嵌入式接口技術(shù)課件9

1、嵌入式接口技術(shù)第嵌入式接口技術(shù)第9章章總線技術(shù)總線技術(shù) 北京農(nóng)學(xué)院計(jì)算機(jī)與北京農(nóng)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院王玉潔第第9 9章總線技術(shù)章總線技術(shù) 知識(shí)點(diǎn)：總線的基本概念及標(biāo)準(zhǔn)、常用總線介紹知識(shí)點(diǎn)：總線的基本概念及標(biāo)準(zhǔn)、常用總線介紹 重點(diǎn)：總線的基本概念及常用總線重點(diǎn)：總線的基本概念及常用總線 9.1 9.1 總線概述總線概述 9.2 9.2 PCPC領(lǐng)域常用的系統(tǒng)總線領(lǐng)域常用的系統(tǒng)總線 9.3 9.3 常用的通信總線常用的通信總線9.1 總線概述總線概述 9.1.1 總線的概念總線的概念 1.總線總線 是指計(jì)算機(jī)中連接多個(gè)部件并傳送信息的一組公用是指計(jì)算機(jī)中連接多個(gè)部件并傳送信息的一組

2、公用連線，是若干互連信號(hào)線的集合，由它構(gòu)成系統(tǒng)的插連線，是若干互連信號(hào)線的集合，由它構(gòu)成系統(tǒng)的插件間、件間、 插件的芯片間或系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)信息通路。插件的芯片間或系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)信息通路。 嵌入式微型計(jì)算機(jī)廣泛采用總線技術(shù)，用以簡(jiǎn)化嵌入式微型計(jì)算機(jī)廣泛采用總線技術(shù)，用以簡(jiǎn)化硬件、軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從硬件角度看，接口設(shè)計(jì)者硬件、軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從硬件角度看，接口設(shè)計(jì)者只需按總線規(guī)范設(shè)計(jì)插件板，保證它們具有互換性與只需按總線規(guī)范設(shè)計(jì)插件板，保證它們具有互換性與通用性，以便大批量生產(chǎn)，支持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能及通用性，以便大批量生產(chǎn)，支持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能及系列產(chǎn)品的開發(fā)。系列產(chǎn)品的開發(fā)。 從軟件角度看，接插件的

3、硬件結(jié)構(gòu)帶來(lái)了軟件從軟件角度看，接插件的硬件結(jié)構(gòu)帶來(lái)了軟件設(shè)計(jì)的模塊化。用總線連接的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰設(shè)計(jì)的模塊化。用總線連接的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，便于擴(kuò)充與更新。，便于擴(kuò)充與更新。 例如在規(guī)模上擴(kuò)充時(shí)，只需往例如在規(guī)模上擴(kuò)充時(shí)，只需往總線上多插幾塊同類型的插件；總線上多插幾塊同類型的插件； 在功能擴(kuò)充時(shí)，只在功能擴(kuò)充時(shí)，只需插入符合該總線標(biāo)準(zhǔn)的所需插件；在系統(tǒng)更新時(shí)需插入符合該總線標(biāo)準(zhǔn)的所需插件；在系統(tǒng)更新時(shí)，一般只需要更換新的插件或系統(tǒng)板。借助于總線，一般只需要更換新的插件或系統(tǒng)板。借助于總線標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助用戶按其具體需要選擇和獲得適合標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助用戶按其具體需要選擇和獲得適合自己需求的

4、產(chǎn)品。自己需求的產(chǎn)品。 2.面向總線的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)面向總線的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn) 簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少連線數(shù)目，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)制簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少連線數(shù)目，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造造 ； 便于布線，減小體積，降低了成本便于布線，減小體積，降低了成本,提高系統(tǒng)的可提高系統(tǒng)的可靠性；靠性； 所有與總線連接的設(shè)備均采用類似的接口，便于所有與總線連接的設(shè)備均采用類似的接口，便于系統(tǒng)的擴(kuò)充、更新與靈活配置，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)的擴(kuò)充、更新與靈活配置，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化模塊化 便于設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)，所有接口的軟件就是對(duì)不便于設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)，所有接口的軟件就是對(duì)不同的口地址進(jìn)行操作同的口地址進(jìn)行操作 3.總線上的信息傳送方式總線上的信息

