IEEE488總線

IEEE 488是一種并行的外總線，它是20世紀(jì)70年代由HP公司制定的。HP公司為了解決各種儀器儀表與各類計算機的接口時，由于互相不兼容而帶來的連接麻煩，而研制了通用接口總線HP—IB總線。1975年IEEE以IEEE 488標(biāo)準(zhǔn)總線予以推薦，1977年國際電工委員會 (IEC)也對該總線進(jìn)行認(rèn)可與推薦，定名為IEC—IB。所以這種總線同時使用了IEEE—488，IEC—IB (IEC接口總線)，HP—IB (HP接口總線)或GP—IB (通用接口總線)多種名稱。由于IEEE 488總線的推出，當(dāng)用IEEE 488標(biāo)準(zhǔn)建立一個由計算機控制的測試系統(tǒng)時，不要再加一大堆復(fù)雜的控制電路，IEEE 488系統(tǒng)以機架層疊式智能儀器為主要器件，構(gòu)成開放式的積木測試系統(tǒng)。因此IEEE 488總線是當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線之一。

　一、 IEEE 488總線使用的約定

　(1) 數(shù)據(jù)傳輸速率≤1 MB/s。

　(2) 連接在總線上的設(shè)備 (包括作為主控器的微型機)≤15個。

　(3) 設(shè)備間的最大距離≤20 m。

　(4) 整個系統(tǒng)的電纜總長度≤220 m，若電纜長度超過220 m，則會因延時而改變定時關(guān)系，從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)制解調(diào)器

　(5) 所有數(shù)據(jù)交換都必須是數(shù)字化的。

　(6) 總線規(guī)定使用24線的組合插頭座，并且采用負(fù)邏輯，即用小于+0.8V的電平表示邏輯“1”；用大于2V的電平表示邏輯“0”。

　二、系統(tǒng)上設(shè)備的工作方式

　　IEEE 488總線接口結(jié)構(gòu)如圖8.22所示 .利用IEEE 488總線將微型計算機和其它若干設(shè)備連接在一起。可以采用串行連接，也可以采用星形連接。

　　　　　　　　　　　　圖8.22 IEEE 488總線接口結(jié)構(gòu)

　　在IEEE 488系統(tǒng)中的每一個設(shè)備可按如下3種方式工作。

　(1) “聽者”方式這是一種接收器，它從數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù)，一個系統(tǒng)在同一時刻，可以有兩個以上的“聽者”在工作。可以充當(dāng)“聽者”功能的設(shè)備有： 微型計算機、打印機、繪圖儀等。

　(2) “講者”方式這是一種發(fā)送器，它向數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)，一個系統(tǒng)可以有兩個以上的“講者”，但任一時刻只能有一個講者在工作。具有“講者”功能的設(shè)備有： 微型計算機、磁帶機、數(shù)字電壓表、頻譜分析儀等。

　(3) “控制者”方式這是一種向其它設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備，例如對其它設(shè)備尋址，或允許“講者”使用總線。控制者通常由微型機擔(dān)任。一個系統(tǒng)可以有不止一個控制者，但每一時刻只能有一個控制者在工作。

　　 在IEEE 488總線上的各種設(shè)備可以具備不同的功能。有的設(shè)備如微型計算機可以同時具有控制者、聽者、講者3種功能。有的設(shè)備只具有收、發(fā)功能，而有的設(shè)備只具有接收功能，如打印機。在某一時刻系統(tǒng)只能有一個控制者，而當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，某一時刻只能有一個發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，允許多個接收器接收數(shù)據(jù)。也就是可以進(jìn)行一對多的數(shù)據(jù)傳送。

　　一般應(yīng)用中，例如，微型機控制的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，通過IEEE 488將微型機和各種測試儀器連接起來，這時，只有微型機具備控制、發(fā)、收3種功能，而總線上的其它設(shè)備都沒有控制功能，但仍有收、發(fā)功能。當(dāng)總線工作時，由控制者發(fā)布命令，規(guī)定哪個設(shè)備為發(fā)送器、哪個為接收器，而后發(fā)送器可以利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)，接收器從總線上接收數(shù)據(jù)。

　三、 IEEE 488總線信號定義說明

　　IEEE 488總線使用24線組合插頭座，其各引腳定義列于表8.7

　　IEEE 488的信號線除8條地線外，有以下3類信號線。

　(1) D7～D0數(shù)據(jù)總線，這是8條雙向數(shù)據(jù)線，除了用于傳送數(shù)據(jù)外，還用于“聽”、“講”方式的設(shè)置，以及設(shè)備地址和設(shè)備控制信息的傳送。即在D7~D0上可以傳送數(shù)據(jù)、設(shè)備地址和命令。這是因為該總線沒有設(shè)置地址線和命令線，這些信息要通過數(shù)據(jù)線上的編碼來產(chǎn)生。

　(2) 字節(jié)傳送控制線，在IEEE 488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步握手 (掛鉤)聯(lián)絡(luò)方式。即用DAV，NRFD和NDAC 3根線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。

DAV (Data Avaible)——數(shù)據(jù)有效線。當(dāng)由發(fā)送器控制的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效時，發(fā)送器置DAV為低電平 (邏輯1)，指示接收器可以從總線上接收數(shù)據(jù)。

