总线操作PPT课件

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计算机组成原理第7章系统总线课件

7.1 总线概述
7.1.1 总线的基本概念
总线宽度:指一次并行传输的信息位数。总线频率:指总线工作时每秒内能传输数据的次数。传输率:指每秒能够传输的字节数，用MB/s表示。
传输率和总线宽度、总线频率之间的关系是：传输率=总线宽度／8×总线频率
7.1 总线概述
7.1.2 总线的工作原理
总线是以分时的方法来为多个部件服务的，但是在任意时刻只为某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出总线请求信号。在某一时刻，可能会有多个部件同时要求使用总线，总线控制机构根据一定的判决原则，决定首先由哪个部件使用总线。只有获得了总线控制权的部件，才能开始传送数据。此时发送信息的总线主部件分时的将信息发往总线，再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的总线从部件。究竟哪个部件接收信息，是由获得总线控制权的总线主部件给出的地址信息经过译码之后产生的控制信号来决定。
7.1.3 总线的结构
7.1.4 总线的分类
指令系统
吞吐量
最大存储容量
分类
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
总线在任意时刻只被某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出总线请求信号。在某一时刻，可能会有多个部件同时要求使用总线，总线控制机构根据一定的判决原则，决定首先由哪个部件使用总线。只有获得了总线控制权的部件，才能开始传送数据。获得总线控制权的部件被称为主部件，主部件一旦获得总线控制权后，就立即开始向另一个部件进行一次信息传送。负责接收信息的部件被称为从部件。
计数器的初始值还可以由程序来设置，这就可以方便地改变优先次序，增加系统的灵活性。
7.2 总线的控制与通信

总线基本知识(共34张PPT)

第3页，共34页。
Home
1
1.微型计算机总线概述
总线:是一组信号线的集合.它是器件之间通信和控制的的渠道.
——以分时的方法来为多个部件服务的 ——总线仲裁电路来避免总线冲突
——总线的指标主要有2个，总线的工作频率和总线的宽度
—总线频率是总线时钟频率
—总线的宽度是指能够一次并行传送的信息位数
第4页，共34页。
RS-485采用半双工工作方式，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉信号线
第22页，共34页。
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5
2.ＵＳＢ总线
USB(UniversalSerialBus)是外围设备与计算机进行连接的接口总线．
——即插即用，热拔插，接口体积小，节省资源，传输可靠，提供电源，良好的兼容性，共享式通信和低成本 ——达到了480Ｍb/s的传输速度. ——半双工串行总线.
7.1 总线基本知识
第1页，共34页。
内容简介重点/难点习题解答
Home
内容简介
总线是微型计算机系统的重要组成部分，是系
统中传递各类信息的通道，也是微型计算机系统中各模块间的物理接口，它负责CPU和其它部件之间信息的传递。通过本章学习，熟悉总线的一般概念和微机系统总线的组成，理解PCI总线、RS-232-C 总线和USB总线的性能特点、连接方法及应用场合，学会根据总线的规范设计简单的扩展接口。
初始化，在主控制器与USB设备之间建立通信信道。
•设备驱动程序(USBDeviceDriver) ——驱动USB设备的程序，通常由操作系统或USB设备制造商
提供。
•USB芯片驱动程序(USBDriver)

总线数据传输中的同步技术PPT课件

• 依据获得的时钟分量是源自信号内（信号本身）还是信号外，同步传输可分为：
– 外同步
• 发送端发送数据之前先向接收端发送一串进行同步的时钟脉冲；接收端收到同步信号后进行频率锁定，然后以同步频率为准接收数据
– 自同步
• 发送端发送数据时将时钟脉冲作为同步信号包含在数据流中同时传送给接收端，接收端从数据流中辨别同步信号，再据此接收数据
• 粗同步与细同步两个阶段紧密合作就可以完成两个图像传感器的VSYNC下降沿之间的严格同步进而实现双目图像对的同步采集工作
2024/3/14
27
系统集成与总线技术——计算机总线技术
基于输入时钟抑制的双目图像采集同步的实现——端口定义
sensor_clk sensor_rs sensor_rs_f_pulse
2024/3/14
23
系统集成与总线技术——计算机总线技术
• 上述基本方案的问题：
– 时钟差异计数器的计数范围不可能很大（计数范围越大越耗CPLD/FPGA资源）
– 而某些严重的干扰（如电源扰动，剧烈震动等）可能会导致两个图像传感器的VSYNC 下降沿之间的差异时钟个数很大
– 这种情况下仅靠VSYNC下降沿差异计数器无法在短时间内使两个图像传感器达到同步
12
系统集成与总线技术——计算机总线技术
全双工通信
• 在同一时刻，位于通信线路两端的每台设备既是信源，又是信宿
• 位于通信线路一端的设备可以在同一时刻既接收数据，也发送数据
2024/3/14
13
系统集成与总线技术——计算机总线技术
全双工通信
• 在同一时刻，位于通信线路两端的每台设备既是信源，又是信宿
sensor2_vsync sensor2_href sensor1_vsync sensor1_href

