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连接在总线上的设备与总线的连接电路称为总线接口,总线接口:显示卡要插在主板上才能与主板互相交换数据。与主板连接的接口主要ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等几种。
连接在总线上的设备与总线的连接电路称为总线接口
总线接口:显示卡要插在主板上才能与主板互相交换数据。与主板连接的接口主要ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等几种。ISA和EISA总线带宽窄、速度慢,VESA总线扩展能力差,这三种总线已经被市场淘汰。现在常见的是PCI和AGP接口。PCI接口是一种总线接口,以1/2或1/3的系统总线频率工作(通常为33MHz),如果要在处理图像数据的同时处理其它数据,那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理,这样势必存在数据滞留现象,在数据量大时,PCI总线就显得很紧张。AGP接口是为了解决这个问题而设计的,它是一种专用的显示接口(就是说,可以在主板的PCI插槽中插上声卡、显示卡、视频捕捉卡等板卡,却不能在主板的AGP插槽中插上除了AGP显示卡以外的任何板卡),具有独占总线的特点,只有图像数据才能通过AGP端口。另外AGP使用了更高的总线频率(66MHz),这样极大地提高了数据传输率。
目前的显示卡接口的发展趋势是AGP接口。要留意的是,AGP技术分AGP1×和AGP2×,后者的最大理论数据传输率是前者的2倍,今年将会出现支持AGP4×的显示卡(例如Savage4),它的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。区分AGP接口和PCI接口很容易,前者的引线上下宽度错开,俗称“金手指”,后者的引线上下一般齐。
连接在总线上的设备与总线的连接电路称为总线接口
总线接口:显示卡要插在主板上才能与主板互相交换数据。与主板连接的接口主要ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等几种。ISA和EISA总线带宽窄、速度慢,VESA总线扩展能力差,这三种总线已经被市场淘汰。现在常见的是PCI和AGP接口。PCI接口是一种总线接口,以1/2或1/3的系统总线频率工作(通常为33MHz),如果要在处理图像数据的同时处理其它数据,那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理,这样势必存在数据滞留现象,在数据量大时,PCI总线就显得很紧张。AGP接口是为了解决这个问题而设计的,它是一种专用的显示接口(就是说,可以在主板的PCI插槽中插上声卡、显示卡、视频捕捉卡等板卡,却不能在主板的AGP插槽中插上除了AGP显示卡以外的任何板卡),具有独占总线的特点,只有图像数据才能通过AGP端口。另外AGP使用了更高的总线频率(66MHz),这样极大地提高了数据传输率。
目前的显示卡接口的发展趋势是AGP接口。要留意的是,AGP技术分AGP1×和AGP2×,后者的最大理论数据传输率是前者的2倍,今年将会出现支持AGP4×的显示卡(例如Savage4),它的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。区分AGP接口和PCI接口很容易,前者的引线上下宽度错开,俗称“金手指”,后者的引线上下一般齐。
总线接口种类
总线接口是成像板卡与计算机链接的接口,总线接口包括:ISA/EISA、AGP、VME、VL、PCI/PCI-X、PCMCIA、PMC、PCI EXPRESS等。在机器视觉领域中广泛使用的总线接口主要是基于PCI的各种总线:PCI、PCI-X、PCI EXPRESS。PCI总线是独立于CPU的系统总线,采用了独特的中间缓冲器设计,可将告诉的外围设备直接挂在CPU总线上,打破了瓶颈,使得CPU的性能得到充分的发挥。图像采集卡利用PCI总线的优点,实现了高速图像数据传输和主控系统的对接。
为了实现PCI总线数据传输速度的进一步提高,PCISIG组织在PCI标准协议的基础上指定了PCI-X、PCI EXPRESS等快速数据传输标准。同时为了适应嵌入式系统应用,PCISIG也推出了PC104、PC104 Plus、PXI、Compact PCI等标准。
PCI
PCI(Peripheral Componet Interconnected)总线是Pentium PC机的组成部分,理论带宽可达到132MB/S,通常可达到95MB/s.