NRFC (Not Ready for Data)——未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線，只要連接在總線上被指定為接收器中的設(shè)備，尚有一個未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，接收器就置NRFD線為有效低電平，示意發(fā)送器不要發(fā)出數(shù)據(jù)。當(dāng)所有接收器都準(zhǔn)備好時，NRFD變?yōu)楦唠娖健?/P>

NDAC (Not Data Accepted)——未接收完數(shù)據(jù)，當(dāng)總線上被指定為接收器的設(shè)備，有任何一個尚未接收完數(shù)據(jù)，它就置NDAC線為低電平，示意發(fā)送器不要撤銷當(dāng)前數(shù)據(jù)。只有當(dāng)所有接收器都接收完數(shù)據(jù)后，此信號才變?yōu)楦唠娖健?/P>

　(3) 接口管理線。

IFC (Interface Clear)——接口清零線。該線的狀態(tài)由控制器建立，并作用于所有設(shè)備。當(dāng)它為有效低電平時，整個IEEE 488總線停止工作，發(fā)送器停止發(fā)送，接收器停止接收。使系統(tǒng)處于已知的初始狀態(tài)。它類似于復(fù)位信號RESET。可用計算機的復(fù)位鍵來產(chǎn)生IFC信號。

SRQ (Service Request)——服務(wù)請求線。它用來指出某個設(shè)備請求控制器的服務(wù)，所有設(shè)備的請求線是“線或”在一起的，因此任何一個設(shè)備都可以使這條線有效，來向控制器請求服務(wù)。但請求能否得到控制器的響應(yīng)，完全由程序安排，當(dāng)系統(tǒng)中有計算機時，SRQ是發(fā)向計算機的中斷請求線。

ATN (Attenntion Line)——監(jiān)視線。它由控制器驅(qū)動，用它的不同狀態(tài)對數(shù)據(jù)總線上的信息作出解釋。
當(dāng)ATN=“1”時，表示數(shù)據(jù)線上傳送的是地址或命令，這時只有控制器能發(fā)送信息，其它設(shè)備都只能接收信息。
當(dāng)ATN=“0”時，表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)。

EOI (End or Identify)——結(jié)束或識別線。該線與ATN線一起指示是數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，還是用來識別一個具體設(shè)備。當(dāng)ATN=“0”時，這是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)傳送最后一個字節(jié)使EOI=“1”，表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束，當(dāng)ATN=“1”，若EOI=“1”時，則表示數(shù)據(jù)總線上是設(shè)備識別信息，即可得到請求服務(wù)的設(shè)備編碼。

REN (Remote Enable)——遠(yuǎn)程控制線。該信號為低電平時，系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，設(shè)備面板開關(guān)，按鍵均不起作用；若該信號為高電平，則遠(yuǎn)程控制不起作用，本地面板控制開關(guān)，按鍵起作用。

　四、 IEEE 488總線傳送數(shù)據(jù)時序

　　IEEE 488總線上數(shù)據(jù)傳送采用異步方式，即每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)都要利用DAV，NRFD和NDAC 3條信號線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳送的時序圖如圖8.23所示

　　　　　　　　　　　　　圖8.23 3線握手時序圖

　　從時序圖可見，總線上每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，就有一次DAV，NRFD和NDAC 3線握手過程。

　　圖8.23中，“①”表示原始狀態(tài)講者置DAV為高電平；聽者置NRFD和NDAC兩線為低電平。“②”表示講者測試NRFD，NDAC兩線的狀態(tài)，若它們同時為低電平時，則講者將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線D7~D0。“③”表示中虛線表示一個設(shè)備接著一個設(shè)備陸續(xù)做好了接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (如打印機“不忙”)。“④”表示所有接收設(shè)備都已準(zhǔn)備就緒，NRFD變?yōu)楦唠娖健！阿荨北硎井?dāng)NRFD為高電平，而且數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)已穩(wěn)定后。講者使DAV線變低，告訴聽者數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)有效。“⑥”表示聽者一旦識別到這點，便立即將NRFD拉回低電平，這意味著在結(jié)束處理此數(shù)據(jù)之前不準(zhǔn)備再接收另外的數(shù)據(jù)。“⑦”表示聽者開始接收數(shù)據(jù)，最早接收完數(shù)據(jù)的聽者欲使NDAC變高 (如圖中虛線示)。但其它聽者尚未接收完數(shù)據(jù)，故NDAC線仍保持低電平。“⑧”表示只有當(dāng)所有的聽者都接收完畢此字節(jié)數(shù)據(jù)后，NDAC線才變?yōu)楦唠娖健！阿帷北硎局v者確認(rèn)NDAC線變高后，就升高DAV線。“”表示講者撤銷數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。“”表示聽者確認(rèn)DAV線為高后置NDAC為低，以便開始傳送另一數(shù)據(jù)字節(jié)。至此完成傳送一個數(shù)據(jù)字節(jié)的3線握手聯(lián)絡(luò)全過程。以后按上述定時關(guān)系重復(fù)進(jìn)行。從數(shù)據(jù)傳送的過程可見，IEEE 488總線上數(shù)據(jù)傳送是按異步方式進(jìn)行的，總線上若是快速設(shè)備，則數(shù)據(jù)傳送就快，若是慢速設(shè)備，則數(shù)據(jù)傳送就慢。也就是說數(shù)據(jù)傳送的定時是很靈活的。這意味著可以將不同速度的設(shè)備同時掛在IEEE 488總線上。

