04 嵌入式系统总线.pptx

第1页：嵌入式系统总线章节封面与导览

嵌入式系统总线章节封面与导览

本页以图示为主，展示嵌入式系统原理与设计课件嵌入式系统总线章节封面与导览部分的相关内容，源文件未提取到更多文字，建议对照原课件图片查看。

第2页：计算机总线

计算机总线

• 内容
  • 计算机总线
    • 基本概念
    • PC总线
  • 嵌入式系统总线
    • 特点
    • PC/104
    • CPCI总线

第3页：总线技术是系统模块化、组件化的基础

总线技术是系统模块化、组件化的基础

• 计算机中多个功能部件共享的一组信息传输线称为总线
• 采用总线结构便于模块和设备的扩充，使用统一的总线标准，不同模块间互连将更容易实现
• 总线技术是系统模块化、组件化的基础

第4页：总线的分类

总线的分类

• 总线的分类
  • 按照传输信息的不同
    • 地址总线
    • 数据总线
    • 控制总线
  • 按照传输方式的不同
    • 并行总线：信息各位一次传输
    • 串行总线：信息各位一位接一位传输
  • 按照在计算机系统中的层次和位置
    • 片内总线：IC内部模块间，如AMBA、CoreConect等总线
    • 内部总线：计算机内部各外围芯片与处理器之间
    • 系统总线：计算机内各电路板之间互连
    • 外部总线：计算机和外部设备之间，通信总线

第5页：计算机总线的标准

计算机总线的标准

• 计算机总线的标准
  • 机械结构规范
    • 确定总线模块的尺寸，总线插头/插座、连接器的规格及位置
  • 功能规范
    • 确定总线信号的名称与功能，并对它们相互作用的协议(如时序关系)进行说明
  • 电气规范
    • 规定总线信号有效的高、低电平、状态转换时间、负载能力、电气性能的额定值及最大值等

第6页：计算机系统总线特征

计算机系统总线特征

• 计算机系统总线特征
  • 总线的数据宽度
  • 时钟频率
  • 总线带宽，单位时间传输的数据总量
  • 是否同步工作方式
  • 信号线数量，但与复杂度成正比
  • 数据/地址信号是否复用
  • 负载能力，总线上能同时挂载的设备数量
  • 总线控制方式，如突发传输、自动配置、中断方式、仲裁方式等
  • 电路板结构/尺寸
  • 其它指标，如电源电压、扩展升级能力

第7页：PC机系统总线发展

PC机系统总线发展

• PC机系统总线发展
  • 1981年，IBM为8088PC机推出的系统总线，“PC总线“又称’PC/XT”总线
  • 1984年，IBM推出基于16位英特尔80286处理器的PC/AT电脑，PC总线才被16位的PC/AT总线所代替，但IBM没有开放PC/AT标准
  • 1987年，由INTEL公司、IEEE和EISA集团共同研制出以IBMPC总线规范为基础的总线标准规范ISA总线，即8/16位的“工业标准结构”
  • 1988年，九家计算机厂商合作，在ISA总线的基础上推出了为32位微机设计的“扩展工业标准结构”EISA总线

第8页：PC机系统总线发展：ISA扩展卡实例

PC机系统总线发展：ISA扩展卡实例

• PC机系统总线发展
  • ISA扩展卡实例

第9页：PC中的总线

PC中的总线

• PC机系统总线发展（续1
  • 1992年，60余家公司，对PC总线进行创新，推出了VESALocalBus(简称VL总线)的局部总线标准VESAv1.0，486系列微机基本上都采用了VESA总线
  • 1992~1993年，Intel公司研制的PCI（PerpheralComponentInterconnect），既具有VESA局部总线的高数据传输率、又与CPU相对独立，数据传输带宽达到132MB/s
  • 1993~1994年，Intel公司紧接着提出66.6MHz、64位的PCI总线，数据传输带宽达到533MB/s

第10页：PCI板卡实例

PCI板卡实例

• PC机系统总线发展（续1
  • PCI板卡实例

第11页：~，Intel特别针对图形数据的传输

~，Intel特别针对图形数据的传输

• PC机系统总线发展（续2
  • 1996~2000年，Intel特别针对图形数据的传输，相继提出了AGP（AcceleratedGraphicsPort）规范系列，包括AGP1.0(1X、2X)、2.0(4X)、3.0(8X)。带宽最大到2.1GB

