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  • 常用外部总线介绍

    2020-03-17 09:37:21
    ExternalBus(外部总线) ,通常所说的总线(Bus)指片外总线,是CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口之间进行通讯的通路,也称系统总线.外部总线又称为通信总线,用于计算机之间、计算机与远程终端、计算机外部...

    外部总线概述

    ExternalBus(外部总线) ,通常所说的总线(Bus)指片外总线,是CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口之间进行通讯的通路,也称系统总线.外部总线又称为通信总线,用于计算机之间、计算机与远程终端、计算机与外部设备以及计算机与测量仪器仪表之间的通信。该类总线不是计算机系统已有的总线,而是利用电子工业或其他领域已有的总线标准。外部总线又分为并行总线和串行总线,并行总线主要有IEEE-488总线,串行总线主要有RS232C、RS422C、RS485、IEEE1394以及USB总线等。

    02

    IEEE-488总线概述

    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。

    IEEE 488是一种并行的外总线,它是20世纪70年代由HP公司制定的。HP公司为了解决各种仪器仪表与各类计算机的接口时,由于互相不兼容而带来的连接麻烦,而研制了通用接口总线HP—IB总线。1975年IEEE以IEEE 488标准总线予以推荐,1977年国际电工委员会 (IEC)也对该总线进行认可与推荐,定名为IEC—IB。所以这种总线同时使用了IEEE—488,IEC—IB (IEC接口总线),HP—IB (HP接口总线)或GP—IB (通用接口总线)多种名称。由于IEEE 488总线的推出,当用IEEE 488标准建立一个由计算机控制的测试系统时,不要再加一大堆复杂的控制电路,IEEE 488系统以机架层叠式智能仪器为主要器件,构成开放式的积木测试系统。因此IEEE 488总线是当前工业上应用最广泛的通信总线之一。

    03

    IEEE-488总线工作方式

    IEEE 488总线接口结构如图8.22所示 .利用IEEE 488总线将微型计算机和其它若干设备连接在一起。可以采用串行连接,也可以采用星型连接。

    图8.22 IEEE 488总线接口结构

    在IEEE 488系统中的每一个设备可按如下3种方式工作。

    (1) “听者”方式这是一种接收器,它从数据总线上接收数据,一个系统在同一时刻,可以有两个以上的“听者”在工作。可以充当“听者”功能的设备有:微型计算机、打印机、绘图仪等。

    (2) “讲者”方式这是一种发送器,它向数据总线发送数据,一个系统可以有两个以上的“讲者”,但任一时刻只能有一个讲者在工作。具有“讲者”功能的设备有:微型计算机、磁带机、数字电压表、频谱分析仪等。

    (3) “控制者”方式这是一种向其它设备发布命令的设备,例如对其它设备寻址,或允许“讲者”使用总线。控制者通常由微型机担任。一个系统可以有不止一个控制者,但每一时刻只能有一个控制者在工作。

    在IEEE 488总线上的各种设备可以具备不同的功能。有的设备如微型计算机可以同时具有控制者、听者、讲者3种功能。有的设备只具有收、发功能,而有的设备只具有接收功能,如打印机。在某一时刻系统只能有一个控制者,而当进行数据传送时,某一时刻只能有一个发送器发送数据,允许多个接收器接收数据。也就是可以进行一对多的数据传送。

    一般应用中,例如,微型机控制的数据测量系统,通过IEEE 488将微型机和各种测试仪器连接起来,这时,只有微型机具备控制、发、收3种功能,而总线上的其它设备都没有控制功能,但仍有收、发功能。当总线工作时,由控制者发布命令,规定哪个设备为发送器、哪个为接收器,而后发送器可以利用总线发送数据,接收器从总线上接收数据。

    04

    IEEE-488总线的使用约定

    (1) 数据传输速率≤1 MB/s。

    (2) 连接在总线上的设备 (包括作为主控器的微型机)≤15个。

    (3) 设备间的最大距离≤20 m。

    (4) 整个系统的电缆总长度≤220 m,若电缆长度超过220 m,则会因延时而改变定时关系,从而造成工作不可靠。这种情况应附加调制解调器

    (5) 所有数据交换都必须是数字化的。

    (6) 总线规定使用24线的组合插头座,并且采用负逻辑,即用小于+0.8V的电平表示逻辑“1”;用大于2V的电平表示逻辑“0”。

    05

    RS232C总线的概述

    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。

    06

    RS232C的电气特性

    EIA-RS-232C协议对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

    在TxD和RxD上:逻辑1(MARK)=-3V~-15V

    逻辑0(SPACE)=+3~+15V

    在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:

