微机系统与接口：第三章微机总线与接口标准

1、1第三章 微机总线与接口标准 第一节第一节 总线与接口概述总线与接口概述 一、总线和接口及其标准的概念一、总线和接口及其标准的概念 总线：总线：是在模块和模块之间或设备与设备之间的一是在模块和模块之间或设备与设备之间的一组进行互连和传输信息的信号线，信息包括指令、组进行互连和传输信息的信号线，信息包括指令、数据和地址。数据和地址。 同一时间段内，只有一个主设备可主动进行信号的同一时间段内，只有一个主设备可主动进行信号的传输。传输。 2 总线标准总线标准 指芯片之间、扩展卡之间以及系统之间，指芯片之间、扩展卡之间以及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应该遵守通过总线进行连接和传输信息时，应

2、该遵守的一些协议与规范。的一些协议与规范。 接口标准接口标准 接口标准指接口标准指外设接口的规范外设接口的规范，涉及接口信号线定义，涉及接口信号线定义、信号传输速率、传输方向和拓扑结构，以及电气特、信号传输速率、传输方向和拓扑结构，以及电气特性和机械特性等多个方面。性和机械特性等多个方面。 3总线与接口的区别总线与接口的区别v 总线标准具有公用性；总线标准具有公用性；v 总线往往以主板上的总线扩展槽形式提供使用；总线往往以主板上的总线扩展槽形式提供使用； 接口一般是以接口插座（头）形式提供使用。接口一般是以接口插座（头）形式提供使用。v 总线一般是并行传输；接口有并行传输，也有串总线一般是并行

3、传输；接口有并行传输，也有串行传输。行传输。v 总线定义的信号线多，总线定义的信号线多， 而且齐全，有分离的控制而且齐全，有分离的控制线、数据线和地址线；接口的信号线少，而且不齐线、数据线和地址线；接口的信号线少，而且不齐全，一般是控制线、数据线和地址线共用。全，一般是控制线、数据线和地址线共用。 4二、总线的分类 1.按总线功能或信号类型划分按总线功能或信号类型划分 数据总线、地址总线、控制总线数据总线、地址总线、控制总线2.按总线的层次结构分按总线的层次结构分 CPU总线总线局部总线：局部总线：PCI系统总线：系统总线：ISA，EISA ，。，。通信总线通信总线 ：RS-232，IEEE-

4、488，USB，IEEE13945三、总线的主要性能参数 1总线频率总线频率2总线宽度总线宽度3总线的数据传输率总线的数据传输率 总线的数据传输率总线的数据传输率=(总线宽度总线宽度/8位位)总线频率总线频率 例：例：PCI总线的总线频率为总线的总线频率为33.3MHz，总线宽度为，总线宽度为64位的情况下，总线数据传输率为位的情况下，总线数据传输率为266MB/s 。 6四、 总线标准的特性1物理特性物理特性信号线数量、及其排列，总线插头，插座尺寸形状等2功能特性功能特性每根线的功能定义。3电器特性电器特性每根线上信号的传输方向及有效电平范围。4时间特性时间特性总线操作时序。7五、 总线操作

5、和总线传送控制 1. 总线操作的总线操作的4个阶段个阶段 1）总线请求和仲裁阶段）总线请求和仲裁阶段2）寻址阶段）寻址阶段3）数据传送阶段）数据传送阶段4）结束阶段）结束阶段82. 总线传送控制总线传送控制1）同步方式）同步方式 2）异步方式）异步方式 3）半同步方式）半同步方式 4）分离方式）分离方式9第二节 系统总线 一、一、 ISA总线总线 (Industry Standard Architecture)1. ISA总线的信号总线的信号 （98线）线）C18外内A1B1A31B31C1D1D182.5410.16138.5图图3.1 ISA总线插槽示意图总线插槽示意图ISA，EISA，M

6、CA，PC-104，STD10112. ISA总线扩展卡的设计总线扩展卡的设计 1）ISA总线扩展卡的物理尺寸总线扩展卡的物理尺寸 金手指靠外边靠里边芯片芯片芯片扩展卡元件面722.8129.54157.9图图 3.2 ISA扩展卡尺寸扩展卡尺寸 10.162）ISA总线扩展卡的地址分配和中断号分配总线扩展卡的地址分配和中断号分配 12二、 其它系统总线 1. EISA总线总线 EISA总线支持总线支持32位地址，具有位地址，具有32位数据总线，总线位数据总线，总线频率频率8.33MHz，最大数据传输率达到，最大数据传输率达到33.3MB/s(8.3332位位/8)。 结构与结构与ISA兼容，