第12页：PCIExpress总线

PCIExpress总线

• PC机系统总线发展（续3
  • 2002年，Intel支持的AWG(ArapahoeWorkingGroup)制定PCIExpress总线规范
  • PCIExpress总线是一种完全不同于过去PCI总线的一种全新总线规范
  • PCI采用共享总线的方式，PCI-E采用点对点串行连接，各个设备之间并发的数据传输互不影响
  • PCI-E技术规格允许实现X1（250MB/秒），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道规格

第13页：PCIExpress板卡实例

PCIExpress板卡实例

• PC机系统总线发展（续3
  • PCIExpress板卡实例

第14页：ISA总线

ISA总线

• ISA总线
  • 特点
    • ISA是8/16bit的系统总线
    • 其工作频率为8MHz，8位总线时的最大传输率8MB/s
    • 允许多个CPU共享系统资源。由于兼容性好，它在上个世纪80年代是最广泛采用的系统总线
    • 传输速率过低、CPU占用率高。后来在PC‘98规范中，就开始放弃了ISA总线，而Intel从i810芯片组开始，也不再提供对ISA接口的支持

第15页：ISA总线：ISA卡及插座扩展板

ISA总线：ISA卡及插座扩展板

• ISA总线
  • ISA卡及插座扩展板A1A31C1C18B1B31D1D18A1元件面A31C1C18B1焊接面B31D1D18金手指扩展槽

第16页：ISA总线：总线信号

ISA总线：总线信号

• ISA总线
  • 总线信号CHCHK#SD7A01A02B01B02GNDRESETSD6A03B03+5VSD5A04B04IRQ2/IRQ9SD4A05B05-5VSD3A06B06DRQ2SD2A07B07-12VSD1A08B08NOWS#SD0A09B09+12VCHRDYA10B10GNDAENA11B11SMWTC#SA19A12B12SMRDC#SA18A13B13IOWC#SBHE#C01D01M16#SA17A14B14IORC#LA23C02D02IO16#SA16A15B15DAK3#LA22C03D03IRQ10SA15A16B16DRQ3LA21C04D04IRQ11SA14A17B17DAK1#LA20C05D05IRQ12SA13A18B18DRQ1LA19C06D06IRQ15SA12A19B19REFRESH#LA18C07D07IRQ14SA11A20B20BCLKLA17C08D08DAK0#SA10A21B21IRQ7MRDC#C09D09DRQ0SA9A22B22IRQ6MWTC#C10D10DAK5#SA8A23B23IRQ5SD8C11D11DRQ5SA7A24B24IRQ4SD9C12D12DAK6#SA6A25B25IRQ3SD10C13D13DRQ6SA5A26B26DAK2#SD11C14D14DAK7#SA4A27B27TCSD12C15D15DRQ7SA3A28B28BALESD13C16D16+5VSA2A29B29+5VSD14C17D17MASKER16#SA1A30B30OSCSD15C18D18GNDSA0A31B31GND

第17页：ISA总线：总线信号分类SA[

ISA总线：总线信号分类SA[

• ISA总线
  • 总线信号分类SA[19:0]LA[23:17]SBHESD[7:0]SD[15:8]SMRDC#SMWTC#IOWC#IORC#MRDC#MWTC#BCLKBALECHRDYNOWS#M16#IO16#RESET#CHCHK#REFRESH#OSCDRQ[7:0]DACK[7:0]TCAENMASTER16#IRQ[7:3]IRQ[12:9]IRQ[15:14]地址数据命令信号时序控制总线宽度信号中断请求与应答DMA相关信号其它信号+12VDC-12VDC+5VDC-5VDCGND总线电源

第18页：ISA总线：读写时序①②⑤⑦③⑥

ISA总线：读写时序①②⑤⑦③⑥

• ISA总线
  • 读写时序①②⑤⑦③⑥④⑧写数据SD15:SD0读数据SD15:SD0M16#MRDC#MWTC#BALELA23:LA17SBHE#SA19:SA0BCLK125ns上一次读写125ns周期一125ns周期二125ns周期三

第19页：PCI总线

PCI总线

• PCI总线
  • PCI总线在嵌入式系统中的应用实例：无线投影网关

第20页：PCI总线：PCI总线在嵌入式系

PCI总线：PCI总线在嵌入式系

• PCI总线
  • PCI总线在嵌入式系统中的应用实例：无线投影网关
    • 实物背面miniPCI插座，扩展无线网卡CF卡插座，存储WinCE

第21页：PCI总线：基于

PCI总线：基于

• PCI总线
  • PCI总线在嵌入式系统中的应用实例：无线投影网关
    • 基于GX533处理器GX533CS5535MiniPCI槽DDRRAMBIOSUSBCF卡VGA接口PCI总线