5、傳送方式 一般情況下，同一時(shí)刻總線最多只能有一個(gè)模塊發(fā)一般情況下，同一時(shí)刻總線最多只能有一個(gè)模塊發(fā)送信息，當(dāng)有多個(gè)模塊要使用總線進(jìn)行信息傳輸送信息，當(dāng)有多個(gè)模塊要使用總線進(jìn)行信息傳輸時(shí)，只能采用分時(shí)方式，每個(gè)模塊交替使用總線。時(shí)，只能采用分時(shí)方式，每個(gè)模塊交替使用總線。這就涉及到總線的使用權(quán)問(wèn)題。每個(gè)總線協(xié)議均這就涉及到總線的使用權(quán)問(wèn)題。每個(gè)總線協(xié)議均要處理總線的使用權(quán)分配問(wèn)題，即總線仲裁技術(shù)要處理總線的使用權(quán)分配問(wèn)題，即總線仲裁技術(shù). 4.總線的分類總線的分類 按所處位置按所處位置片內(nèi)總線片內(nèi)總線片總線片總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線外總線外總線l按功能分按功能分?jǐn)?shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線控制總

6、線控制總線9.1.2 總線的標(biāo)準(zhǔn)化總線的標(biāo)準(zhǔn)化 總線標(biāo)準(zhǔn)化為連接到總線的各個(gè)部件提供了標(biāo)準(zhǔn)的信息通總線標(biāo)準(zhǔn)化為連接到總線的各個(gè)部件提供了標(biāo)準(zhǔn)的信息通路。路。 芯片總線的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題目前尚未得到妥善解決，這主要芯片總線的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題目前尚未得到妥善解決，這主要是由于不同廠家生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路芯片沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化是由于不同廠家生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路芯片沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范，因而很難通過(guò)簡(jiǎn)單的連接提供芯片之間的標(biāo)準(zhǔn)信息的規(guī)范，因而很難通過(guò)簡(jiǎn)單的連接提供芯片之間的標(biāo)準(zhǔn)信息通路。通路。 隨著微機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，用戶要求不同廠家生產(chǎn)的硬隨著微機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，用戶要求不同廠家生產(chǎn)的硬件模塊能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便互連的愿

7、望越來(lái)越迫切。芯片級(jí)不能件模塊能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便互連的愿望越來(lái)越迫切。芯片級(jí)不能做到這一點(diǎn)，就要在插件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)法解決，因而形成了做到這一點(diǎn)，就要在插件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)法解決，因而形成了插件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的各種標(biāo)準(zhǔn)總線。插件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的各種標(biāo)準(zhǔn)總線。 標(biāo)準(zhǔn)總線不僅在電氣上規(guī)定了各種信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)總線不僅在電氣上規(guī)定了各種信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電平、負(fù)載能力和定時(shí)關(guān)系，而且在結(jié)構(gòu)上規(guī)定了電平、負(fù)載能力和定時(shí)關(guān)系，而且在結(jié)構(gòu)上規(guī)定了插件的尺寸規(guī)格和各引腳的定義。通過(guò)嚴(yán)格的電氣插件的尺寸規(guī)格和各引腳的定義。通過(guò)嚴(yán)格的電氣和結(jié)構(gòu)規(guī)定，各種模塊可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)連接。各生產(chǎn)廠和結(jié)構(gòu)規(guī)定，各種模塊可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)連接。各生產(chǎn)廠家可以根據(jù)這些