    信号有效(接通,ON状态,正电压)=+3V~+15V

    信号无效(断开,OFF状态,负电压)=-3V~-15V

    以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。

    对于数据(信息码):

    逻辑“1"(传号)的电平低于-3V,逻辑“0"(空号)的电平高于+3V;对于控制信号;接通状态(ON)即信号有效的电平高于+3V,断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V,也就是当传输电平的绝对值大于3V时,电路可以有效地检查出来,介于-3~+3V之间的电压无意义,低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义,因此,实际工作时,应保证电平在±(3~15)V之间。

    EIA-RS-232C协议与TTL转换:

    RS-232C协议是用正负电压来表示逻辑状态,与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此,为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接,必须在EIA-RS-232C协议与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件,也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件,如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换,而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完成TTL??EIA双向电平转换。

    07

    RS232C总线连接器的机械性

    连接器:由于RS-232C协议并未定义连接器的物理特性,因此,出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器,其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。

    (1)DB-25:PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定义了25根信号线,分为4组:

    ①异步通信的9个电压信号(含信号地SG)2,3,4,5,6,7,8,20,22

    ②20mA电流环信号 9个(12,13,14,15,16,17,19,23,24)

    ③空6个(9,10,11,18,21,25)

    ④保护地(PE)1个,作为设备接地端(1脚)

    注意,20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供,至AT机及以后,已不支持。

    (2)DB-9连接器

    在AT机及以后,不支持20mA电流环接口,使用DB-9连接器,作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此,若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接,必须使用专门的电缆线。

    电缆长度:在通信速率低于20kb/s时,RS-232C协议所直接连接的最大物理距离为15m(50英尺)。

    最大直接传输距离说明:RS-232C协议规定,若不使用MODEM,在码元畸变小于4%的情况下,DTE和DCE之间最大传输距离为15m(50英尺)。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求,接口标准在电气特性中规定,驱动器的负载电容应小于2500pF。

    08

    RS422总线概述

    RS-422是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的,RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。

    09

    RS232、RS485和RS485的之间的区别

    RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。例如:视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口,每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。视频服务器除提供各种控制硬件接口外,还提供协议接口,如RS422接口除支持RS422的Profile协议外,还支持 Louth、Odetics 、BVW等通过RS422控制的协议。

    RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的,RS-232在1962年发布。RS-422由RS-232发展而来,为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mbps,传输距离延长到4000英尺(速率低于100Kbps时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。

    1. S-232串行接口标准
      目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5+15V,负电平在-5-15V电平。当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3+12V与-3-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20Kbps。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3kΩ~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。
    2. RS-422与RS-485串行接口标准
      (1)平衡传输
      RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B。通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2V6V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
      (2)RS-422电气规定
      由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100Kbps速率以下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。
      (3)RS-485电气规定
      由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。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。RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。RS-485与RS-422一样,其最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100Kbps速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。

    10

    串行总线协议转换器

    在计算机控制系统中,主机通常提供RS-232C标准接口。但在控制系统分布较远的情况下,单独由RS232C不能实现远距离的通信任务,这时需要进行与RS485或RS422的转换。完成这种转换的器件很多,分为有源和无源两种,有源转换器需提供标准电源,无源转换器利用RS232C内部的电源信号供电。

    11

    通用串行总线的概述

    通用串行总线总线 的供应商(Universal Serial Bus, USB),是一种用于将适用USB的外围设备连接到主机的外部总线结构,主要用在中速和低速的外设。通用串行总线同时又是一种通信协议,支持主机和USB的外围设备之间的数据传输。通用串行总线支持每秒12兆比特的数据速度。

    使用通用串行总线,新的设备可以被添加到你的计算机上,而不需要添加适配卡或者甚至是需要将计算机关闭。通用串行总线外围总线标准是由康柏,IBM,DEC ,Inter,微软,NEC,以及北方电信开发的,还有所有的计算机和设备供应商免费提供的技术。。

    12

    通用串行总线的传输方式

    通用串行总线提供了四种传输方式,以适应各种设备的需要。

    1、控制传输方式:控制传输是双向传输,数据量通常较小,主要用来进行查询、配置和给通用串行总线设备发送通用的命令。控制传输主要用在主计算机和通用串行总线外设中端点0之间。