8.4.2 VXI總線

　　目前在自動測試系統(tǒng)中IEEE 488總線雖仍然廣泛使用，但由于它的數(shù)據(jù)總線只有8位寬，系統(tǒng)的最高速傳率只有1MB/s，體積也較大。因此往往不能適應(yīng)現(xiàn)代科技和生產(chǎn)對測試系統(tǒng)的需要。1987年Clolrado Data Systems, Hewlett Packard, Racaldana, Tektronix和Wavetek等公司的工程技術(shù)代表組成一個特別委員會。根據(jù)VME總線、EUROCARD標(biāo)準(zhǔn)和IEEE 488·2等標(biāo)準(zhǔn)，制定開放性儀器總線結(jié)構(gòu)所必需的附加標(biāo)準(zhǔn)。1987年7月這個委員會宣布了VXI總線標(biāo)準(zhǔn)。VXI是VME bus extension for instrumentation的縮寫，即VME總線在儀器領(lǐng)域的擴展。VXI的問世是測量和儀器領(lǐng)域中發(fā)生的重大事件。它是一種模塊化儀器總線，是一種在世界范圍內(nèi)完全開放的，適合于多供貨廠商的標(biāo)準(zhǔn)總線，它吸取VME計算機系統(tǒng)總線的高速通信和IEEE 488總線易于組成測試系統(tǒng)的優(yōu)點，而且集中了智能儀器、個人儀器和自動測試儀器的很多特長。具有小型便攜、高速數(shù)據(jù)傳輸、模塊化結(jié)構(gòu)、軟件標(biāo)準(zhǔn)化高、兼容性強、可擴性好和器件可重復(fù)使用等優(yōu)點。組建系統(tǒng)靈活方便，能充分利用計算機的效能，易于利用數(shù)字信號處理的新原理和新方法以及構(gòu)成虛擬儀器的優(yōu)點，并便于接入計算機網(wǎng)構(gòu)成信息采集，傳輸和處理的一體化網(wǎng)絡(luò)。VXI技術(shù)把計算機技術(shù)、數(shù)字接口技術(shù)和儀器測量技術(shù)有機的結(jié)合起來。這種總線推出后，在世界上得到迅速的推廣，它以很快的速度進(jìn)入測試市場，自問世以來，銷售額逐年增長。
VXI被IEEE確定為正式標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1155。

　　下面對VXI總線進(jìn)行簡略描述。

　(1) 系統(tǒng)最多可以包含256個器件 (或稱裝置)，每個器件都具有惟一的邏輯地址單元。

　(2) 它有A，B，C和D4種尺寸的模塊，A級最小 (高10 cm×深16 cm)，D級最大 (36.7 cm×34 cm)，其中C級 (23.335 cm×34 cm)應(yīng)用最多。C級的寬度為3 cm或其整數(shù)倍，即大體上相當(dāng)于一本大型書籍的尺寸。組建系統(tǒng)時，可以像插放或更換書架上的書籍一樣靈活方便地插放或更換模塊。

　(3) 一個模塊是一個VXI器件，但也允許靈活處理。系統(tǒng)中以每一個主機箱為單位構(gòu)成一個子系統(tǒng)。一般一個主機箱可以放置5~13塊模塊，主機箱的的背板為高質(zhì)量的多層印制電路板，其上印制著VXI總線。模塊通過連接器與總線連接。有P1，P2和P33種連接器。每種連接器是3排，共96個引腳。其中P1是必需的，而P2和P3是可選擇的。在主機箱的背板上安裝著連接器的插座，模塊上安裝著連接器的插頭，由主機箱向模塊提供模擬和數(shù)字電路所需的7種電源和冷卻能力。

　(4) 對VXI總線的控制分兩種，一種是主機箱的外部控制者；另一種是嵌入主機箱的內(nèi)部控制者。此外系統(tǒng)還有資源管理和零槽功能模塊。前者負(fù)責(zé)系統(tǒng)的配置和管理系統(tǒng)的正常工作，后者主要給系統(tǒng)提供公共資源。當(dāng)采用外部控制者時，可以通過IEEE 488，RS232C多系統(tǒng)擴展總線MXI，VME總線和計算機本地網(wǎng)等多種方式連接，這時資源管理者和零槽器件往往做成一個模塊，通過上述方式與外部控制者連接。當(dāng)采用嵌入式控制者時，易于組成高速、便攜的靈巧系統(tǒng)，這種內(nèi)嵌式微機往往同時具有資源管理者和零槽器件的功能。

　(5) VXI總線中地址線有16位、24位、32位3種，數(shù)據(jù)線32位，在數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)的傳輸速率可達(dá)40 MB/s，當(dāng)在相鄰模塊間用本地總線傳輸時，速率更可大幅度提高。此外VXI總線中還定義了多種控制線、中斷線、時鐘線、觸發(fā)線、識別線和模擬線等。