8、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范生產(chǎn)各種插件或系統(tǒng)，用家可以根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范生產(chǎn)各種插件或系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的需要購(gòu)買這些插件或系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成戶可以根據(jù)自己的需要購(gòu)買這些插件或系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成所希望的應(yīng)用系統(tǒng)或者擴(kuò)充原來(lái)的系統(tǒng)。所希望的應(yīng)用系統(tǒng)或者擴(kuò)充原來(lái)的系統(tǒng)。 制定一個(gè)合理的、便于以后擴(kuò)充的總線標(biāo)準(zhǔn)制定一個(gè)合理的、便于以后擴(kuò)充的總線標(biāo)準(zhǔn)是一件很復(fù)雜的工作，是一件很復(fù)雜的工作， 但從用戶使用的角度看，只但從用戶使用的角度看，只要了解常用標(biāo)準(zhǔn)總線的種類、特點(diǎn)和使用方法就行要了解常用標(biāo)準(zhǔn)總線的種類、特點(diǎn)和使用方法就行了。了。 目前總線標(biāo)準(zhǔn)有兩類：目前總線標(biāo)準(zhǔn)有兩類： 一類是一類是IEEE(美國(guó)電氣及電子工程師協(xié)會(huì)美國(guó)電氣及電

9、子工程師協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)定義與解釋的標(biāo)準(zhǔn)，如委員會(huì)定義與解釋的標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE-488總線和總線和RS-232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)等，串行接口標(biāo)準(zhǔn)等， 這類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已有這類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已有20多個(gè)。多個(gè)。 另一類是因廣泛應(yīng)用而被大家接受與公認(rèn)的標(biāo)另一類是因廣泛應(yīng)用而被大家接受與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，如準(zhǔn)，如S-100總線、總線、IBMPC總線、總線、ISA總線、總線、EISA總線、總線、STD總線和串行電流回路接口標(biāo)準(zhǔn)等?？偩€和串行電流回路接口標(biāo)準(zhǔn)等。 不同的總線標(biāo)準(zhǔn)可以用于不同的微機(jī)系統(tǒng)或者同不同的總線標(biāo)準(zhǔn)可以用于不同的微機(jī)系統(tǒng)或者同一微機(jī)系統(tǒng)的不同位置。一微機(jī)系統(tǒng)的不同位置。 9.2 PC領(lǐng)域常用的系統(tǒng)總線領(lǐng)

10、域常用的系統(tǒng)總線 9.2.1 ISA總線總線(Industry standard architecture) 16位位ISA總線頻率為總線頻率為8MHz左右。左右。 1) 8位位 ISA(即即XT)總線定義總線定義 8位位 ISA總線插槽定義如表所示，總線插槽定義如表所示， 共有共有62條引條引腳信號(hào)。腳信號(hào)。 2) 16位位ISA(即即AT)總線定義總線定義 AT總線在總線在XT總線基礎(chǔ)上增加了一個(gè)總線基礎(chǔ)上增加了一個(gè)36引腳的引腳的插槽，插槽， 這樣也就構(gòu)成了這樣也就構(gòu)成了16位位ISA總線總線8位位ISA總線信號(hào)定義總線信號(hào)定義ISA總線新增引腳總線新增引腳 9.2.2 PCI總線總線

11、PCI是是Intel公司開發(fā)的一套局部公司開發(fā)的一套局部總線系統(tǒng)，它支持總線系統(tǒng)，它支持32位或位或64位位的總線寬度，頻率通常是的總線寬度，頻率通常是33MHz。 PCI 總線是獨(dú)立于總線是獨(dú)立于CPU 的系統(tǒng)的系統(tǒng)總線，采用了獨(dú)特的中間緩沖總線，采用了獨(dú)特的中間緩沖器設(shè)計(jì)器設(shè)計(jì)PCI (Peripheral Component Interconnect, 外部組外部組件互連件互連)， 是目前最為高級(jí)的系統(tǒng)總線，是目前最為高級(jí)的系統(tǒng)總線， 也是當(dāng)前惟也是當(dāng)前惟一發(fā)揮了一發(fā)揮了Pentium或或Pentium以上系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的總線以上系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的總線(有有些些486類型的微機(jī)也使用類型的微機(jī)也使用P