CAN总线技术PPT课件

20
主控制器
接口管理逻辑
发送缓冲
器
CAN
核心模块
接
验收
收
滤波器
FIF
O
CAN收发器
CAN BUS
图10.16 SJA1000 控制器结构图
21
CAN核心模块：根据CAN规范控制CAN帧的发送和接收。收到一个报文时，CAN核心模块将串行位流转换成用于的并行数据，发送一个报文时则相反。
19
2 PeliCAN模式：是新的操作模式。它能够处理所有 CAN2.0B规范的帧类型。而且它还提供一些增强功能，使 SJA1000能应用于更宽的领域。
工作模式通过时钟分频寄存器中的CAN模式位来选择，复位时默认模式是Basic CAN模式。
SJA1000控制器结构
SJA1000控制器可以分为CAN核心模块、接口管理逻辑、发送缓冲器、验收滤波器、接收FIFO等五个功能模块， SJA1000控制器结构图如图9.16所示。由主控制器进行管理控制、将欲收发的信息（报文），转换为CAN规范的CAN帧，通过CAN收发器，在CAN BUS上交换信息。
在进行数据传送时，发出报文的单元成为该报文的发送器。
该单元在总线空闲或丢失仲裁前始终为发送器。
如果一个单元不是报文发送器，并且总线不处于空闲状态，则该单元就是接收器。
16
构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列均借助位填充规则进行编码。
当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。
层和数据链路层。
5
物理层：物理信令（PLS，Physical Signalling）物理媒体附件（PMA，Physical Medium Attachment）媒体接口（MDI，Medium Dependent Interface）

0-8088总线操作和时序-PPT课件

–
/S2、/S1、/S0：区分是访问存储器还是I/O。
0
0
0
中断响应
– /RQ/GT0、/RQ/GT1：总线请求/允 0
0
1
读I/O
许信号
0 1 0 写I/O
– /LOCK：CPU占用系统总线锁存信
号。
0 1 1 Halt
– QS1、QS0：指示8088内部指令队 1
0
0
取指
列状态。
QS1 QS0 性能
1 0 1 读存储器
0
1
无操作
1 1 0 写存储器
0 1
1 0
队列中操作码的第一个字节
队列空
1
1
1
无源
1
1
队列中的其他字节
8284 时钟发生器
等待状态发生器
MN/MX
/S0
CLK
/S1
READY /S2
RESET
/LOCK
AD0~AD7 A8~A19
GND ///DDASSSELT012NE/R///A/AMM//II/MIOOIWRONWWWORTTACCCCCC 地址
– 当要利用8088构成一个较小的系统时，系统的地址总线可以由CPU的AD0~AD7、 A8~A15、A16~A19通过地址锁存器8282构成，数据总线直接由AD0~AD7提供，也可以通过发送/接收接口芯片8286供给（增大总线的驱动能力），系统的控制总线直接由 CPU的控制线供给。
– 若要构成的系统较大，要求有较强的驱动能力，8088要通过一个总线控制器8288来形成各种总线周期，控制信号由8288给出。这时， 8088就处在最大组态。
S3-S6分时复用（和周期状态有关）