第22页：PCI总线在嵌入式系统中的应

PCI总线在嵌入式系统中的应

• PCI总线
  • PCI总线在嵌入式系统中的应用实例：FIC8120开发板PCI总线

第23页：PCI总线：PCI总线基本概念

PCI总线：PCI总线基本概念

• PCI总线
  • PCI总线基本概念
    • PCI(PeripheralComponentInterconnect，外部设备互连
    • PC系统总线发展：ISA、EISA、PCI

第24页：PCI总线：为什么会有

PCI总线：为什么会有

• PCI总线
  • 为什么会有PCI
    • 传统的ISA(8MB/S)、EISA(33MB/S)带宽不能满足新型设备的需求
    • PCI：32位、33MHz时带宽132MB/S
    • PeripheralComponentInterconnectSpecialInterestGroup(外围部件互连特别兴趣组)，简称PCISIG视频采集卡，分辨率720x576，25帧/秒，8位R、G、B三分量视频格式：数据传输率72057632531.104MB/s对于1000Mbps网卡设备，需要的数据传输带宽为：千兆网卡数据传输率10008125MB/s

第25页：PCI总线的特点>高性能–支持多种位宽和

PCI总线的特点>高性能–支持多种位宽和

PCI总线的特点>高性能–支持多种位宽和工作频率，32位、33MHz时峰值传输速率为132MB/s，64位、133MHz时峰值传输速率为1064MB/s。>资源丰富、成本低–PCI总线应用非常普及，通过多年积累，支持PCI总线的各种控制芯片极其丰富，电路成本较低。>易于使用–PCI控制器内置配置寄存器，保存设备相关信息，支持上电自动配置，实现即插即用功能。>可扩展性好–各种位宽、工作频率的PCI扩展卡可实现向前、向后兼容，为系统和设备提供良好的可扩展性能。>支持不同的平台–PCI总线不依赖特定的处理器平台，能适应各种系统环境

第26页：PCI总线：系统结构

PCI总线：系统结构

• PCI总线
  • 系统结构CPUPCI桥控制器PCI设备2PCI设备1PCI-PCI桥控制器PCI设备3扩展槽1扩展槽2扩展槽3扩展槽4一级PCI总线二级PCI总线

第27页：PCI总线：典型PC中的

PCI总线：典型PC中的

• PCI总线
  • 典型PC中的PCI总线CPU北桥控制器内存条插座南桥控制器主板集成声卡主板集成以太网控制器PCI总线插座键盘、鼠标、软驱、并口等USBIDE接口PCI总线超级I/O控制器ISA插槽系统BIOSISA总线AGP插槽

第28页：PCI总线：PCI总线信号

PCI总线：PCI总线信号

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • PCI是一种并行总线，数据与总线的地址信号复用，可以减少总线连接器的引脚数量
    • PCI是多主总线，在一个总线中可以同时有多个主设备存在，多个主设备对总线竞争由PCI桥控制器的仲裁机制进行判决
    • PCI接口信号包括：地址、数据、接口控制、总线仲裁及其它
    • 对于PCI从设备，最少需要47个信号，而对于主设备，最少需要49个信号

第29页：PCI总线：PCI总线信号AD[

PCI总线：PCI总线信号AD[

• PCI总线
  • PCI总线信号AD[31:00]PARFRAME#TRDY#IRDY#STOP#DEVSEL#IDELPERR#SERR#REQ#GNT#CLKRST#PCI主、从一体的兼容设备TDITDOTCKTMSTRST#INTA#INTB#INTC#INTD#LOCK#PAR64#REQ64#ACK64#AD[63:32]C/BE[7:4]#必须的信号可选的信号地址与数据C/BE[3:0]#接口控制信号错误报告信号总线仲裁信号系统信号JTAG接口信号中断信号接口控制信号64位扩展信号+251