PCI-X
PCI是PC总线的一种扩展架构,它与PCI总线不同的是,PCI总线必须频繁地在目标设备和总线之间交换数据,而PCI-X则允许目标设备仅在单个PCI-X设备进行交换。PCI-X有三种不同的工作频率,66MHz、100MHz和133MHz,在66MHz时数据率为1GB/s.
PCI-E
PCI EXPRESS 也称PCI-E,是下一代PCI总线,原名为“3GIO“是由英特尔提出的,它的最大特点是传输速率快,PCI-E有X1、X4、X8、X16,PCI-X1的传输速率可达到500MB/s,X16可达到8GB/s。
PC104/PC104 plus/PXI/Compact PCI
以上均为专门为嵌入式控制而定义的总线
嵌入式系统设计中常用总线和接口
任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。
微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。
(1)、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;
(2)、系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连;
(3)、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,通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。
另外,从广义上说,计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。并行通信速度快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;而串行通信速率虽低,但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。串行通信一般可分为异步模式和同步模式。
随着微电子技术和计算机技术的发展,总线技术也在不断地发展和完善,而使计算机总线技术种类繁多,各具特色。下面仅对微机各类总线中目前比较流行的总线技术分别加以介绍。
一、内部总线
1.I2C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信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点。在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象。
2.SPI总线
串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)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,因其硬件功能很强,所以,与SPI有关的软件就相当简单,使CPU有更多的时间处理其他事务。
3.SCI总线
串行通信接口SCI(serial communication interface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART,与MCS-51的异步通信功能基本相同。
二、系统总线
1.ISA总线
ISA(industrial standard architecture)总线标准是IBM 公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准,所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展,以适应8/16位数据总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛,以至于现在奔腾机中还保留有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标准。它是在ISA总线的基础上使用双层插座,在原来ISA总线的98条信号线上又增加了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。在实用中,EISA总线完全兼容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局部总线,简称为VL(VESA local bus)总线。它的推出为微机系统总线体系结构的革新奠定了基础。该总线系统考虑到CPU与主存和Cache 的直接相连,通常把这部分总线称为CPU总线或主总线,其他设备通过VL总线与CPU总线相连,所以VL总线被称为局部总线。它定义了32位数据线,且可通过扩展槽扩展到64 位,使用33MHz时钟频率,最大传输率达132MB/s,可与CPU同步工作。是一种高速、高效的局部总线,可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。
4.PCI总线
PCI(peripheral component interconnect)总线是当前最流行的总线之一,它是由Intel公司推出的一种局部总线。它定义了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,其功能比VESA、ISA有极大的改善,支持突发读写操作,最大传输速率可达132MB/s,可同时支持多组外围设备。 PCI局部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,是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。
5.Compact PCI
以上所列举的几种系统总线一般都用于商用PC机中,在计算机系统总线中,还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线,比如STD总线、 VME总线、PC/104总线等。这里仅介绍当前工业计算机的热门总线之一——Compact PCI。 Compact PCI的意思是“坚实的PCI”,是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统,是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准,是当今最新的一种工业计算机标准。Compact PCI是在原来PCI总线基础上改造而来,它利用PCI的优点,提供满足工业环境应用要求的高性能核心系统,同时还考虑充分利用传统的总线产品,如ISA、STD、VME或PC/104来扩充系统的I/O和其他功能。
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)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道,在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定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标准规定,驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。
2.RS-485总线
在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。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恢复。 RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,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,可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。
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标准。IEEE-488总线用来连接系统,如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号,连接方式为总线方式,仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元,但总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为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家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。它基于通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源,而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外,快速是USB技术的突出特点之一,USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,而且USB还能支持多媒体。但是不能通过USB进行计算机的互连。
5.IEEE1394
Apple公司的FireWire基础上由IEEE制定的标准。与USB有很大的相似性。采用树形或菊花链结构,以级连方式在一个接口上最多可连接63个不同种类的设备。传输速率高,最高可达3.2Gb/s; 实时性好,总线提供电源,系统中各设备之间的关系是平等的,连接方便,允许热插拔和即插即用。
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