　(6) 在VXI總線規(guī)范文本中，對主機箱及模塊的機械規(guī)程、供電、冷卻、電磁兼容、系統(tǒng)控制、資源管理和通信規(guī)程等都做了明確規(guī)定。

8.4.3 SCSI總線

　　SCSI是Small Computer System Interface的縮寫，即小型計算機系統(tǒng)接口。它用于計算機與磁帶機、軟磁盤機、硬磁盤機、CDROM、可重寫光盤、掃描儀、通信設(shè)備和打印機等外部設(shè)備的連接。目前廣泛用于微型計算機中主機與硬磁盤和光盤如CDROM的連接，成為最重要、最有潛力的新總線標(biāo)準(zhǔn)。

　一、SCSI總線的主要特點

　　SCSI是一種低成本的通用多功能的計算機與外部設(shè)備并行外總線，可以采用異步傳送，當(dāng)采用異步傳送8位的數(shù)據(jù)時，傳送速率可達(dá)1.5 MB/s。也可以采用同步傳送，速率達(dá)5 MB/s。其下一代SCSI—2 (fast SCSI)速率為10 MB/s；Ultra SCSI傳輸速率為20 MB/s；Ultra—Wide SCSI (即數(shù)據(jù)為32位寬)傳送速率高達(dá)40 MB/s。
SCSI的啟動設(shè)備 (命令別的設(shè)備操作的設(shè)備)和目標(biāo)設(shè)備 (接受請求操作的設(shè)備)通過高級命令進(jìn)行通信，不涉及外設(shè)的物理層如磁頭、磁道、扇區(qū)等物理參數(shù)，所以不管是與磁盤或CDROM接口，都不必修改硬件和軟件，所以是一種連接很方便的通用接口，它也是一種智能接口，對于多媒體集成接口此標(biāo)準(zhǔn)更顯重要。
當(dāng)采用單端驅(qū)動器和單端接收器時，允許電纜長達(dá)6 m，若采用差動驅(qū)動器和差動接收器時，允許電纜可長達(dá)25 m。總線上最多可掛接8臺總線設(shè)備 (包括適配器和控制器)。但在任何時刻只允許兩個總線設(shè)備進(jìn)行通信。目前數(shù)據(jù)寬度有8位和32位兩種。當(dāng)前與硬盤和CDROM連接多用8位。下面以8位的SCSI為例進(jìn)行信號定義說明。

　二、SCSI信號定義說明

　　SCSI總線信號可以采用單端驅(qū)動器和單端接收器進(jìn)行信號傳送，也可以采用差動驅(qū)動器和差動接收器進(jìn)行信號傳送。但兩者在信號定義上有區(qū)別，下面分別介紹。

　1. 單端SCSI總線信號定義

　　單端SCSI總線采用50芯扁平電纜或25對雙絞線，也可以采用圓型電纜。電纜中每根導(dǎo)線的截面積為0.8 mm2，最大長度6m,單端SCSI總線信號的定義列于表8.8

　　這9條數(shù)據(jù)線的功能取決于總線的工作節(jié)拍。

TERMPWR (26)——經(jīng)電纜向總線設(shè)備提供電源的引腳。

ATN (32)——注意信號。它由啟動設(shè)備產(chǎn)生，用來通知目標(biāo)設(shè)備，啟動設(shè)備已準(zhǔn)備好一個報文信息。

BSY (36)——忙信號。該信號可以由總線上的任何設(shè)備產(chǎn)生，它用來指示總線的工作狀態(tài)。當(dāng)其為高電平時，表示總線正被占用。

ACK (38)——認(rèn)可信號。該信號傳送節(jié)拍，由啟動設(shè)備產(chǎn)生，作為對請求信號的響應(yīng)。

RST (40)——重置信號。該信號可由總線上的任何設(shè)備產(chǎn)生，用來通知總線上的所有設(shè)備重置。

MSG (42)——指示信息類別信號。該信號由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生。用來通知啟動設(shè)備，在信息傳輸節(jié)拍里，數(shù)據(jù)線上是報文還是其它信息。當(dāng)MSG=“0”時，表示數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)氖敲罨驙顟B(tài)信息；當(dāng)MSG=“1”時，表示數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)氖菆笪男畔ⅰ?/P>

SEL (44)——選擇信號。該信號可由選擇目標(biāo)設(shè)備的起始設(shè)備產(chǎn)生，也可以由重選起始設(shè)備的目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生。在這里，總線上要求其它設(shè)備執(zhí)行操作的設(shè)備為起始設(shè)備；執(zhí)行起始設(shè)備要求的為目標(biāo)設(shè)備。總線上的設(shè)備有的只能作為起始設(shè)備，有的只能作為目標(biāo)設(shè)備，但有的總線設(shè)備在某一時刻可以是起始設(shè)備，在另一時刻可以是目標(biāo)設(shè)備。例如，起始總線上的微型計算機。