    2、等时传输方式:等时传输提供了确定的带宽和间隔时间。它被用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输,或者用于要求恒定的数据传送率的即时应用中。例如进行语音业务传输时,使用等时传输方式是很好的选择。

    3、中断传输方式:中断方式传送是单向的并且对于主机来说只有输入的方式。中断传输方式主要用于定时查询设备是否有中断数据要传送,该传输方式应用在少量的、分散的、不可预测的数据传输。键盘、游戏杆和鼠标就属于这一类型。

    4、大量传输方式:主要应用在没有带宽和间隔时间要求的大量数据的传送和接收,它要求保证传输。打印机和扫描仪属于这种类型。

    13

    通用串行总线特点

    通用串行总线最初是由英特尔与微软公司倡导发起,其最大的特点是支持热插拔(Hot plug)和即插即用 (Plug&Play)。当设备插入时,主机枚举(enumerate)此设备并加载所需的驱动程序,因此使用远比PCI和ISA总线方便。

    通用串行总线速度比平行埠并联总线(Parellel Bus,例如EPP、LPT)与串联埠总线(Serial Port,例如RS-232)等传统电脑用标准总线快上许多。原标准中USB 1.1 的最大传输带宽为 12Mbps,USB 2.0 的最大传输带宽为 480Mbps。

    通用串行总线的设计为非对称式的,它由一个主机(host)控制器和若干通过hub设备以树形连接的设备组成。一个控制器下最多可以有5级hub,包括Hub在内,最多可以连接127个设备,而一台计算机可以同时有多个控制器。和SPI-SCSI等标准不同,USB hub不需要终结器。

    通用串行总线可以连接的外设有鼠标、键盘、gamepad、游戏杆、扫描仪、数码相机、打印机、硬盘和网络部件。对数码相机这样的多媒体外设USB已经是缺省接口;由于大大简化了与计算机的连接,USB也逐步取代并口成为打印机的主流连接方式。2004年已经有超过1亿台USB设备;到2005年显示器和高清晰度数字视频外设是仅有的USB未能染指的外设类别,因为他们需要更高的传输速率。

    14

    通用串行总线的电气特性

    详细的USB的电器特性的相关内容是在USB规范。而在此,仅列出用户所需注意的一些特性。如图1所示,呈现了在全速设备与PC主机之间电气特性的连接。除了Vcc(+5 V)与接地线外,需要特别注意的是D+与D-的差动数据信号线。首先,在连接至USB收发器之前必须先串接9O~44Ω的电阻。而后根据不同的USB设各的传输速度(全速或低速),改变在设各端的提升电阻1.5×(1±5%)kΩ的位置。这个提升电阻,也可视为设各端电阻。对于全速设备(12 Mbps),就将提升电阻接至D+信号线与电源之间的位置。如果是低速设各(1.5 Mbps),就将提升电阻接到D一信号线与电源之间的位置,如图1.15所示。这个电压源的范围为3.0~3.6 V。但对于USB 2。0的高速传输,这个提升电阻被省略,改以自动切换的方式。最后,D+与D-两条信号线在PC主机的根集线器或集线器端同时接上15 kΩ的下拉电阻并连至接地端。用户也可视这些下拉电阻为集线器端电阻。

    图1 全速设备与PC主机之间电气特性的连接图

    图2 低速设备与PC主机之间电气特性的连接图

    整个PC主机与设备之间的电气特性是如何操作的呢?首先,在设备未连接至PC主机的根集线器或集线器的连接端口时,D+与D-两条信号线因为下拉电阻的关系,几乎都视为接地,但是若有一个设各刚连接上时,由于提升电阻(1.5 kΩ)与下拉电阻(15 kΩ)形成了一个分压器;因此其中有一条数据信号线(D+或D-)的电位将被提升至电压Vdc的90%左右。此时,当集线器检测到其中的一条数据信号线趋近3 Vcc,而另外一条仍维持接地状态时就可确定有一设备已连接上。PC主机会不断地每隔一般时间来查询根集线器,检查D+与D一的电位变化,以了解设备的连接状态

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  • 针对计算机领域常用的各种接口,如USB、VGA、SATA等,进行一一陈列其各自不同的布线规则,尤其是针对龙芯处理器的外设。对于刚入计算机领域的硬件工程师来说,可具有一定帮助。因为我就是刚入计算机领域一年多,...