计算机控制系统第7章总线技术课件

2024/8/6
19
二、SPI总线的时序
在实际应用中，各I/O芯片只能在收到CPU发出的使能命令后，才能向CPU传送数据或从CPU接收数据，并遵循“高位(MSB)在前，低位(LSB) 在后”的数据传输格式。
2024/8/6
20
三、SPI模式
CPHA=0时，SPI时序
2024/8/6
21
CPH=1时，SPI时序
现数字通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中工业过程控制的过渡性
产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较好的发展。
HART通信模型由3层组成：物理层、数据链路层和应用层。物理层采
用FSK(Frequency Shift Keying）技术在4～20mA模拟信号上迭加一个
2024/8/6
25
二、OSI参考模型与现场总线通信模型
典型的现场总线协议模型
如图所示。它采用OSI模型中的
三个典型层：物理层、数据链
路层和应用层，并增加一个现
场总线访问子层，以取代OSI模
型中第3～6层的部分功能，以
满足工业现场应用的要求。它
是OSI模型的简化形式，其流量
与差错控制在数据链路层中进
2024/8/6
2
（2）根据总线的用途和应用环境，总线可以有如下3种类型
①局部总线
②系统总线
③外总线
2024/8/6
3
（3）根据总线传送信号的形式，总线又可分为2种
①并行总线如果用若干根信号线同时传递信号，就构成了并行总线。并行总线的特点是能以简单的硬件来运行高速的数据传输和处理。 ②串行总线串行总线是按照信息逐位的顺序传送信号。其特点是可以用几根信号线在远距离范围内传递数据或信息，主要用于数据通信。显然，上面提到的总线和局部总线均属于并行总线范畴。而现场总线(Fieldbus)则是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、双向、多站点的串行通信网络。

汽车CAN总线详细教程课件

刹车系统控制
刹车系统的刹车力度、刹车踏板位置等信息也可以通过CAN总线传输到制动控制单元，以提高制动效果。
CAN总线的优势
节省线束
由于CAN总线是数字通讯，所以它能够将多个控制单元连接在一起，减少了许多线束的使用。
高效通讯
CAN总线的通讯速率高，可以在短时间内传输大量的数据。
稳定性好
CAN总线具有很高的抗干扰能力，并且具有自我检测和修复功能，所以它的稳定性非常好。
分析CAN总线数据
对监测到的数据进行深入分析，包括数据类型、字节顺序、校验和等，确保数据的正确性和可靠性。
使用示波器进行调试和测试
连接示波器
调整示波器设置
将示波器与汽车CAN总线相连接，选择合适的通道和触发条件。
根据CAN总线的波特率和数据格式，调整示波器的采样速率、时基等参数。
观察信号波形
汽车底盘控制模块应用实例
总结词
汽车底盘控制模块是CAN总线在汽车上的另一个应用，用于实现底盘的智能化控制和监测。
详细描述
CAN总线在底盘控制模块中，主要负责传输底盘传感器数据和控制指令，包括刹车状态、转向角度、悬挂高度等，以及ECU对底盘的控制指令，如ABS防抱死系统、ESP电子稳定系统等。通过CAN总线，底盘控制模块可以实时与其他控制模块进行通信，实现底盘的智能化控制和监测。
VS
错误恢复
当错误检测机制检测到错误时，CAN总线采取以下措施进行错误恢复：发送错误标志：发送节点在检测到错误时立即在总线上发送一个错误标志，以通知其他节点发生了错误。接收节点在接收到错误标志后，将接收到的数据丢弃并向发送节点发送一个否定应答。
03
汽车CAN总线协议分析
CAN协议标准及版本

《现场总线技术大全》课件

管理软件
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种类和功能越来越丰富，为现场总线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量，如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如阀门、电机等，是实现自动化控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化领域，如制造业、电力、石油化工等。
在电力行业中，现场总线技术可以用于实现电网的自动化监控和维护，提高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现生产设备的监控和控制，提高生产效率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以实现生产过程的自动化控制和监测，提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性，以满足工业控制对于快速响应的需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠性和稳定性，防止数据泄露和被攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的兼容性，降低集成成本和维护难度。
技术发展的前景
01
02