C/D (46)——控制/數(shù)據(jù)信號。它由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生，在信息傳輸節(jié)拍里，用來通知啟動設(shè)備在數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)氖强刂菩盘栠€是數(shù)據(jù)信息。
當(dāng)C/D=“0”時，數(shù)據(jù)線上為數(shù)據(jù)信息；
當(dāng)C/D=“1”時，數(shù)據(jù)線上為控制信息。

REQ (48)——請求信號。該信號由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生，用來請求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

I/O (50)——輸入/輸出信號。該信號由目標(biāo)設(shè)備產(chǎn)生，在信息傳輸節(jié)拍里，用來通知啟動設(shè)備信息傳輸?shù)姆较颉?br>當(dāng)I/O=“0”時，表示起始設(shè)備為輸出；
當(dāng)I/O=“1”時，表示起始設(shè)備為輸入。
在選擇重選節(jié)拍里，該信號用來作為選擇重選的標(biāo)志。當(dāng)I/O=“0”時，表示為選擇；當(dāng)I/O=“1”時表示為重選。

　2. 差動SCSI總線信號定義

　　當(dāng)SCSI總線采用差動驅(qū)動和差動接收時，對連接線的要求同單端一樣，也是50芯扁平電纜或25對雙絞線。但電纜的長度可達(dá)25m。差動SCSI的總線信號定義列于表8.9。

　　單端和差動信號引腳相對應(yīng)，只是單端一個信號只需占一個引腳，而差動一個信號要占用兩個引腳，將單端時的一些地引腳，在差動時是“+”的信號引腳。
　　引腳21為DENABLE，是總線允許信號，高電平為有效。在差動連接時，若DENABLE不慎接地，則總線無法工作。
經(jīng)電纜向總線設(shè)備提供電源的TERMPWR引腳，單端時用26號引腳，差動時用25和26引腳。

　三、SCSI總線的工作過程

　　SCSI總線工作過程包括如下10個總線節(jié)拍：

　BUS FREE——總線自由節(jié)拍；
　ARB——總線仲裁節(jié)拍；
　SEL——總線選擇節(jié)拍；
　RESEL——重新選擇節(jié)拍；
　MSG IN——信息輸入節(jié)拍；
　MSG OUT——信息輸出節(jié)拍；
　DATA IN——數(shù)據(jù)輸入節(jié)拍；
　DATA OUT——數(shù)據(jù)輸出節(jié)拍；
　CMD——命令節(jié)拍；
　STATUS——狀態(tài)節(jié)拍。
　　各節(jié)拍的轉(zhuǎn)換如圖8.24所示

　　　　　　　　　　　　圖8.24 SCSI總線節(jié)拍轉(zhuǎn)換圖

　　SCSI總線在復(fù)位之后進(jìn)入總線自由節(jié)拍BUS FREE，在此狀態(tài)下，總線上的設(shè)備可以提出請求，此后進(jìn)入總線仲裁節(jié)拍ARB，通過ARB后，使優(yōu)先權(quán)最高的請求設(shè)備獲得總線仲裁權(quán)。然后進(jìn)入選擇節(jié)拍SEL，利用SEL和BSY信號及設(shè)備編碼決定起始設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備。

　　經(jīng)過上述3個節(jié)拍后，總線進(jìn)入信息傳輸節(jié)拍。利用MSG，C/D,I/O三個信號的不同編碼，可以決定信息的傳輸方式。例如，若MSG C/D I/O=000時，則表示一個數(shù)據(jù)輸出總線節(jié)拍，數(shù)據(jù)由起始設(shè)備傳送到目標(biāo)設(shè)備。

　　當(dāng)信息傳輸完成或出現(xiàn)錯誤時，可利用RST信號使總線復(fù)位，總線重新回到BUS FREE節(jié)拍。

　　SCSI總線設(shè)置很多命令，在軟件支持下工作。詳細(xì)內(nèi)容可以查閱ECMA公布的SCSI標(biāo)準(zhǔn)。ECMA (European Computer Manufacturers Association)即歐洲計算機廠家協(xié)會。

8.4.4 IDE總線

　　IDE總線或稱IDE接口，它是1984年由COMPAQ和WD公司聯(lián)合推出的一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)。這種接口只支持硬盤驅(qū)動器。1993年為了與SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)競爭，WD公司又推出增強型的IDE接口，也稱為EIDE接口或稱ATA接口。EIDE接口不僅支持硬盤驅(qū)動器，還支持磁帶機和CD—ROM驅(qū)動器。EIDE接口迅速得到許多廠商的歡迎。現(xiàn)在市面上新的多功能卡基本上都支持EIDE接口。若插有EIDE的多功能卡，CD—ROM驅(qū)動器安裝起來相當(dāng)于第二個磁盤。但舊的多功能卡或硬盤卡，只支持舊的IDE標(biāo)準(zhǔn)，甚至只支持ST506這種更舊的接口標(biāo)準(zhǔn)，則這種卡盡管可以驅(qū)動雙硬盤，卻不能驅(qū)動CD—ROM。

　　常見的CD—ROM除了EIDE接口標(biāo)準(zhǔn)外，還有AT接口標(biāo)準(zhǔn)，AT接口是SONY、松下和三菱等公司專用的CD—ROM接口。EIDE接口的平均尋址時間明顯優(yōu)于AT接口。所以若看重讀寫速度應(yīng)選用EIDE接口的CD—ROM。CD—ROM采用EIDE接口是大勢所趨，AT專用接口將走向消亡。