第30页：PCI总线：系统信号

PCI总线：系统信号

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 系统信号

第31页：PCI总线：地址与数据

PCI总线：地址与数据

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 地址与数据

第32页：PCI总线：接口控制信号

PCI总线：接口控制信号

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 接口控制信号（7个

第33页：PCI总线信号

PCI总线信号

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 接口控制信号（续1

第34页：PC中的总线

PC中的总线

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 接口控制信号（续2

第35页：PC中的总线

PC中的总线

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 仲裁信号（主设备使用

第36页：PCI总线：错误报告信号

PCI总线：错误报告信号

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 错误报告信号

第37页：PCI总线：中断信号

PCI总线：中断信号

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 中断信号

第38页：PCI总线：PCI总线的中断结构

PCI总线：PCI总线的中断结构

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • PCI总线的中断结构

第39页：PCI总线：64位总线扩展信号

PCI总线：64位总线扩展信号

• PCI总线
  • PCI总线信号
    • 64位总线扩展信号

第40页：PCI总线：PCI总线命令说明命

PCI总线：PCI总线命令说明命

• PCI总线
  • PCI总线命令说明命令类型C/BE[3:0]是对系统中断控制器的一种读操作，总线地址相位中地址信号没有意义，数据相位中字节使能信号表示返回的中断矢量的宽度。中断应答0000为PCI总线提供一种简单的消息广播机制。特殊周期0001从映射在I/O地址空间的设备读数据。I/O读0010向映射在I/O地址空间的设备写数据。I/O写0011未定义，保留给将来的应用。保留0100未定义，保留给将来的应用。保留0101从映射在存储器地址空间的设备读数据。存储器读0110向映射在存储器地址空间的设备写数据。存储器写0111

第41页：PC中的总线

PC中的总线

• PCI总线
  • PCI总线命令（续

第42页：PCI总线：PCI总线读操作地址

PCI总线：PCI总线读操作地址

• PCI总线
  • PCI总线读操作地址123456789数据2数据3总线命令字节使能数据1CLKFRAME#ADC/BE#IRDY#TRDY#DEVSEL#地址相位第一个数据相位第二个数据相位第三个数据相位数据传输数据传输数据传输插入等待插入等待插入等待

第43页：PCI总线：PCI总线写操作地址

PCI总线：PCI总线写操作地址

• PCI总线
  • PCI总线写操作地址123456789总线命令字节使能数据2CLKFRAME#ADC/BE#IRDY#TRDY#DEVSEL#地址相位数据相位数据相位插入等待数据1数据3数据传输数据传输插入等待插入等待数据传输数据相位

第44页：PCI总线：PCI即插即用的实现

PCI总线：PCI即插即用的实现

• PCI总线
  • PCI即插即用的实现
    • PCI是即插即用总线，当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序
    • PCI总线通过板卡中的一组被称为“配置空间”的寄存器实现即插即用
    • 配置空间寄存器用来存放各种板卡信息，如设备类型、基地址、中断等。上电后，系统BIOS扫描PCI总线，根据各板卡配置空间的数据，就知道系统中有些什么卡
    • 多功能设备中，每个功能都有自己独立的配置空间

第45页：PCI总线：PCI总线寻址

PCI总线：PCI总线寻址

• PCI总线
  • PCI总线寻址
    • PCI总线定义了三个地址空间
    • PCI采用分散地址译码，各设备有自己的译码逻辑，不需要中央译码逻辑
    • PCI的设备译码有两类：正向译码和反向译码，反向译码接受所有不被其它设备译码的操作，以免系统出现故障

第46页：PCI总线：PCI配置空间

PCI总线：PCI配置空间

• PCI总线
  • PCI配置空间
    • 配置空间共256个字节，这些寄存器单元保存有关设备的各种属性
    • 配置空间分成两部分：头标区（64字节）和设备有关区（192字节

第47页：PCI总线：PCI配置空间的头标区

PCI总线：PCI配置空间的头标区

• PCI总线
  • PCI配置空间的头标区16

第48页：PCI总线：配置空间设备识别类字段

PCI总线：配置空间设备识别类字段

• PCI总线
  • 配置空间设备识别类字段
    • 生产商识别号(VendorID
    • 设备识别号(DeviceID
    • 版本识别域(RevisionID

第49页：PCI总线：配置空间设备识别类字

PCI总线：配置空间设备识别类字

• PCI总线
  • 配置空间设备识别类字段
    • 生产商识别号(VendorID
    • 设备识别号(DeviceID
    • 版本识别域(RevisionID
    • 头标类型域(HeaderType
    • 设备类型码(ClassCode

第50页：PCI总线：类型码域基本分类段定义

PCI总线：类型码域基本分类段定义

• PCI总线
  • 类型码域基本分类段定义
    • 类型码域分三段
    • 最高段（0Bh）为基本分类段
    • 中间字节（0Ah）用于对设备类型进行更细致的说明
    • 最低字节（09h）定义一个特定的寄存器级编程接口，以便独立于设备的软件可以与设备交互数据