7、兼容，EISA总线插槽与总线插槽与ISA插槽等长等宽插槽等长等宽，内部被设计成为双层引脚。，内部被设计成为双层引脚。132. PC-104总线总线 主要特点主要特点 采用超小尺寸插卡，采用超小尺寸插卡，64+40线，嵌入式系统线，嵌入式系统 插卡均采用插卡均采用PC-104标准的标准的90mm96mm尺寸。尺寸。 自叠总线结构自叠总线结构芯片支柱总线插座CPU插卡网络插卡显示插卡图图3.3 PC-104总线插卡组装图总线插卡组装图 总线驱动电流总线驱动电流小，功耗低小，功耗低14第三节 PCI总线 一、一、 PCI总线的特点总线的特点 1) 独立于处理器独立于处理器2) 传输效率高传输效率高3

8、) 多总线共存多总线共存4) 支持突发传输支持突发传输 5) 支持总线主控方式支持总线主控方式6) 采用同步操作采用同步操作 7) 支持两种电压下的扩展卡支持两种电压下的扩展卡 8) 具有即插即用功能具有即插即用功能 9) 合理的管脚安排合理的管脚安排 10) 预留扩展空间预留扩展空间 15二、 PCI信号定义 1. 系统接口信号系统接口信号 CLK IN：PCI系统总线时钟系统总线时钟 最高最高33MHz/66MHz，最低，最低0Hz。 PCI大部分信号在大部分信号在CLK的上升沿有效。的上升沿有效。2. 地址与数据接口信号地址与数据接口信号 AD31:00 T/S：它们是地址、数据多路复用

9、：它们是地址、数据多路复用的输入的输入/输出信号输出信号主：49条，从：47条，可选：51条16 C/BE3:0# T/S：它们是总线命令和字节使能：它们是总线命令和字节使能多路复用信号线多路复用信号线 PAR T/S：针对：针对AD31:00和和C/BE3:0#进行奇进行奇偶校验的校验位偶校验的校验位 在在FRAME#有效的第有效的第1个时钟，个时钟，AD31:00上传上传送的是送的是32位地址，称为位地址，称为地址期地址期 。 在在IRDY#和和TRDY#同时有效时，同时有效时，AD31:00上上传送的为传送的为32位数据，称为位数据，称为数据期数据期。17 STOP# S/T/S：从设备

10、发出的要求主设备终止当前：从设备发出的要求主设备终止当前的数据传送的信号。的数据传送的信号。 LOCK# S/T/S：锁定信号：锁定信号 IDSEL IN：初始化设备选择信号：初始化设备选择信号 DEVSEL# S/T/S：设备选择信号：设备选择信号 3.接口控制信号接口控制信号 FRAME# S/T/S：帧周期信号：帧周期信号 IRDY# S/T/S：主设备准备好信号：主设备准备好信号 TRDY# S/T/S：从设备准备好信号：从设备准备好信号 184.仲裁接口信号仲裁接口信号 REQ# T/S：总线占用请求信号：总线占用请求信号 GNT# T/S：总线占用允许信号：总线占用允许信号 5.错

11、误报告接口信号错误报告接口信号 PERR# S/T/S：数据奇偶校验错误报告信号：数据奇偶校验错误报告信号 SERR# O/D：系统错误报告信号：系统错误报告信号 6.中断接口信号中断接口信号 PCI有有4条中断线，分别是条中断线，分别是INTA#、INTB#、INTC#、INTD# 197. 64位总线扩展信号位总线扩展信号 AD63:32 T/S：扩展的：扩展的32位地址和数据多路复用线位地址和数据多路复用线 C/BE7:4# T/S：总线命令和字节使能多路复用扩展：总线命令和字节使能多路复用扩展信号线信号线 REQ64# S/T/S，64位传输请求信号位传输请求信号 ACK64# S/T

12、/S：64位传输允许信号位传输允许信号 PAR64 T/S：奇偶双字节校验：奇偶双字节校验 20三、PCI插槽和PCI扩展卡 1.PCI插槽插槽 5V 32位插槽位插槽5V 64位插槽位插槽3.3V 32位插槽位插槽3.3V 64位插槽位插槽连接连接卡口卡口a. 4种种PCI卡插槽卡插槽A1外内A49A52B1B49B52A62B621.273.8277.48b. 5V32位位PCI插槽插槽图图3.4. PCI插槽插槽212.PCI插卡插卡 ICICIC1.9160.9612.741.680图图3.5 5V32位位PCI卡尺寸卡尺寸外边里边22四、 PCI总线命令 C/BE3:0#命令类型说明