　　ISA，EISA總線支持EIDE接口數(shù)傳率為4.1 MB/s，而VESA總線上多采用Fast EIDE接口，它的數(shù)傳率為11~13 MB/s。容量為850 MB以上的硬盤要采用Fast EIDE—2接口，其數(shù)傳率為16.6 MB/s。
　　EIDE總線信號定義列于表8.10

8.4.5 Centronics總線

　　Centronics總線用于計算機與打印機或繪圖儀的連接。它也是一種并行通信總線，總線由36條信號線組成。采用扁平電纜或多芯電纜進(jìn)行信息傳送。傳輸速率較高，傳輸距離最長為2 m。在使用扁平電纜連接時，采用每兩條數(shù)據(jù)線之間夾一條地線，可以較好的克服數(shù)據(jù)間的干擾。這種總線未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化組織確定，所以不同廠家對引腳定義可能略有區(qū)別。目前經(jīng)常采用25線簡化的Centronics總線。例如PC系列機的并行接口就是采用25線的Centronics總線標(biāo)準(zhǔn)。
Centronics總線信號定義列于表8.11

8.4.6 RS—232C總線

　一、RS—232C信號定義的說明

　　RS—232C是一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，是數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)從CCITT遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)出的一個標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)初制訂此標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備能達(dá)到接插的“兼容性”。也就是說不同廠家所生產(chǎn)的設(shè)備，只要它們都具有RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口，則不需要任何轉(zhuǎn)換電路，就可以互相插接起來。這個標(biāo)準(zhǔn)僅保證硬件兼容而沒有軟件兼容。此外，用它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，由于線路的損耗和噪聲干擾，傳輸距離一般都不超過15 m。通常兩計算機的近距離通信可以通過RS—232C接口連接起來。

　　RS—232C標(biāo)準(zhǔn)包括機械指標(biāo)和電氣指標(biāo)。機械指標(biāo)規(guī)定，RS—232C接口通向外部的連接器(插針和插座)是一種標(biāo)準(zhǔn)的“D”型保護(hù)殼的25針插頭。圖8.25是這種插頭的插腳編號

　　　　　　　　　　　　圖8.25 標(biāo)準(zhǔn)25針“D”型插頭

　　25個插腳的功能分配列于表8.12。

　　RS—232C的25個插腳僅定義22個。這22個信號分為兩個信道組：一個主信道組(標(biāo)有“*”者)和一個輔信道組，大多數(shù)微機通信系統(tǒng)僅使用主信道組的信號線。在通信時，并非所有主信道組的信號都要連接。在微機通信中，通常使用的RS—232接口信號只有9根引腳(見表8.13)。

　　常用的9根引腳分兩類：一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳，另一類是用于調(diào)制解調(diào)器(MODEM)的控制和反應(yīng)它的狀態(tài)的引腳。

　1. 基本的數(shù)據(jù)傳送引腳

TXD，RXD，GND(2，3，7號引腳) 基本數(shù)據(jù)傳送引腳。
TXD——數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，數(shù)據(jù)傳送時，發(fā)送數(shù)據(jù)由該引腳發(fā)出，送上通信線，在不傳送數(shù)據(jù)時，異步串行通信接口維持該腳為邏輯“1”。
RXD——數(shù)據(jù)接收引腳，來自通信線的數(shù)據(jù)信息由該引腳進(jìn)入接收設(shè)備。
GND——信號地，該引腳為所有電路提供參考電位。

　2. MODEM的控制和狀態(tài)引腳

從計算機通過RS232C接口送給MODEM的控制引腳包括DTR和RTS。

DTR——數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完畢引腳，用于通知MODEM計算機準(zhǔn)備好，可以通信了。
RTS——請求發(fā)送引腳，用于通知MODEM計算機請求發(fā)送數(shù)據(jù)。
從MODEM通過RS323C接口送給計算機的狀態(tài)信息，引腳包括DSR，CTS，DCD和RI。
DSR——數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒引腳，用于通知計算機，MODEM準(zhǔn)備好了。
CTS——允許發(fā)送引腳，用于通知計算機MODEM可以接收數(shù)據(jù)了。
DCD——數(shù)據(jù)載體檢測引腳，用于通知計算機MODEM與電話線另一端的MODEM已經(jīng)建立聯(lián)系。
RI——振鈴信號指示引腳，用于通知計算機，有來自電話網(wǎng)的信號。

　二、具有MODEM設(shè)備的遠(yuǎn)距離通信

　　數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE (Data Terminal Equipment)，如計算機、終端顯示器，通過RS232C接口和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(DataCommunication Equipment)如調(diào)制解調(diào)器連接起來，再通過電話線和遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行通信。即電話線的兩端都有DCE，即MODEM設(shè)備。MODEM除具有調(diào)制和解調(diào)功能外，還必須具有控制功能和反映狀態(tài)的功能。這些控制功能用來完成與RS—232C接口以及電話線另一端的MODEM進(jìn)行信息交換和聯(lián)絡(luò)控制。具有MODEM設(shè)備的遠(yuǎn)距離通信的連接圖，見圖8.26。

