总线就是计算机各模块之间进行信息传输的通道,不同的总线都是为了解决某一类问题而产生的。总线是各个功能部件之间传输数据的公共通信干线。
总线按照传输信息的种类可以划分为:数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用来传输信息。“地址总线AB”是专门用来传送地址的。“控制总线CB”用来传送控制信号和时序信号。
总线按照传输数据的方式划分,可以分为串行总线和并行总线。串行总线中,二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件;并行总线的数据线通常超过2根。常见的串行总线有SPI、I2C、USB及RS232等,常见的并行总线如PCI等。
总线按照时钟信号是否独立,可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据,而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。SPI、I2C是同步串行总线,RS232采用异步串行总线。
总线按照工作场景可分为内部总线、系统总线和外部总线。
1.内部总线主要包括片内总线、存储总线、元件级总线。比如I2C、SPI、SDIO等。
2.系统总线把包括PCI(Peripheral Component Interconnect Local Bus)总线、ISA(Industrial Standard Architecture、工业标准结构)总线、AGP(Accelerated Graphics Port,加速图像端口)总线,SCSI(Small Computer System Interface,软盘和主机)总线、IDE(硬盘和主机)总线、STE总线、STD总线、VME总线、MCA(微通道、PS/2)总线,Multi Bus总线、VL总线、EISA(扩展工业标准结构)总线、VESA(通过系统视频性能)总线、PCMPIA(个人计算机存储卡国际协会)总线等,系统总线一般都一插槽方式出现在主板上。
3.外部总线(通信总线):Rs232S、USB、IEEE1394、ADB(Apple Desktop Bus)、AB(存取总线)、CHI(Concentration Highway Interface)、GeoPort、IEEE488、VXI、CAN、Rs485、Rs422、ProfiBus、DeviceNet、Pofinet等。
总线标准的技术规范主要包括:机械结构规范、功能规范和电气规范。
1.机械结构规范:模块尺寸、总线插头、总线接插件以及安装尺寸均有统一规定。
2.功能规范:总线每条信号线(引脚的名称)、功能以及工作过程要有统一规定。
3.电气规范:总线每条信号线的有效电平、动态转换时间、负载能力等。
总线的技术指标主要包括:总线传输速率、总线位宽、总线工作频率。
1.总线传输速率:指的是单位时间内总线上传送的数据量,即每秒钟传送MB的最大稳态数据传输率 。
2.总线的位宽指的是总线能同时传送的二进制数据的位数,或数据总线的位数,即32位、64位等总线宽度的概念。总线的位宽越宽,每秒钟数据传输率越大,总线的带宽越宽。
3.总线的工作时钟频率以MHZ为单位,工作频率越高,总线工作速度越快,总线带宽越宽。
总线结构具有简化硬件设计、简化系统结构、系统扩展性号、方便诊断和维修等优点,同时它的缺点也非常明显,比如总线的分时性、带宽有限、信息需要筛选等。所有在具体通信场景应用时,应当明确各种的设计目的(主要的应用领域),明确其优缺点和适应性,对应总线设计规范来设计。