    各个接口PCB-Layout 规则要求

      针对计算机领域常用的各种接口,如USB、VGA、SATA等,一一陈列其各自不同的布线规则,尤其是针对龙芯处理器的外设。以下是近期整理好的内容,希望对刚步入计算机领域的硬件工程师有所帮助。描述有误的地方可以一起探讨。
    

    1. USB接口
    是Universal Serial Bus的缩写,即通用串行总线,是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。
    PCB-layout规则:
    a. 总长度尽量控制在1800mil;
    b. 差分线特性阻抗为90Ω;
    c. 电源管脚走线宽度≥30mil;
    d. O_USB_OC[0:3]/ 阻抗为60 Ω ± 15%。
    e. ESD器件尽量靠近接口放置。
    f. 信号长度,要求主板信号长度与底板信号长度之和不超过18inch”。
    2. VGA接口
    是Video Graphics Array的缩写,即视频图形阵列,具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。VGA接口不但是CRT显示设备的标准接口,同样也是LCD液晶显示设备的标准接口,具有广泛的应用范围。目前台式机的视频接口多是VGA接口。
    PCB-layout规则:
    a. 布局:一字形或L形;
    b. R、G 、B、Hsync和Vsync需要加粗 15mil,做包地处理,隔离层走线。阻抗为75Ω。
    c. TVS管在布局时,要尽量靠近连接器侧。
    d. 其余信号阻抗为50Ω。
    e. VGA_RED、VGA_GRN、VGA_BLU、VGA_HSYNC、VGA_VSYNC为模拟信号,这些模拟信号的地为VGAGND,在地层上要分割出这种地。数字信号和模拟信号要各自布在自己的‘地’的上。布线时把这模拟信号布在TOP层最好,每条信号线用两条各自相应的地线平行夹裹跟随。在这模拟地的上下各信号层不允许布数字信号线。当然上述模拟信号线也不要在数字地上各信号层走线。
    3. SATA接口
    是Serial ATA的缩写,即串行ATA。它是一种电脑总线,主要功能是用作主板和大量存储设备(如硬盘及光盘驱动器)之间的数据传输。这是一种完全不同于并行PATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
    PCB-layout规则:
    a. 走线时尽量不打过孔; 最大过孔数为2个,换参考层处150mil内增加连接不同参考层过孔,每个信号对要求一个过孔。
    b. 注意差分线控制特性阻抗:90Ω;
    c. 走线时注意邻近地平面走线,不许跨切割,除测点外尽量不要有via,且不可有stub,同时注意立体包地处理。
    d. Differential pair信号上的耦合电容需放置到SATA conector端且对称放置。
    e. ESD防护器件紧挨接口放置,后端放置差分线匹配电容。
    f. 信号长度,要求主板信号长度与底板信号长度之和不超过4inch。
    4. AUDIO接口
    音频接口,可将计算机、录像机等的音频信号输入进来,通过自带扬声器播放。还可以通过音频输出接口,连接功放、外接喇叭。
    PCB-layout规则:
    1.信号线阻抗:65Ω;
    2.左、右声道(HPL HPR)走线长度≥12mil;
    3.模拟信号要进行包地处理;
    4.AGND需铺到插座,同时电源拉最小30mil宽;
    5.TVS管要尽量靠近端口放置,磁珠要放在TVS管后端。
    5. RS232接口
    RS232接口简称串口,也称串行通信接口或串行通讯接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口 (Serial Interface)是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,但传送速度较慢,且传输距离有限。
    PCB-layout规则:
    a. TXD、RXD尽量不要同层平行走线,如果一定要同层,要求间距至少5W以上;
    b. 输入输出之间不要交叉在一起,用地隔开;
    c. TVS管紧挨接口放置,之后紧接着放置电容位置,最后面放磁珠,用于滤波。
    6. HDMI接口
    是High Definition Multimedia Interface的简称,即高清多媒体接口。是一种全数字化视频和声音发送接口,可以发送未压缩的音频及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI可以同时发送音频和视频信号,由于音频和视频信号采用同一条线材,大大简化系统线路的安装难度。
    PCB-layout规则:
    a.差分线阻抗是100Ω;
    b.ESD器件一定要靠近HDMI端子放置;