12、CI)。 PCI總線為局部總線。總線為局部總線。 PCI(外部設(shè)備互連外部設(shè)備互連)是高速外設(shè)與是高速外設(shè)與CPU間的橋梁間的橋梁。它在。它在CPU 與外設(shè)間插入了一個(gè)復(fù)雜的管理層，以與外設(shè)間插入了一個(gè)復(fù)雜的管理層，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸，并提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的總線接口。該協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸，并提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的總線接口。該管理層提供信號(hào)的緩沖，使管理層提供信號(hào)的緩沖，使PCI能支持能支持10種外設(shè)，種外設(shè)，并在高時(shí)鐘頻率下保持高性能。如圖所示。并在高時(shí)鐘頻率下保持高性能。如圖所示。 1. PCI的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) 支持總線主控技術(shù)，允許智能設(shè)備在適當(dāng)?shù)臅r(shí)支持總線主控技術(shù)，允許智能設(shè)備在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候取得總線控制權(quán)

13、以加速數(shù)據(jù)傳輸和對(duì)高度專門化候取得總線控制權(quán)以加速數(shù)據(jù)傳輸和對(duì)高度專門化任務(wù)的支持。任務(wù)的支持。PCI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖CPU存儲(chǔ)控制器存儲(chǔ)器PCI橋路標(biāo)準(zhǔn)總線橋路設(shè)備設(shè)備設(shè)備PCI橋路CPU總線設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)總線 （ISA， EISA ) 支持突發(fā)傳輸模式。在這種模式下，支持突發(fā)傳輸模式。在這種模式下，PCI 能能在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)送大量數(shù)據(jù)，特別適合于高分辨率在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)送大量數(shù)據(jù)，特別適合于高分辨率且多達(dá)數(shù)百萬(wàn)種顏色的圖像快速顯示。且多達(dá)數(shù)百萬(wàn)種顏色的圖像快速顯示。 與與ISA/EISA/MCA總線兼容?？偩€兼容。 擴(kuò)展性好。預(yù)留擴(kuò)展空間，擴(kuò)展性好。預(yù)留擴(kuò)展空間， 支持支持64位數(shù)據(jù)和

14、位數(shù)據(jù)和地址。地址。 即插即用即插即用, 支持自動(dòng)配置功能。支持自動(dòng)配置功能。2. PCI總線的主要信號(hào)總線的主要信號(hào) PCI總線信號(hào)分為地址線、數(shù)據(jù)線、接口控制線總線信號(hào)分為地址線、數(shù)據(jù)線、接口控制線、仲裁線、系統(tǒng)線、中斷請(qǐng)求線、仲裁線、系統(tǒng)線、中斷請(qǐng)求線、 高速緩存支持、高速緩存支持、出錯(cuò)報(bào)告等信號(hào)線，出錯(cuò)報(bào)告等信號(hào)線， 共共188根。根。 具體情況如表所示具體情況如表所示。 PCI總線引腳PCI總線信號(hào)總線信號(hào)PCI總線設(shè)備AD32 AD63C/BE4 C/BE7PAR64REQ64ACK64LOCKINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITDOTCKTMSTRSTAD0

15、AD31C/BE0 C/BE3PARFRAMETRDYIRDYSTOPDEVSELIDSELPERRSERRREQGNTCLKRST系統(tǒng)信號(hào)仲裁信號(hào)錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)接口控制信號(hào)地址/數(shù)據(jù)線64位總線擴(kuò)展信號(hào)接口控制中斷信號(hào)支持 Cache的信號(hào)邊界掃描信號(hào)必需的可選的 系統(tǒng)信號(hào)線有時(shí)鐘信號(hào)線系統(tǒng)信號(hào)線有時(shí)鐘信號(hào)線CLK和復(fù)位信號(hào)線和復(fù)位信號(hào)線RST。 地址數(shù)據(jù)總線地址數(shù)據(jù)總線AD0AD31是時(shí)分復(fù)用的信號(hào)線。是時(shí)分復(fù)用的信號(hào)線。 CBE0CBE3稱為稱為“命令字節(jié)使能命令字節(jié)使能”信號(hào)，信號(hào)，也為復(fù)用線。在傳輸數(shù)據(jù)階段，它們指明所傳輸數(shù)據(jù)的各個(gè)也為復(fù)用線。在傳輸數(shù)據(jù)階段，它們指明所傳輸數(shù)據(jù)的各個(gè)字

16、節(jié)的通路；在傳送地址階段，這四條線決定了總線操作的字節(jié)的通路；在傳送地址階段，這四條線決定了總線操作的類型，這些類型包括類型，這些類型包括IO讀、讀、IO寫、存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫寫、存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫、存儲(chǔ)器多重寫、中斷響應(yīng)、配置讀、配置寫和雙地址周期、存儲(chǔ)器多重寫、中斷響應(yīng)、配置讀、配置寫和雙地址周期等等。等等。 為了實(shí)現(xiàn)即插即用（為了實(shí)現(xiàn)即插即用（PnP）功能，）功能，PCI部件內(nèi)都置有配部件內(nèi)都置有配置寄存器，配置讀和配置寫命令就是用于在系統(tǒng)初始化時(shí)置寄存器，配置讀和配置寫命令就是用于在系統(tǒng)初始化時(shí)，對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀寫操作。，對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀寫操作。 接口控制信號(hào)有成幀信號(hào)接口控制信號(hào)

17、有成幀信號(hào)FRAME、目標(biāo)設(shè)備就緒信、目標(biāo)設(shè)備就緒信號(hào)號(hào)TDRY、 始發(fā)設(shè)備就緒信號(hào)始發(fā)設(shè)備就緒信號(hào)IRDY、停止傳輸、停止傳輸STOP、初始化設(shè)備選擇、初始化設(shè)備選擇IDSEL、資源封鎖、資源封鎖LOCK和設(shè)備和設(shè)備選擇選擇DEVSEL。 PCI總線采用獨(dú)立請(qǐng)求的仲裁方式。每一個(gè)總線采用獨(dú)立請(qǐng)求的仲裁方式。每一個(gè)PCI始發(fā)設(shè)備始發(fā)設(shè)備都有一對(duì)總線仲裁線都有一對(duì)總線仲裁線REQ和和GNT直接連到直接連到PCI總線仲總線仲裁器。裁器。 當(dāng)各始發(fā)設(shè)備使用總線時(shí)，分別獨(dú)立地向當(dāng)各始發(fā)設(shè)備使用總線時(shí)，分別獨(dú)立地向PCI總線總線仲裁器發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)仲裁器發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)REQ，由總線仲裁器根據(jù)系統(tǒng)，由

18、總線仲裁器根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定的判決規(guī)則決定把總線使用權(quán)賦給哪一個(gè)設(shè)備。規(guī)定的判決規(guī)則決定把總線使用權(quán)賦給哪一個(gè)設(shè)備。 9.2.3 AGP接口接口 AGP叫做圖形加速接口，是叫做圖形加速接口，是Intel公司推出的新一代圖形顯示卡專公司推出的新一代圖形顯示卡專用數(shù)據(jù)通道，它只能安裝用數(shù)據(jù)通道，它只能安裝AGP的的顯示卡顯示卡PCI插槽插槽內(nèi)存以及插槽內(nèi)存以及插槽CPU并行并行接口并行并行接口IDE硬盤接口硬盤接口BIOS芯片芯片USB接口接口鼠標(biāo)、鼠標(biāo)、鍵盤接口鍵盤接口主板電源主板電源AGP接口接口軟驅(qū)接口軟驅(qū)接口供電電路供電電路9.3 9.3 常用的通信總線常用的通信總線 CAN總線總線 USB總線