第51页：PCI总线：设备控制寄存器

PCI总线：设备控制寄存器

• PCI总线
  • 设备控制寄存器
    • 设备控制寄存器对设备产生或响应PCI总线操作的能力进行粗略的控制
    • 当该寄存器值被设置为“0”时，设备在逻辑上与PCI总线断开，除了配置访问（读写配置寄存器）外，不响应任何访问操作

第52页：PCI总线：设备控制寄存器数据位分配

PCI总线：设备控制寄存器数据位分配

• PCI总线
  • 设备控制寄存器数据位分配

第53页：PCI总线：设备状态寄存器

PCI总线：设备状态寄存器

• PCI总线
  • 设备状态寄存器（Status
    • Status状态寄存器用于记录PCI设备的工作状态信息

第54页：PCI总线：基地址寄存器

PCI总线：基地址寄存器

• PCI总线
  • 基地址寄存器
    • PCI总线支持设备在地址空间的重定位
    • 系统上电时，在引导操作系统之前，独立于设备的软件（如PC中的BIOS）探测系统中安装了哪些设备
    • 软件需要知道系统中有多少内存、系统中安装的PCI设备需要多少占用地址空间
    • 基于这些信息，软件将PCI设备映射到合理的存储空间，并继续系统的引导过程
    • 为了支持这种设备无关的地址映射方式，在PCI设备的配置空间的头标区设置了基地址寄存器

第55页：Prefetchable存储器类型

Prefetchable存储器类型

• Prefetchable存储器类型00——可定位在32位地址空间的任何地方01——保留10——可定位在64位地址空间的任何地方11——保留存储器空间标识
• PCI总线
  • 基地址寄存器
    • 映射到内存空间的基地址寄存器31BaseAddress

第56页：PCI总线：映射到I/O空间的基

PCI总线：映射到I/O空间的基

• PCI总线
  • 基地址寄存器
    • 映射到I/O空间的基地址寄存器保留，硬件设置为“0”I/O空间标识31BaseAddress

第57页：PCI总线：地址空间的计算及基地址的获取

PCI总线：地址空间的计算及基地址的获取

• PCI总线
  • 地址空间的计算及基地址的获取
    • 软件向基地址寄存器写入FFFFFFFFh，再读出来，清除编码信息位（对于内存基地址寄存器，把0~3位置零，对于I/O基地址寄存器，把0位置零），对得到的数按位取反，再加“1”，即地址空间大小
    • 如：FFFFFFFFh写入，读回FFF00000h，取反000FFFFFh，再加“1”，得00100000h，即1MB。系统完成内存重定位，给设备分配基地址，将地址写入该寄存器，此时只有[31：20]是可写的

第58页：PCI总线：PCI配置空间分享工

PCI总线：PCI配置空间分享工

• PCI总线
  • PCI配置空间分享工具（PCIView

第59页：基本概念

基本概念

• 内容
  • 计算机总线
    • 基本概念
    • PC总线
  • 嵌入式系统总线
    • 特点
    • PC/104
    • CPCI总线

第60页：嵌入式系统总线特点

嵌入式系统总线特点

• 嵌入式系统总线特点
  • 机械结构上的差别
    • 通用计算机总线扩展板的结构、插座外型、定位、安装方式都很标准；嵌入式系统总线扩展板一般没有标准化的结构，且要有良好的温度适应性、抗振动、防水、防潮、防电磁干扰等
  • 嵌入式系统对总线标准功能的补充
    • 由于对电源管理、功耗控制、设备检测、热插拔管理、总线驱动能力等方面存在特殊的要求，所以嵌入式系统总线可能在标准总线的基础上做少量的补充，如增加电源管理方面的信号、增加对热插拔的支持、提高某些信号的驱动能力等

第61页：嵌入式系统总线

嵌入式系统总线

PC系统总线技术应用在嵌入式系统ISA(PC、PC/AT、PCI)PC/104

第62页：PC/104系列总线

PC/104系列总线

• PC/104系列总线
  • PC/104协会是一个标准化组织，为PC计算机总线制定工业化的版本
  • PC系统总线经历了ISA、PCI、PCIExpress几个主要的发展阶段
  • PC/104协会制定了对应的系列工业计算机总线
    • PC/104（ISA
    • PC/104-Plus（ISA和PCI
    • PCI-104（PCI
    • PCI/104-Express（PCI及PCIExpress
    • PCIe/104（PCIExpress