    c.信号线的TVS管要并排放置,不可以一前一后。
    d.四对差分线之间的间距要保证在15mil以上;
    e.临近GND层走线。
    7.DVI接口
    是Digital Visual Interface的简称,即数字视频接口。DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling,转换最小差分信号)技术来传输数字信号。TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等),经过DC平衡后,采用差分信号传输数据,它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能,可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。数字视频接口(DVI)是一种国际开放的接口标准,在PC、DVD、高清晰电视(HDTV)、高清晰投影仪等设备上有广泛的应用。
    PCB-layout规则:
    1.信号换层时请在距离过孔50mil内增加回流地过孔;
    2.信号长度最长不超过8000mil;
    3.每个信号走线不能超过两个过孔;
    4.信号必须要参考GND层,差分对之间的间距要≥15mil。
    8. LVDS接口
    是Low Voltage Differential Signaling的简称,即低电压差分信号,又称RS-644总线接口,是20世纪90年代才提出的一种数据传输和接口技术。是一种低摆幅的差分信号技术,它使得信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输,其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。
    PCB-layout规则:
    a. LVDS 输出差分信号走线阻抗 100Ω,走线尽可能等长;
    b. 100Ω终端电阻尽量靠近LVDS接收器放置,差分信号走线时尽量少用通孔;
    c. LVDS各输出差分信号通道间隔至少大于2倍S1(一对差分信号正负通道间隔为S1)。
    9. CAN接口
    是Controller Area Network的简称,即控制器局域网络。CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
    PCB-layout规则:
    1.差分信号线走线等长;
    2.信号特性阻抗为120Ω;
    3.CAN总线一般采用“手牵手”式连接、“T”型连接、星型拓扑结构。
    10.IDE接口
    是Integrated Drive Electronics的缩写,即电子集成驱动器,是把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起减少硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到增强,硬盘制造起来变得更容易的技术。但是由于其数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少以及传输总线数量多等缺点,使得IDE接口已逐渐被淘汰,目前渐渐已被SATA接口代替。
    PCB-layout规则:
    a.信号线阻抗特性为50Ω;
    b. 信号线保持等长走线;
    c.信号线线宽4mil,间距8mil,同时VIA控制在两个以内,不能跨切割面;
    d.防护器件TVS管紧贴接口放置。
    11.网口
    网口可作为两种功能,分为管理网口和以太网网口。对于管理网口而来,可对板卡设备进行在线加载软件大包;对于以太网网口,在其MAC层LINK UP后也可进行在线加载软件大包,同时也可进行数据的传输与交换,速率更快,稳定性好。
    PCB-layout规则:
    a. 外壳地与DGND之间的桥接电容要靠近外壳地管脚放置。
    b. TX+、TX-和RX+、RX-两组差分对之间的间距要≥4W。
    c. 网络差分特性阻抗为100欧姆。
    d. 尽量做到差分对之间等长。
    e. 变压器底部的内层电源/地平面需要挖空,且尽量不要走信号线;
    f. 换参考层处150mil内增加连接不同参考层过孔,每个信号对要求一个过孔。
    12.PS/2接口
    PS/2是一种鼠标和键盘的专用接口,是一种6针的圆型接口,但键盘只使用其中的4针传输数据和供电,其余2个为空脚。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些,而且是ATX主板的标准接口,是应用最为广泛的键盘接口之一。鼠标是浅绿色接口,键盘是紫色接口,这两个接口不能混插,否则会使其不工作。
    PCB-layout规则:
    a.因为速率一般为15KHZ,没有太严苛的走线要求;
    b.需注意MS_CLK/DATA和KB_CLK/DATA两组线各自平行走线。