19、總線 I2C總線總線 9.3.1 CAN總線總線 CAN,全稱為全稱為“Controller Area Network”,即控制即控制器局域網(wǎng)器局域網(wǎng),是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 CAN總線通信接口中集成了總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。級(jí)判別等項(xiàng)工作。 CAN總線總線 9.3.2 USB總線總線 USB（Universal Serial Bus

20、)即通用串行總線即通用串行總線 USB系統(tǒng)的組成包括硬件和軟件兩部分。系統(tǒng)的組成包括硬件和軟件兩部分。 USB硬件部分硬件部分，包括包括USB主機(jī)、主機(jī)、USB設(shè)備設(shè)備（Hub和功能設(shè)備）和連接電纜。和功能設(shè)備）和連接電纜。USB軟件部分：軟件部分：USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)I/O請(qǐng)求包（請(qǐng)求包（IRPs）發(fā)出給）發(fā)出給USB設(shè)備的請(qǐng)求。設(shè)備的請(qǐng)求。USB驅(qū)動(dòng)程序，在設(shè)備設(shè)置時(shí)讀取描述寄存器以獲取驅(qū)動(dòng)程序，在設(shè)備設(shè)置時(shí)讀取描述寄存器以獲取USB設(shè)備的特征。設(shè)備的特征。主控制器驅(qū)動(dòng)程序，完成對(duì)主控制器驅(qū)動(dòng)程序，完成對(duì)USB交換的調(diào)度，并通過(guò)交換的調(diào)度，并通過(guò)根根Hub或其他的或其

21、他的Hub完成對(duì)交換的初始化。完成對(duì)交換的初始化。 USB總線總線 USB主機(jī)是一個(gè)帶有主機(jī)是一個(gè)帶有USB主控制器的主控制器的PC機(jī)，在機(jī)，在USB系統(tǒng)中，只有一個(gè)主機(jī)。系統(tǒng)中，只有一個(gè)主機(jī)。 USB主控制器主控制器/根根Hub分別完成對(duì)傳輸?shù)某跏蓟謩e完成對(duì)傳輸?shù)某跏蓟驮O(shè)備的接入。和設(shè)備的接入。 USB Hubs除了根除了根Hub 外，為了接入更多的設(shè)外，為了接入更多的設(shè)備，需要其他備，需要其他USB Hubs。 連接電纜有兩種，用于全速通信的包有防護(hù)物的連接電纜有兩種，用于全速通信的包有防護(hù)物的雙絞線和用于低速通信的不帶防護(hù)物的非雙絞線。雙絞線和用于低速通信的不帶防護(hù)物的非雙絞線。9.

22、3.3 I2C總線總線 I2C（InterIntegrated Circuit）總線是由）總線是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總外圍設(shè)備。是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線線標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 I2C總線協(xié)議只使用總線協(xié)議只使用2條線：條線：串行數(shù)據(jù)線串行數(shù)據(jù)線SDA，串行時(shí)串行時(shí)鐘線鐘線SCL

23、 SDASCL 可發(fā)可收可發(fā)可收可發(fā)可收可發(fā)可收主機(jī)從機(jī) I2C總線信號(hào)類型總線信號(hào)類型: 開始條件：開始條件：SCL為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，SDA由高電平向由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù) 結(jié)束條件：結(jié)束條件：SCL為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，SDA由低電平向由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù) 響應(yīng)：接收方收到響應(yīng)：接收方收到8bit數(shù)據(jù)后，在響應(yīng)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)后，在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間必須將脈沖期間必須將SDA線拉低，表示已收到數(shù)據(jù)線拉低，表示已收到數(shù)據(jù) I2C總線基本操作：總線基本操作： 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，所總線必須由主器件（