第63页：PC/104系列总线：发展

PC/104系列总线：发展

• PC/104系列总线
  • 发展
    • 1981年，IBM公司提出了8位PC/XT总线，1984年提出16位PC/AT总线
    • 1987年，由INTEL等提出以IBMPC总线规范为基础的ISA总线标准（IEEE-996
    • 1992年，由RTD公司和AMPRO公司等12家从事嵌入式系统开发的厂商发起，组建了国际PC/104协会，制定了PC/104嵌入式总线规范（IEEE-P996.1
    • PC/104是一种紧凑型的IEEE-P996，其信号定义和PC/AT基本一致
    • PC/104标准确立后，得到业界的广泛支持，迅速发展

第64页：PC/-，取消了对ISA总线的支持

PC/-，取消了对ISA总线的支持

• PC/104系列总线
  • 发展（续
    • 1992年，Intel提出了PCI总线，将总线频率提高到了33MHZ
    • 1997年，PC/104(PC104)协会制订了PC/104+总线，在原PC/104基础上增加了对PCI总线的支持
    • 2003年，PC/104又制订了PCI-104总线规范，取消了对ISA总线的支持

第65页：PC/104系列总线：为什么有PC/

PC/104系列总线：为什么有PC/

• PC/104系列总线
  • 为什么有PC/104系列总线
    • PC是最普及的通用计算机系统，在PC发展过程中积累了丰富的硬件、软件资源
    • PC性能发展很快，在需要高性能计算的嵌入式系统应用中引入PC技术是条捷径
    • 在嵌入式系统中引入PC技术，需要遵循PC的体系结构
    • 系统总线是计算机结构的核心
    • 将PC总线技术引入嵌入式系统——PC/104

第66页：PC/104系列总线：类别

PC/104系列总线：类别

• PC/104系列总线
  • 类别
    • PC/104
    • PC/104-plus
    • PC-104
    • PCI/104-Express
    • PCIe/104

第67页：PC/104系列总线：PC/

PC/104系列总线：PC/

• PC/104系列总线
  • PC/104——紧凑型ISA总线
    • PC/104定义8位和16位两种模块，分别对应PC/XT和PC/AT
    • PC/104与ISA的不同

第68页：PC/104——紧凑型ISA总线

PC/104——紧凑型ISA总线

• PC/104系列总线
  • PC/104——紧凑型ISA总线
    • PC/104电路板外形总线90mm96mm

第69页：PC/104系列总线：PC/104连接器

PC/104系列总线：PC/104连接器

• PC/104系列总线
  • PC/104——紧凑型ISA总线
    • PC/104连接器

第70页：PC/

PC/

• PC/104系列总线
  • PC/104
    • PC/104信号分配

第71页：PC/104连接器实物

PC/104连接器实物

• PC/104系列总线
  • PC/104
    • PC/104连接器实物

第72页：PC/104安装方式

PC/104安装方式

• PC/104系列总线
  • PC/104
    • PC/104安装方式

第73页：PC/104系列总线：8位模块结构

PC/104系列总线：8位模块结构

• PC/104系列总线
  • PC/104
    • 8位模块结构

第74页：PC/104系列总线：16位模块结构

PC/104系列总线：16位模块结构

• PC/104系列总线
  • PC/104
    • 16位模块结构

第75页：PC/104系列总线：起源

PC/104系列总线：起源

• PC/104系列总线
  • PC/104-plus
    • 起源

第76页：PC/104系列总线：特点

PC/104系列总线：特点

• PC/104系列总线
  • PC/104-plus
    • 特点

第77页：PC/104系列总线：机械结构

PC/104系列总线：机械结构

• PC/104系列总线
  • PC/104-plus
    • 机械结构

第78页：PC/104-plus

PC/104-plus

• PC/104系列总线
  • PC/104-plus
    • PC/104 &PC/104-plusPC/104PC/104-plus

第79页：PC/104系列总线：实例

PC/104系列总线：实例

• PC/104系列总线
  • PC/104-plus
    • 实例

第80页：PC

PC

• PC/104系列总线
  • PC-104
    • 起源

第81页：机械结构

机械结构

• PC/104系列总线
  • PC-104
    • 机械结构

第82页：PC/104的发展PC/

PC/104的发展PC/

• PC/104系列总线
  • PC/104的发展PC/104ISAPC/104-plusISA+PCIPC-104PCI

第83页：PC/104系列总线：PC///

PC/104系列总线：PC///

• PC/104系列总线
  • PC/104的发展PC/104ISA总线信号PCI总线信号PC/104-PlusISA总线信号PCI总线信号PCI-104PCI总线信号PCI/104-ExpressPCIe总线信号PCIe/104PCIe总线信号

