【大学课件】微计算机与微处理器 单片机系统总线及扩展.pptVIP

*******************微计算机与微处理器单片机系统总线及扩展本课件将深入探讨单片机系统总线及其扩展技术，涵盖总线分类、结构、时序、仲裁、扩展技术、标准化等关键概念。了解这些内容对于深入理解单片机系统设计与应用至关重要。单片机系统构成概述硬件单片机芯片、存储器、输入输出接口、总线等软件操作系统、应用程序、驱动程序等单片机系统硬件组成1中央处理器CPU负责执行指令、控制数据流、管理系统运行2存储器用于存储程序和数据，包括ROM、RAM3输入输出接口连接外部设备，实现数据交换4总线系统用于连接CPU、存储器、输入输出接口中央处理器CPU算术逻辑运算单元ALU执行算术和逻辑运算控制单元CU控制CPU的工作流程寄存器组临时存储数据和指令存储器只读存储器ROM存储固定的程序和数据，断电后数据不丢失随机存取存储器RAM存储临时数据，断电后数据丢失输入输出接口串行接口以串行方式传输数据，适用于远距离数据传输并行接口以并行方式传输数据，适用于高速数据传输特殊功能寄存器SFR用于控制和配置外设总线系统总线是单片机系统中连接各功能模块的电子线路，用于传输数据、地址、控制信号，是系统各个部件之间通信的桥梁。总线分类数据总线传输数据信息地址总线指定访问的存储单元或外设控制总线控制数据传输过程总线结构1单总线结构所有信号共用一条总线，成本低，但速度慢2多总线结构不同类型的信号使用不同的总线，速度快，但成本高3分散总线结构将总线分成多个子总线，提高系统的可扩展性总线信号数据信号用于传输数据信息地址信号用于指定访问的存储单元或外设控制信号用于控制数据传输过程总线时序时钟信号用于同步系统各个部分的工作数据有效信号指示数据总线上数据有效读写信号指示CPU是读取数据还是写入数据总线仲裁1集中式仲裁由一个专门的仲裁器负责2分散式仲裁每个设备都有仲裁逻辑3链式仲裁设备以链式连接总线扩展1总线缓冲扩展使用缓冲器隔离负载2外围设备接入总线连接外部设备3总线扩展芯片提供总线扩展功能外围设备接口1并行接口数据并行传输2串行接口数据串行传输并行接口特点数据传输速度快，但线路复杂应用适用于打印机、扫描仪等设备串行接口特点数据传输速度慢，但线路简单应用适用于鼠标、键盘、调制解调器等设备总线扩展技术概述总线扩展是指在不改变原有总线结构的情况下，增加新的设备或功能模块，以满足系统不断增长的需求。总线缓冲扩展使用总线缓冲器隔离总线上的负载，提高总线的驱动能力，延长总线长度，增加连接设备的数量。外围设备接入总线通过接口电路将外围设备接入总线，实现设备与单片机系统之间的数据交换。总线扩展芯片专门设计用于总线扩展的芯片，提供总线仲裁、地址译码、数据缓冲等功能，方便实现总线扩展。多处理器系统使用多个CPU共同工作，提高系统处理能力，适用于需要高性能计算的任务。多总线系统使用多条总线连接不同的功能模块，提高系统效率，避免单条总线的拥堵。总线标准化为了保证系统兼容性和互操作性，总线需要进行标准化。总线标准化是指对总线结构、信号、时序、协议等进行统一规范。总线标准化的意义总线标准化能够提高系统的兼容性，促进不同厂商的产品之间的互操作性，方便用户选择和使用设备，推动行业发展。总线标准化的特点总线标准化具有开放性、通用性、可扩展性等特点，便于不同厂商的设备进行互联互通，促进系统的可扩展性。总线标准化的发展总线标准化经历了从单一总线到多总线、从低速总线到高速总线的演变过程，不断满足新技术和新应用的需求。ISA总线标准ISA总线标准是早期PC机常用的总线标准，特点是结构简单，成本低廉，但传输速度较慢。PCI总线标准PCI总线标准是目前应用最为广泛的总线标准之一，具有速度快、带宽高、可扩展性强等优点，广泛应用于台式机、服务器等领域。USB总线标准USB总线标准是一种串行总线标准，特点是易于使用、可热插拔、传输速度快，广泛应用于外围设备连接。总线发展趋势总线发展趋势将朝着高速化、智能化、灵活化方向发展，以满足未来信息技术的发展需求。********************************