多种总线仲裁形式

can位仲裁技术的基本原理
CAN总线仲裁技术的基本原理基于分布式仲裁机制。

当多个CAN节点同时发送数据时，它们首先会检查总线状态。

如果总线状态为低电平，表示总线正在被占用，节点会等待一段随机的时间后再次检查总线状态。

如果总线状态为高电平，则表示总线可用，节点开始发送数据，同时在总线上发送自己的标识符（ID）。

在CAN总线上，每个节点都有一个唯一的标识符（ID），标识符中的高位
优先被处理。

当多个节点同时发送数据时，CAN控制器会根据ID的优先级来选择一个节点作为发送者。

当多个节点发送的标识符相同时，仲裁机制会根据标识符中的高位来进行决策。

在这种情况下，ID中越高位的节点将优
先获得总线控制权，因为在标识符的高位上，1的数量越多，表示节点的优先级越高。

一旦一个节点获得了总线控制权，它将继续发送数据，直到数据传输完成。

其他节点将停止发送数据，并等待下一次机会。

以上内容仅供参考，建议查阅CAN总线相关的书籍或者咨询专业技术人员，获取更准确的信息。

PCI总线仲裁机制为了使访问等待时间最小，PCI总线仲裁基于访问而不基于时间。

总线管理必须为总线上的每一次访问进行仲裁。

PCI总线采用中央仲裁方案：每个主设备都设有自己的总线占用请求线REQ#和总线占用允许线GNT#，系统中设立一个中央仲裁电路，想得到总线控制权的主设备都要发出各自的请求，由中央仲裁电路进行裁决。

PCI总线的仲裁是“隐含的”，即一次仲裁可以在上一次访问期间完成，这样，就使得仲裁的具体实现不必占用PCI总线周期。

但是，如果总线处于空闲状态，仲裁就不一定采用隐含方式。

PCI总线仲裁的基本规则如下：①若GNT#信号无效而FRAME#有效时，当前的数据传输合法且能继续进行。

②如果总线不处在空闲状态，则一个GNT#信号无效与下一个GNT#信号有效之间必须有一个延迟时钟，否则在AD线和PAR线上会出现时序竞争。

③当FRAME#无效时，为了响应更高优先级主设备的占用请求，可以在任意时刻置GNT#和REQ#无效。

若总线占有者在GNT#和REQ#设置后，在处于空闲状态16个PCI时钟后还没有开始数据传输，则仲裁机构可以在此后的任意时刻移去GNT#信号，以便服务于一个更高优先级的设备。

如图9．8所示，通过两个设备对总线的占用情况来说明仲裁的基本过程。

从中可以看出，在时钟1或此前，设备A发出了总线请求REQ#-A，仲裁器根据总线的使用情况，在时钟2处回以GNT#-A信号，于是设备A的请求得到批准，可以使用总线。

由于此时只有GNT#-A有效而FRAME#和IRDY#无效(总线为空闲状态)，所以，设备A可以在时钟2处启动传输。

到了时钟3，FRAME#信号有效，设备A便开始其数据的真正传送。

由于总线请求REQ#-A一直未撤消，说明它还要进行传输。

注意设备B在时钟1期间也提出了总线占用请求REQ#-B，而它的优先级比设备A高，所以仲裁器在设备A进行第一次传输期间撤消了REQ#-A而置REQ#-B有效(总线的仲裁是隐含的，不占用单独的PCI总线周期)，允许设备B使用总线。

计算机组成原理第七章 系统总线7.4 仲裁和数据传输方式1菊花链式串行总线仲裁CPU主设备1主设备2总线请求总线应答总线应答总线应答总线忙信号2集中式并行总线仲裁CPU 或总线仲裁器总线仲裁逻辑控制电路主设备2总线请求总线应答总线请求总线忙信号主设备1总线应答总线忙信号总线请求总线应答总线忙信号3常用的总线仲裁策略固定优先级总线仲裁轮叫式总线仲裁（Round Robin）LRG总线仲裁（Least Recently Granted）混合式总线仲裁u同步定时：信息传送由公共时钟控制，总线中包含时钟线。

4总线时序——同步定时时钟状态总线地址总线地址使能信号数据总线读控制信号数据总线写控制信号T1T2T3有效状态信号有效地址信号有效数据有效数据读操作写操作5同步定时的优缺点优点:时序关系简单，实现简单。

缺点：在设备速度不一致时按最坏情况确定，传输线不能太长（时钟相移）。

u 异步定时：信息传送的每一个操作都是由主设备或从设备特定信号的跳变所确定，总线上每一个事件的发生取决于前一个事件的发生。

6总线时序——异步定时有效状态信号有效地址信号有效数据有效数据状态总线地址总线读控制信号数据总线读响应信号数据总线写控制信号写响应信号读操作写操作7异步定时的优缺点优点:数据传输可靠，适用于传输周期不同的设备，对通讯线的长度没有严格的要求。

缺点：速度较慢。

u 半同步定时：总线上各操作之间的时间间隔可以变化，但仅允许为公共时钟周期的整数倍。

信号的出现、采样和结束仍以公共时钟为基准。

8总线时序——半同步定时AControlData(A)Data(A)HCLKHADDR[31:0]Control HWDATA[31:0]HREADY HRDATA[31:0]Address phase Data phase9数据传输方式——三种数据传送模式并行传送01串行传送02串并传送039数据传输方式——并行传送同时并行传送的二进位数就是数据宽度；通常采用应答式的联络信号来协调双方的数据传送操作。

2. 异步定时 在异步定时协议中，后一事件出现在总线上的时刻取决于 前一事件的出现，即建立在应答式或互锁机制基础上。在 这种系统中，不需要统一的公共时钟信号。总线周期的长 度是可变的。例如图6.10（b）所示的例子中，CPU发出 读命令信号和存储器地址信号，经一段时延，待信号稳定 后，它启动主同步（MSYN）信号，这个信号引发存储器 以从同步（SSYN）信号予以响应，并将数据放到数据线 上。这个SSYN信号使CPU读数据，然后撤消MSYN信号， MSYN信号的撤消又使SSYN信号撤消，最后地址线、数 据上不再有有效信息，于是读数据总线周期结束。 异步定时的优点是总线周期长度可变，不把响应时间强 加到功能模块上，因而允许快速和慢速的功能模块都能连 接到同一总线上。但这以增加总统的复杂性和成本为代价。
计数器定时查询方式 计数器定时查询方式原理示于图6.9（b）。总线上的任一设 备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。中央仲裁器接 到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数， 计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个 设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备 地址相一致时，该设备置“1”BS线，获得了总线使用权，此 时中止计数查询。 每次计数可以从“0’开始，也可以从中止点开始。如果从 “0’开始，各设备的优先次序与链式查询法相同，优先级 的顺序是固定的。如果从中止点开始，则每个设备使用总线 的优先级相等。计数器的初值也可用程序来设置，这就可以 方便地改变优先次序，显然这种灵活性是以增加线数为代价 的。
显然，在查询链中离中央仲裁器最近的设备具有最高 优先级，离中央仲裁器越远，优先级越低。因此，链 式查询是通过接口的优先级排队电路来实现的。 链式查询方式的优点是，只用很少几根线就能按一 定优先次序实现总线仲裁，并且这种链式结构很容易 扩充设备。 链式查询方式的缺点是对询问链的电路故障很敏感， 如果第i个设备的接口中有关链的电路有故障，那么第i 个以后的设备都不能进行工作。另外查询链的优先级 是固定的，如果优先级高的设备出现频繁的请求时， 那么优先级较低的设备可能长期不能使用总线。