第84页：什么是

什么是

• CompactPCI总线
  • 什么是CPCI
    • CPCI，即CompactPCI、紧凑型PCI，应用在一些高性能工业计算机中
    • CompactPCI是一种基于标准PCI总线的坚固、可靠的高性能总线技术
    • 1994年PCIMG提出了CompactPCI技术，它定义了更加坚固耐用的PCI版本
    • 在电气、逻辑和软件方面，它与PCI标准完全兼容.3

第85页：CompactPCI总线

CompactPCI总线

• CompactPCI总线
  • CPCI实物PCI6UCPCI3UCPCI插头3UCPCICPCI机箱

第86页：CompactPCI总线：3U

CompactPCI总线：3U

• CompactPCI总线
  • 3U、6U
    • U是一种表示服务器外部尺寸的单位，是unit的缩略语，详细的尺寸由作为业界团体的美国电子工业协会（EIA）所决定
    • 之所以要规定服务器的尺寸，是为了使服务器保持适当的尺寸以便放在铁质或铝质的机架上。机架上有固定服务器的螺孔，以便它能与服务器的螺孔对上号，再用螺丝加以固定好，以方便安装每一部服务器所需要的空间
    • 规定的尺寸是服务器的宽（48.26cm＝19英寸）与高（4.445cm的倍数
    • 由于宽为19英寸，所以有时也将满足这一规定的机架称为“19英寸机架”
    • 厚度以4.445cm为基本单位。1U就是4.445cm，2U则是1U的2倍为8.89cm。.3

第87页：CompactPCI总线：特点

CompactPCI总线：特点

• CompactPCI总线
  • 特点
    • 业界标准PCI芯片组，以低价格提供高性能
    • 单总线8个槽，可通过PCI桥扩展
    • 欧式无源背板结构(IEEE1101.1
    • 高密度气密2mm针孔接头
    • 前面板安装和拆卸
    • 板卡垂直安装利于冷却
    • 强抗冲击和震动特性
    • 支持热插拔.3

第88页：CompactPCI总线：前面板I/

CompactPCI总线：前面板I/

• CompactPCI总线
  • 工业计算机的要求
    • 坚固：工业计算机往往要工作在热、冷、脏、差的环境，还要能承受一定的冲击或振动
    • 可靠：MTBF要高。它涉及到电气部件、机械部件、连接器以及配套的外围设备的可靠性
    • 模块化：除了基本功能，工业计算机往往还有多种不同用途的I/O，如模拟/数字转换器、视频接口或其他各种各样的专用I/O。并且不同的应用对象要求也各异，这就势必要用模块化解决
    • 标准化：成功的计算机设计大都不是一家能做好的，只有基于标准平台和工业标准才能从多个售主获得好产品
    • 前面板I/O：为了使用方便，工业计算机往往需要从前面连接I/O，前面板也兼有某些状态指示、插卡拔取和锁紧功能.3

第89页：CPCI采用背板安装

CPCI采用背板安装

• CompactPCI总线
  • CPCI采用背板安装12211122221112211111111125252525252525252212345678用于主控板的插槽P1P22-P1zabcdef3-P14-P18-P12-P23-P24-P28-P2zabcdef225-P2用于I/O板的插槽6-P222227-P25-P16-P17-P1

第90页：CPCI的连接器

CPCI的连接器

• CompactPCI总线
  • CPCI的连接器

第91页：6U的CPCI板结构

6U的CPCI板结构

• CompactPCI总线
  • 6U的CPCI板结构

第92页：3U的CPCI板结构

3U的CPCI板结构

• CompactPCI总线
  • 3U的CPCI板结构

第93页：CPCI的热拔插

CPCI的热拔插

• CompactPCI总线
  • CPCI的热拔插
    • 热插拔功能允许用户在无需关掉主程序的同时在线更改、添加、升级CPCI板卡而不需要重新启动操作系统
    • CPCI热插拔技术包括热替换(hotreplacement)、热添加(hotexpansion)和热升级(hotupgrade
    • CPCI与PCI最主要的区别：机械结构；热插拔.3