《现场总线技术》PPT课件

பைடு நூலகம்
2021/6/10
6
1.1.2 现场总线的体系结构
• 1、现场通信网络
• 一直延伸到生产现场或生产设备，用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互联的现场通信网络。
• 2、现场设备互联
• 现场设备指变送器、执行器、服务器、网桥和辅助设备及监控设备
2021/6/10
7
• 3、互操作性
• FCS由控制系统软件、测量系统、网络系统和管理系统组成
2021/6/10
14
1、控制系统软件
• 包括监控组态软件、维护软件、仿真软件和设备管理软件等
• 步骤：
• 1、选择开发组态软件、控制操作人机接口软件；
• 2、组态软件、完成功能块间的连接； • 3、选定功能参数，进行网络组态； • 4、在网络运行过程中对系统实时采集、处理
楼宇、铁路交通 • 3、LonWorks总线 • 应用领域：楼宇 • 4、CAN总线 • 应用领域：汽车、机器人、液压系统等
2021/6/10
10
几种有影响的现场总线
• 5、WorldFIP总线 • 应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、
楼宇等 • 6、P-NET 总线 • 应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、
• 应用在生产现场，在计算机控制设备之间实现双向串行多点数字通信的系统。
• 特点： • 1、传统测量仪器仪表微机化，具有数字
计算、通信能力
• 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器仪表成网络系统；
2021/6/10
4
特点：
• 3、执行公开、规范的通信协议 • 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算
现场总线技术
2021/6/10

第05章 8086总线操作和时序 PPT课件

DT / R ( S1 )
AD1
15
26
DEN ( S0 )
AD0
16
25
ALE
NMI
17
24
INTA
INTR
18
23
TEST
CLK
19
22
READY
GND
20
21
RESET
8
引脚功能分类：
1）、数据引脚 2）、地址引脚 3）、控制引脚 4）、其它引脚
9
1）. 数据引脚
AD15～AD0（Address/Data）
13
（2）、WR（Write）
写控制，输出、三态、低电平有效 CPU在写出数据给存储器或I/O端口时有效。
（3）、RD（Read）
读控制，输出、三态、低电平有效 CPU在从存储器或I/O端口读取时有效。
14
组合后，控制4种基本的总线周期
引脚
总线周期
IO/M WR RD
读存储器低
高
低
写存储器低
AD18 / S5
A10
6
35
AD19 / S6
A9
7 8088 34
SS0
(HIGH)
A8
8
33MN /ຫໍສະໝຸດ MXAD7932
RD
AD6
10
31
HOLD (RQ)/ GT0)
AD5
11
30
HLDA (RQ1 /GT1)
AD4
12
29
WR (LOCK)
AD3
13
28
M / IO ( S2 )
AD2
14
27
反之接地，8088工作在最大模式

