394总线总线高性能串行总线，用于硬盘、视像信号的外设高性能串行总线，用于硬盘、视像信号的外设采用级联方式采用级联方式传输速率传输速率>100MB/S，最高达，最高达400MB/S63个设备个设备 设备间电缆长度设备间电缆长度4.5m树形结构树形结构 16层层 主机到末端外设主机到末端外设72m2条条电缆电缆6条芯线条芯线电源电源2对双绞线对双绞线4条条信号信号RETURNRETURN1. 特点：特点：向设备提供电源向设备提供电源六、六、IEEE-1394总线总线采用基于内存的地址编码，具有高速传输能力采用基于内存的地址编码，具有高速传输能力总线总线64位位资源－－寄存器和内存单元资源－－寄存器和内存单元 速率速率400M b/s采用点对点结构采用点对点结构两个支持两个支持IEEE-1394设备直接设备直接连接，不通过电脑控制连接，不通过电脑控制安装方便，容易使用安装方便，容易使用RETURNRETURN16位网络位网络ID6位节点位节点ID48位内存地址位内存地址。