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  • 计算机系统常用名词

    2013-05-02 14:48:08
    外设互联标准(或称个人电脑接口,Personal Computer Interface),实际应用中简称为PCI(Peripheral Component Interconnect),是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。 3、APIC apic: Advan

    1、DMA

    DMA(Direct Memory Access,直接内存存取。


    2、PCI

    外设互联标准(或称个人电脑接口,Personal Computer Interface),实际应用中简称为PCIPeripheral Component Interconnect),是一种连接电子计算机主板外部设备总线标准。


    3、APIC

    apic: Advanced Programmable Interrupt Controller高级可编程中断控制器.


    4、MMU

    MMU是Memory Management Unit的缩写,中文名是内存管理单元,它是中央处理器(CPU)中用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路,同时也负责虚拟地址映射为物理地址,以及提供硬件机制的内存访问授权。


    5、SCSI

    小型计算机系统接口(英语:Small Computer System Interface; 简写:SCSI),一种用于计算机和智能设备之间(硬盘、软驱、光驱打印机扫描仪等)系统级接口的独立处理器标准。 SCSI是一种智能的通用接口标准。它是各种计算机与外部设备之间的接口标准。


    6、ATA

    ATA技术是一个关于IDE(Integrated Device Electronics)的技术规范族。最初,IDE只是一项企图把控制器与盘体集成在一起为主要意图的硬盘接口技术。 随着IDE/EIDE得到的日益广泛的应用,全球标准化协议将该接口自诞生以来使用的技术规范归纳成为全球硬盘标准,这样就产生了ATA(Advanced Technology Attachment)。


    7、SATA

    SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。


    8、IDE

    IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,或者叫“集成设备电路”。它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。

     

    9、bsp

    BSP(board support package)是板级支持包,是介于主板硬件和操作系统之间的一层,应该说是属于操作系统的一部分,主要目的是为了支持操作系统,为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包,使之能够更好的运行于硬件主板。在嵌入式系统软件的组成中,就有BSP。BSP是相对于操作系统而言的,不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP,例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相对于某一CPU来说尽管实现的功能一样,可是写法和接口定义是完全不同的,所以写BSP一定要按照该系统BSP的定义形式来写(BSP的编程过程大多数是在某一个成型的BSP模板上进行修改)。这样才能与上层OS保持正确的接口,良好的支持上层OS。


     

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    端口的编址与寻址

    接口中通常都设置了一些用于数据、控制和状态缓存的寄存器,这些寄存器就是能够让CPU直接访问的I/O端口。为了便于CPU对外部设备的快速识别和选择,必须对接口中所有可访问的寄存器(I/O端口)进行编址。常用的编址方式主要有两种,一种是I/O端口与主存储器统一的编址方式,另一种是I/O端口与主存储器彼此独立的编址方式。

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    1.统一编址方式

    统一编址方式是将主存地址空间分出一部分地址用于对I/O端口进行编址,也就是I/O端口使用了原本属于主存地址对其进行编址。此方式无需设置专门的输入输出指令,只要用一般的访问主存的指令就可以访问I/O端口。由于这种方法是将I/O端口映射到主存空间的某些地址上,所以又称为存储映射I/O方式。

    在统一编址方式下,I/O端口访问和主存访问指令相同,所以它的保护机制可由分段或分页存储管理来实现,而无需另外专门的保护机制。这种存储器映射方式给编程提供了非常大的灵活性。任何对内存存取的指令都可用来访问位于主存空间中的I/O端口,并且所有有关主存的寻址方式都可用于I/O端口的寻址。例如,可用MOV指令实现寄存器和I/O端口的数据传送,可用AND、OR或TEST等指令直接操作I/O接口中的控制寄存器或状态寄存器。此外,由于外设和I/O寄存器的数目几乎不受限制,这种编制方式还便于扩大系统吞吐量,这在大型控制或数据通信系统等特殊场合很有用。但是,统一编址使I/O占用了一部分主存空间的地址,主存空间减少了。而且,由于在识别I/O端口时全部地址线都需参与地址译码,使译码电路变得复杂,译码所需时间变长,使执行外设寻址的操作时间相对增长了。

    2.独立编址方式

    独立编址方式则是将I/O端口单独进行编址,使I/O端口和存储空间的地址空间互相独立。采用这种编址方式,CPU访问I/O端口时必须使用专用的I/O指令。当CPU使用I/O指令时,其指令的地址字段直接或间接的指示出端口地址。这些端口地址被接口电路中的地址译码器接收并且进行译码,符合者就是CPU所指定的外设寄存器,该外设寄存器将被CPU访问。目前以x86系列微处理器为核心的微机一般都采用的是I/O独立编址方式,其I/O地址空间由216(64K)个地址编号组成,每个编号可以寻址一个8位的I/O端口,两个连续的8位端口可看成一个16位端口,四个连续的8位端口则可作为一个32位端口处理。所以,64K个I/O地址空间最多能提供64K个8位端口、32K个16位端口、16K个32位端口等总容量不超过64KB的不同端口的组合。

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空空如也

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常用计算机外部接口