　　　　　　　　　　　　　　圖8.26 最簡單連接

　　在實際使用中，若進(jìn)行近距離通信，即不通過電話線進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，則不需要使用DCE，而直接把DTE連接起來，稱為零調(diào)制解調(diào)器聯(lián)接，因為此時調(diào)制解調(diào)器已退化成了一個線路交叉，不起任何作用了。兩個DTE之間可以利用表8?13列出的9根線進(jìn)行不同的連接進(jìn)行通信雙方的握手聯(lián)絡(luò)。

　1. 通信雙方永遠(yuǎn)準(zhǔn)備好接收的DTE

　　這是一種最簡單的連接，這種連接僅用3根線。其它和MODEM有關(guān)的線，可以不連接，如圖8?26(a)或?qū)⒖刂凭€和自身的狀態(tài)線連接起來。如圖8.26(b)所示。

　2. 利用MODEM的控制信號線建立同步

　　當(dāng)進(jìn)行近距離通信時，不必通過MODEM，兩臺計算機可以通過RS—232C直接對接，這種情況下，和MODEM有關(guān)的控制線和狀態(tài)線用來為通信雙方進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。這種連接如圖8.27所示。

　　　　　　　　　圖8.27 用MODEM控制作為通信握手聯(lián)絡(luò)

　　通信雙方的握手聯(lián)絡(luò)過程如下：

　　首先需要發(fā)送數(shù)據(jù)的一方將RTS變?yōu)橛行驅(qū)Ψ?接收數(shù)據(jù)的一方)請求發(fā)送。RTS接到另一方的DSR和DCD。當(dāng)DSR有效，表示數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好，DCD引腳的狀態(tài)改變，通知CPU對方要發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)接收端準(zhǔn)備好接收時，通過DTR引腳向?qū)Ψ?請求發(fā)送的一方)發(fā)出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完畢的信息，該引腳接到發(fā)送端的CTS引腳，通知它接收端“允許發(fā)送”。只有當(dāng)CTS有效時，發(fā)送端才可以發(fā)送信息。所以如果在接收信息時，接收端來不及處理收到的信息，例如，接收緩沖器滿等情況出現(xiàn)，便可以將自身的DTR信號變?yōu)闊o效，使發(fā)送端的CTS也變?yōu)闊o效而使發(fā)送端暫停發(fā)送。當(dāng)發(fā)送端發(fā)送完全部數(shù)據(jù)，便使自身的請求發(fā)送引腳RTS變?yōu)闊o效，接收端的DSR，DCD引腳狀態(tài)改變會再次引起CPU中斷，從而得知數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。RS—232C是支持全雙工通信的，雙方的收發(fā)都可以按上述方式進(jìn)行。

　　若有一方永遠(yuǎn)處于接收準(zhǔn)備好的狀態(tài)，例如，計算機B對接收的數(shù)據(jù)處理得很快或很簡單，則它是永遠(yuǎn)準(zhǔn)備好接收的DTR，這種情況可以省去兩條接線，連接圖如圖8.28所示。將接收端的DTR與自己的DSR和DCD相接，只要DTR有效，便使DSR和DCD有效，從而使接收線路暢通。在發(fā)送端RTS接向自己的CTS，只要RTS有效，就會使允許發(fā)送CTS有效，因此發(fā)送端隨時可以發(fā)送。

　　　　　　　 　　　　圖8.28 用MODEM控制的一種簡化聯(lián)絡(luò)

　三、RS—232C總線的電氣規(guī)范

　RS—232C總線的電氣規(guī)范列于表8.14。

　　從表8.14看出對于發(fā)送端，規(guī)定用-5~-15 V表示邏輯“1”(或稱MARK信號)，用+5~+15 V表示邏輯“0”(或稱SPACE)，內(nèi)阻為幾百歐姆，可以帶2 500 pF的電容負(fù)載。負(fù)載開路時電壓不得超過±25 V；對于接收端，電壓低于-3 V表示邏輯“1”，高于+3 V表示邏輯“0”，輸入阻抗在3~7 kΩ之間。接口應(yīng)經(jīng)得住短路而不損壞。

　四、RS—232C標(biāo)準(zhǔn)與TTL標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換

　　由RS—232C的電氣規(guī)范，可以得出發(fā)送時RS—232C的邏輯“1”電平在-5~-15 V范圍內(nèi)。而邏輯“0”電平在+5~+15 V范圍內(nèi)；它要求RS—232C的接收器必須能識別低至+3 V的信號作為邏輯0，而能識別高至-3 V的信號作為邏輯1。因此，RS—232C的邏輯電平與TTL邏輯電平是不兼容的。但是微型計算機通過串行接口芯片，送出的和能接收的都是TTL電平表示的數(shù)字信息。為了使RS—232C和TTL組成的串行接口能相接，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。Motorola公司制造的MC1488是把TTL電平轉(zhuǎn)換為RS—232C電平的一種比較簡單的集成電路驅(qū)動器芯片；而MC1489是把RS—232C電平轉(zhuǎn)換成TTL電平的接收器芯片。，采用MC1488和MC1489電平轉(zhuǎn)換芯片的全雙工RS—232C接口電路和UART(異步規(guī)程收發(fā)器接口)的連接線路如圖8.29所示。