24、通常為微控制器）控制，所有操作均由主器件發(fā)起有操作均由主器件發(fā)起 主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL） 尋址從機(jī)尋址從機(jī) 控制總線的傳輸方向，控制總線的傳輸方向， 并產(chǎn)生起始和停止條件并產(chǎn)生起始和停止條件 從機(jī)有以下權(quán)力從機(jī)有以下權(quán)力 不響應(yīng)，不響應(yīng)，從機(jī)必須使數(shù)據(jù)線保持高電平從機(jī)必須使數(shù)據(jù)線保持高電平 使時(shí)鐘線使時(shí)鐘線SCL 保持低電平，迫使主機(jī)進(jìn)入等待保持低電平，迫使主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)狀態(tài) I2C總線基本操作：總線基本操作： I2C總線基本操作：總線基本操作： 當(dāng)進(jìn)行傳輸時(shí)，主機(jī)先發(fā)出一個(gè)起始條件，然后當(dāng)進(jìn)行傳輸時(shí)，主機(jī)先發(fā)出一個(gè)起始條件，然后發(fā)出地址信息和方向信息發(fā)出地址信息和

25、方向信息 發(fā)送到發(fā)送到SDA 線上的每個(gè)字節(jié)必須為線上的每個(gè)字節(jié)必須為8位位 ， 比如比如7位地址位地址+1位讀位讀/寫控制信息寫控制信息 從機(jī)收到地址信息，應(yīng)當(dāng)給出響應(yīng)從機(jī)收到地址信息，應(yīng)當(dāng)給出響應(yīng) 然后主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收，或從機(jī)發(fā)送主機(jī)接收，然后主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收，或從機(jī)發(fā)送主機(jī)接收，每次傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)量不受限制，但是每個(gè)字節(jié)后每次傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)量不受限制，但是每個(gè)字節(jié)后必須跟一個(gè)響應(yīng)位（接收方給出）必須跟一個(gè)響應(yīng)位（接收方給出） 主機(jī)發(fā)出結(jié)束主機(jī)發(fā)出結(jié)束 STR710提供：提供： 2個(gè)個(gè)I2C接口接口 支持多主機(jī)和從機(jī)模式支持多主機(jī)和從機(jī)模式 自動(dòng)識(shí)別自動(dòng)識(shí)別7比特或比特或10比特地址尋址模式比

26、特地址尋址模式 可以工作在主機(jī)的發(fā)送或接收、從機(jī)的發(fā)送或可以工作在主機(jī)的發(fā)送或接收、從機(jī)的發(fā)送或接收四個(gè)模式接收四個(gè)模式 可以編程設(shè)置：標(biāo)準(zhǔn)模式可以編程設(shè)置：標(biāo)準(zhǔn)模式0-100KHz 或或 快速?？焖倌Ｊ绞?00-400KHz STR710 I2C的控制寄存器的控制寄存器 I2C Control Register (I2Cn_CR) STR710 I2C狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器1 I2C Status Register 1 (I2Cn_SR1) STR710 I2C狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器2 I2C Status Register 2 (I2Cn_SR2) STR710 I2C時(shí)鐘控制寄存器時(shí)鐘控制寄

27、存器 I2C Clock Control Register (I2Cn_CCR) STR710 I2C擴(kuò)展時(shí)鐘控制寄存器擴(kuò)展時(shí)鐘控制寄存器 I2C Extended Clock Control Register (I2Cn_ECCR) 1) 標(biāo)準(zhǔn)模式下標(biāo)準(zhǔn)模式下(fSCL 100kHz) fSCL = fPCLK1/ (2 x CC11-.CC0+7) CC11-.CC0 = (fPCLK1 / fSCL) - 7) / 2 2) 快速模式下快速模式下(100kHz fSCL 400kHz) fSCL = fPCLK1/ (3 x CC11-.CC0+9) CC11-.CC0 = (fPCLK