第94页：J2的插针都是中长针

J2的插针都是中长针

• J2的插针都是中长针
• CompactPCI总线
  • CPCI的热拔插
    • CPCI连接器的不等长插针

第95页：CPCI模块的热插入

CPCI模块的热插入

• CompactPCI总线
  • CPCI的热拔插
    • CPCI模块的热插入

第96页：CPCI模块的热拔出

CPCI模块的热拔出

• CompactPCI总线
  • CPCI的热拔插
    • CPCI模块的热拔出

第97页：CPCI总线预充电原理J1连

CPCI总线预充电原理J1连

• CompactPCI总线
  • CPCI的热拔插
    • CPCI总线预充电原理J1连接器J2连接器5V-Vps电压转换CompactPCI控制器Vps······需要预充电的信号

第98页：CPCI的进一步发展

CPCI的进一步发展

• CompactPCI总线
  • CPCI的进一步发展
    • PXI
    • PXIe.3

第99页：CompactPCI总线：CPCI实例

CompactPCI总线：CPCI实例

• CompactPCI总线
  • CPCI实例:HUST-PXI

第100页：CPCI实例

CPCI实例

• CompactPCI总线
  • CPCI实例:HUST-PXI

第101页：CompactPCI总线：CPCI实例

CompactPCI总线：CPCI实例

• CompactPCI总线
  • CPCI实例:HUST-PXI

第102页：miniPCI总线

miniPCI总线

• miniPCI总线
  • 实例
    • 笔记本电脑中的miniPCI

第103页：miniPCI总线：实例

miniPCI总线：实例

• miniPCI总线
  • 实例
    • 无线投影网关无线投影机网关投影机便携机1便携机2便携机n
• ···802.11g无线网络VGA连接

第104页：miniPCI总线：无线投影网关

miniPCI总线：无线投影网关

• miniPCI总线
  • 实例
    • 无线投影网关.3

第105页：实例

实例

• miniPCI总线
  • 实例
    • 无线投影网关miniPCI插座，扩展无线网卡CF卡插座，存储WinCE

第106页：miniPCI总线：基本概念

miniPCI总线：基本概念

• miniPCI总线
  • 基本概念
    • miniPCI是PCI的一种小尺寸形式
    • 由PCISIG定义
    • 是笔记本计算机中可扩展PCI卡的一种形式
    • 因为具有小巧的结构，在嵌入式系统中时有所见
    • 高性能嵌入式系统经常需要使用PCI的资源
    • 嵌入式系统往往结构紧凑，有机械尺寸的限制。一般不能提供商用计算机的PCI安装结构
    • miniPCI是嵌入式系统的适用选择
    • miniPCI的使用可以方便地为嵌入式系统扩充无线网络、有线网络、Modem、声卡等功能.3

第107页：miniPCI总线：优点

miniPCI总线：优点

• miniPCI总线
  • 优点
    • 可升级
    • 灵活性强：如配置不同的接口
    • 降低系统成本
    • 维修方便
    • 软件兼容
    • 小尺寸
    • 标准化的结构
    • 自动配置，容易使用
    • 增加系统板的市场寿命
    • 灵活的电源管理.3

第108页：miniPCI总线：总线信号

miniPCI总线：总线信号

• miniPCI总线
  • 总线信号
  • PCI局部总线信号
  • PCI电源管理类信号
  • 音频接口信号
  • 网络接口信号
  • Modem接口信号

第109页：自定义总线

自定义总线

• 自定义总线
  • 嵌入式系统针对具体应用进行设计，对成本、功耗、机械尺寸、安装方式有特殊的要求
  • PC/104、CPCI等总线的使用极大降低了系统硬件、软件的开发工作量
  • 在需要进行模块化设计的嵌入式系统中，还可以使用自定义总线.3

第110页：自定义总线：实例：多路语言记录系统

自定义总线：实例：多路语言记录系统

• 自定义总线
  • 实例：多路语言记录系统
    • 要求

第111页：自定义总线：实例：多路语言记录系

自定义总线：实例：多路语言记录系

• 自定义总线
  • 实例：多路语言记录系统
    • 原理

第112页：自定义总线：框图

自定义总线：框图

• 自定义总线
  • 实例：多路语言记录系统
    • 框图

第113页：使用PCIView查询

使用PCIView查询

• 课后作业
  • 使用PCIView查询PCI总线上各设备的配置空间，理解各设备配置空间数据的含义
  • 阅读
    • PCILocalBusSpecification[S]
    • PC/104SpecificationV2.5
    • PC/104-plusSpecificationV2.0
    • PC-104SpecificationV1.0
    • CPCISpecification
    • miniPCISpecification