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黄王玉化清建制制作作
1. 数据和地址引脚（续） A19/S6～A16/S3（Address/Status）
地址/状态分时复用引脚，输出、三态这些引脚在访问存储器的第一个时钟周期T1 输出高4位地址A19～A16 在访问外设的第一个时钟周期全部输出低电平无效其他时间输出状态信号S6～S3（S3S4的代码组
总线周期 M / IO* WR* RD*
存储器读高
高
低
存储器写高
低
高
I/O读
低
高
低
I/O写
低
低
高
黄王玉化清建制制作作
基本控制信号的组合方法
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚（续3）
BHE*/S7: 高8位数据总线允许/状态复用引脚输出，三态，低电平有效。在T1时钟周期为低电平表示高8位数据线AD8~AD15上数据有效，否则表示只使用AD0~AD7上的8位数据。由ALE锁存。和A0可用于分别选中奇偶地址的字或字节。 T2/T3/TW/T4 周期输出S7,但8086的S7状态没定义在8088下叫SS0*
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚（续1） M / IO*（Input and Output/Memory）
I/O或存储器访问，输出、三态该引脚输出低电平时，表示CPU将访问 I/O端口，这时地址总线A15～A0提供16位 I/O口地址该引脚输出高电平时，表示CPU将访问存储器，这时地址总线A19～A0提供20位存储器地址（8088正好相ห้องสมุดไป่ตู้）
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚（续2）
READY 存储器或I/O口就绪，输入、高电平有效在总线操作周期中，8086 CPU会在第3个时钟周期的前沿测试该引脚如果测到高有效，CPU直接进入第2个时钟周期如果测到无效，CPU将插入等待周期Tw CPU在等待周期中仍然要监测READY信号，有效则进入第2个时钟周期，否则继续插入等待周期Tw。
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚（续2） WR*（Write）
写控制，输出、三态、低电平有效有效时，表示CPU正在写出数据给存储器或I/O端口 RD*（Read）读控制，输出、三态、低电平有效有效时，表示CPU正在从存储器或I/O端口读入数据
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚（续3） M/IO*、WR*和RD*是最基本的控制信号组合后，控制2种基本的总线周期
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚（续4）
SS0*（System Status 0） 8088最小组态模式下的状态输出信号它与IO/M*和DT/R*一道，通过编码指示 CPU在最小组态下的8种工作状态：（表5.3）
1. 取指 5. 中断响应 2. 存储器读 6. I/O读 3. 存储器写 7. I/O写 2. 过渡状态 8. 暂停
最小组态（模式）
MN/MX接+5V 构成小规模的应用系统,只有8086一个微处理器, 所有的总线控制信号均为8086产生，系统中的总线控
制逻辑电路，减少到最少。
最大组态（模式）
MN/MX接地。用于大型（中型）8086/8088系统中,系统总是包含有
两个或多个微处理器，其中一个主处理器就是8086或 8088，其它的处理器称协处理器，协助主处理器工作。需要总线控制器来变换和组合控制信号。
黄王玉化清建制制作作
协处理器：
数值运算协处理器8087：由硬件实现高精度整数浮点段运算。
输入输出协处理器8089：相当两个DMA通道的处理器。
增加协处理器，不再占用8086时间，大大提高系统的运算速度效率。
黄王玉化清建制制作作
8086的引脚图
黄王玉化清建制制作作
8086/8088的引脚信号(最小组态)
合和段寄存器有关,S5只是IF状态，S6表示当前正在于总线相连）
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚
ALE（Address Latch Enable）地址锁存允许，输出、三态、高电平有效 ALE引脚高有效时，表示复用引脚： AD15～AD0和A19/S6～A16/S3正在传送地址信息由于地址信息在这些复用引脚上出现的时间很短暂，所以系统可以利用ALE引脚将地址锁存起来
黄王玉化清建制制作作
3. 中断请求和响应引脚
INTR（Interrupt Request）可屏蔽中断请求，输入、高电平有效有效时，表示请求设备向CPU申请可屏蔽中断该请求的优先级别较低，并可通过关中断指令CLI清除标志寄存器中的IF标志、从而对中断请求进行屏蔽
黄王玉化清建制制作作
2. 读写控制引脚（续5）
DEN*（Data Enable）数据允许，输出、三态、低电平有效有效时，表示当前数据总线上正在传送数据，可利用他来控制对数据总线的驱动
DT/R*（Data Transmit/Receive）数据发送/接收，输出、三态该信号表明当前总线上数据的流向高电平时数据自CPU输出（发送）低电平时数据输入CPU（接收）
第五章微处理器外部结构和总线操作时序
主要内容： 5.1 8086/8088CPU的引脚功能 5.2 8086/8088总线构成（两种模式） 5.2 8086/8088系统总线时序
黄王玉化清建制制作作
学习目的
通过对本章的学习，应该能够达到下列要求：描述处理器总线说明处理器的工作状态特点了解8086CPU的引脚分析8086CPU基本总线周期时序
黄王玉化清建制制作作
教学重点
最小组态下的基本引脚和总线形成最小组态下的总线时序
黄玉清制作
5.1 8086/8088引脚功能
学习外部特性,首先了解其引脚信号，关注以下几个方面：
引脚的功能信号的流向有效电平三态能力
输出正常的低电平、高电平外，还可以输出高阻的第三态
黄王玉化清建制制作作
8086CPU的两种组态
1. 数据和地址引脚 2. 读写控制引脚 3. 中断请求和响应引脚 4. 总线请求和响应引脚 5. 其它引脚
黄王玉化清建制制作作
1. 数据和地址引脚 AD15～AD0（Address/Data）
双向，三态，高电平有效。分时传送16 位数据和地址的低16位。由ALE锁存地址信息。在总线周期T1用来输出地址，在其他时钟周期中，读周期时处于悬浮状态，写周期时传送数据。