28、1 / fSCL) - 9) /3 STR710 I2C地址寄存器地址寄存器1 I2C Own Address Register 1 (I2Cn_OAR1) STR710 I2C地址寄存器地址寄存器2 I2C Own Address Register 2 (I2Cn_OAR2) STR710 I2C數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 I2C Data Register (I2Cn_DR) EV1：EVF=1，ADSL=1，讀取，讀取SR1寄存器清除該位。寄存器清除該位。EV2：EVF=1，BTF=1，讀取數(shù)據(jù)寄存器清除該位。，讀取數(shù)據(jù)寄存器清除該位。EV3：EVF=1，BTF=1，讀取，讀取SR1寄存器，再

29、向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清除該寄存器，再向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清除該位。位。EV3-1：EVF=1，AF=1，BTF=1，AF位通過(guò)讀取位通過(guò)讀取SR2寄存器清除，寄存器清除，BTF通過(guò)釋放總線通過(guò)釋放總線(STOP1，STOP0)或向數(shù)據(jù)寄存器寫入或向數(shù)據(jù)寄存器寫入0 xFF清除。清除。EV4：EVF=1，STOPF=1，讀取，讀取SR2寄存器清除。寄存器清除。EV5：EVF=1，SB=1，讀取，讀取I2Cn_SR1寄存器，再向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清寄存器，再向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清除該位。除該位。EV6：EVF=1，ENDAD=1，讀取，讀取SR2寄存器，再向寄存器，再向CR寄存器寫入，清除寄存器寫入，清除

30、該位該位(例如例如PE=1)。EV7：EVF=1，BTF=1，讀取數(shù)據(jù)寄存器，清除該位。，讀取數(shù)據(jù)寄存器，清除該位。EV8：EVF=1，BTF=1，向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清除該位。，向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清除該位。EV9：EVF=1，ADD10=1，讀取，讀取SR1寄存器，再向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清除寄存器，再向數(shù)據(jù)寄存器寫入，清除該位。該位。 菲利普公司的菲利普公司的LM75A I2C串行溫度傳感器串行溫度傳感器 void Main(void) u8 TempH,TempL; u16 Temp; u32 dig;u8 LED_DATA6; /配置配置 led 引腳引腳GPIO_Config(GPIO2,

31、0 xF000,GPIO_IN_TRI_CMOS);GPIO_Config(GPIO2,0 x0FFF,GPIO_AF_PP);/配置配置 SDA & SCL 引腳為引腳為 alternate function Open DrainGPIO_Config(GPIO1, 0 x6000, GPIO_AF_OD);/Configure I2C0I2C_Init(I2C0);I2C_OnOffConfig(I2C0, ENABLE);I2C_SpeedConfig(I2C0, 100000);I2C_AcknowledgeConfig(I2C0, ENABLE);while(1)/Enabl

32、e Start generationI2C_STARTGenerate(I2C0, ENABLE);while(!(I2Cn_SR1(I2C0) & I2C_SB);/Send the slave addressI2C_AddressSend(I2C0,0 x90,I2C_Mode7,I2C_TX);while(!(I2Cn_SR2(I2C0) & 0 x20);I2Cn_CR(I2C0) |= 0 x20;/ Set PE/Send Data to the slavewhile(!(I2Cn_SR1(I2C0) & I2C_BTF);I2Cn_DR(I2C0) = 0 x00;while(!(I2Cn_SR1(I2C0) & I2C_BTF); /ReStart generationI2C_STARTGenerate(I2C0, ENABLE);while(!(I2Cn_SR1(I2C0) & I2C_SB); I2C_AddressSend(I2C0,0 x90,I2C_Mode7,I2C_RX); /Send the slave addressw