　　　　　　　圖8.29 采用MC1488和1489電平轉(zhuǎn)換芯片

　　　　　　　　　　　時RS—232C與UART的連接

　　由于RS—232C使用非常廣泛，許多半導(dǎo)體廠家都生產(chǎn)專用于TTL電平與RS—232C電平的專用轉(zhuǎn)換芯片。常用于將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS—232C電平的芯片，除MC1488外還有75188，75150等，用于將RS—232C電平轉(zhuǎn)換為TTL電平的除MC1489外，還有75189，75154等。

8.4.7 RS—423A總線

　　為了克服RS—232C的缺點，提高傳送速率，增加通信距離，又考慮到與RS—232C的兼容性，EIA在1987年提出了RS—423A總線標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的主要優(yōu)點是在接收端采用了差分輸入。RS—423A的接口電路如圖8.30所示。

　　　　　　　　　　圖8.30 RS—423A接口電路

　　在有電磁干擾的場合，干擾信號將同時混入兩條通信線路中，產(chǎn)生共模干擾，而差分輸入對共模干擾信號有較高的抑制作用，這樣就提高了通信的可靠性。RS—423A用-6 V表示邏輯“1”，用+6 V表示邏輯“0”，而RS—232C的接收電壓范圍是±3 V，所以RS—423 A不通的接收器僅對差動信號敏感，當(dāng)信號線之間的電壓低于-0.2 V時表示“1”，大于0.2 V時表示“0”。接收芯片可以承受±25 V的電壓，因此可以直接與RS—232C相接。根據(jù)使用經(jīng)驗，采用普通雙絞線，RS—423A線路可以在130 m用100 k的波特率可靠通信。在1200 m內(nèi)，可用1200波特進(jìn)行通信。目前越來越多的計算機逐步采用RS—423A標(biāo)準(zhǔn)以獲得比RS—232C更佳的通信效果。

8.4.8RS—422A總線

　　RS—422A采用平衡輸出的發(fā)送器，差分輸入的接收器。如圖8.31所示。

　　　　　　　　　　圖8.31 RS—422A平衡輸出差分輸入圖

　　發(fā)送器有兩根輸出線，當(dāng)一條線向高電平跳變的同時，另一條輸出線向低電平跳變，線之間的電壓極性因此翻轉(zhuǎn)過來。在RS—422A線路中，發(fā)送信號要用兩條線，接收信號也要兩條線，對于雙工通信，至少要有4根線。由于RS—422A線路是完全平衡的，它比RS—423A更高的可靠性，傳送更快更遠(yuǎn)。一般情況下，RS—422A線路不使用公共地線，這使得通信雙方由于地電位不同而對通信線路產(chǎn)生的干擾減至最小。雙方地電位不同產(chǎn)生的信號成為共模干擾會被差分接收器濾波掉，而這種干擾卻能使RS—232C的線路產(chǎn)生錯誤。但是必須注意，由于接收器所允許的共模干擾范圍是有限的，要求小于±25V。因此，若雙方地電位的差超過這一數(shù)值，也會使信號傳送錯誤，或?qū)е滦酒瑩p壞。當(dāng)采用普通雙絞線時，RS—422A可在1 200m范圍以38.4 kbit/s的波特率進(jìn)行通信。在短距離(200 m)，RS—422A的線路可以輕易地達(dá)到200 kbit/s以上的波特率，因此這種接口電路被廣泛地用在計算機本地網(wǎng)絡(luò)上。RS—422A的輸出信號線間的電壓為±2 V，接收器的識別電壓為±0.2 V。共模范圍±25 V。在高速傳送信號時，應(yīng)該考慮到通信線路的阻抗匹配，否則會產(chǎn)生強烈的反射，使傳送的信息發(fā)生畸變，導(dǎo)致通信錯誤。一般在接收端加終端電阻以吸收掉反射波。電阻網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該是平衡的，如圖8.32所示。

　　　　　　　　　　　　　圖8.32 在接收端加終端電阻圖

8.4.9 RS—485總線

　　使用RS—422A接口電路進(jìn)行全雙工通信，需要兩對線或4條線，使線路成本增加。RS—485適用于收發(fā)雙方共用一對線進(jìn)行通信，也適用于多個點之間共用一對線路進(jìn)行總線方式聯(lián)網(wǎng)，通信只能是半雙工的，線路如圖8.33所示。

　　　　　圖8.33 使用RS—485多個點之間共用一對線路進(jìn)行總

　　　　　　　　　　　　　線方式聯(lián)網(wǎng)

　　由于共用一條線路，在任何時刻，只允許有一個發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，其它發(fā)送器必須處于關(guān)閉 (高阻)狀態(tài)，這是通過發(fā)送器芯片上的發(fā)送允許端控制的。例如，當(dāng)該端為高電平時，發(fā)送器可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而為低電平時，發(fā)送器的兩個輸出端都呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，好像從線路脫開一樣。