13、命令类型说明C/BE3:0#命令类型说明命令类型说明0000中断响应中断响应1000保留保留0001特殊周期特殊周期1001保留保留0010I/O读读(从从I/O端口地址中读数据端口地址中读数据)1010配置读配置读0011I/O写写(向向I/O端口地址中写数据端口地址中写数据)1011配置写配置写0100保留保留1100存储器多行读存储器多行读0101保留保留1101双地址周期双地址周期0110存储器读存储器读(从内存空间映像中读数从内存空间映像中读数)1110存储器行读存储器行读0111存储器写存储器写(向内存空间映像中写向内存空间映像中写)1111存储器写并无效存储器写并无效23五、 P

14、CI总线协议 1PCI总线的传输控制总线的传输控制 遵循的管理规则：遵循的管理规则：(1) FRAME#和和IRDY#定义了总线的忙定义了总线的忙/闲状态。闲状态。 (2) 一旦一旦FRAME#信号被置为无效，在同一传输期间信号被置为无效，在同一传输期间不能重新设置。不能重新设置。(3) 除非设置除非设置IRDY#信号，一般情况下不能设置信号，一般情况下不能设置FRAME#信号无效。信号无效。(4) 一旦主设备设置了一旦主设备设置了IRDY#信号，直到当前数据期信号，直到当前数据期结束为止，主设备不能改变结束为止，主设备不能改变IRDY#信号和信号和FRAME#信号的状态。信号的状态。242P

15、CI总线的寻址总线的寻址表表3.4 AD1:0和和C/BE3:0#对应关系表对应关系表AD1AD0C/BE3C/BE3# #C/BE2#C/BE1#C/BE0#000010110011110111(1) I/O地址空间地址空间 在在I/O地址空间，地址空间，32位位AD线全部被用来提供一个线全部被用来提供一个完整的地址编码（字节地址）。完整的地址编码（字节地址）。 AD1:0和和C/BE3:0指明传输的最低有效字节。指明传输的最低有效字节。25(2) 内存地址空间内存地址空间 (3) 配置地址空间配置地址空间 3101双字边界对齐的起始地址双字边界对齐的起始地址200地址递增地址递增01Cac

16、he行切换行切换1X保留保留701双字边界对齐的起始地址双字边界对齐的起始地址200选择该设备选择该设备01访问该桥路后设备访问该桥路后设备1X保留保留263字节对齐字节对齐 4PCI总线的驱动与过渡总线的驱动与过渡 PCIPCI总线上不能进行字节的交换。具有总线上不能进行字节的交换。具有6464位通道的位通道的主设备可以进行主设备可以进行DWORDDWORD（双字）的交换。（双字）的交换。 主设备可在每个新数据期开始的时钟前沿改变字主设备可在每个新数据期开始的时钟前沿改变字节使能信号，且在整个数据期中保持不变。节使能信号，且在整个数据期中保持不变。 读缓冲中的数据可以不考虑字节使能信号，而传

17、读缓冲中的数据可以不考虑字节使能信号，而传送所有的字节。送所有的字节。 在每个地址（数据）期中，所有的在每个地址（数据）期中，所有的ADAD线都必须线都必须被驱动到稳定的状态（数据），包括那些字节使能被驱动到稳定的状态（数据），包括那些字节使能信号表明无效的字节所对应的信号表明无效的字节所对应的ADAD线。线。 从一个设备驱动总线到另一个设备驱动从一个设备驱动总线到另一个设备驱动PCIPCI总线总线之间设置一个过渡期，又称为交换周期，以防止总之间设置一个过渡期，又称为交换周期，以防止总线访问冲突。线访问冲突。 275设备选择设备选择 CLKFRAME#IRDY#TRDY#DEVSEL#1234

18、5678FASTMED SLOW图图3.6 设备选择的时序关系设备选择的时序关系28六、 PCI总线数据传输过程 1总线上的读操作总线上的读操作 CLKFRAME#123456789ADC/BE#IRDY#TRDY#DEVSEL#ADDRESSDATA1DATA2DATA3BUSCMDBE#s地址期地址期数据期数据期数据期数据期数据期数据期图图3.7 读操作时序读操作时序292总线上的写操作总线上的写操作 CLKFRAME#123456789ADC/BE#IRDY#TRDY#DEVSEL#ADDRESSDATA2DATA1DATA3BUSCMD地址期地址期数据期数据期 数据期数据期数据期数据期

19、图图3.8写操作时序写操作时序BEs1BEs2BEs330 3传输的终止过程传输的终止过程 (1) 由主设备提出的终止由主设备提出的终止 (2) 由从设备提出的终止由从设备提出的终止 原因：原因：传输结束，超时传输结束，超时 处理处理：建立建立IRDY#，撤消，撤消FRAME#，直到，直到TRDY#有效后传输完最后一个数据有效后传输完最后一个数据 原因：原因：死锁，死锁，8个时钟内无响应个时钟内无响应 处理：处理：发发STOP#31 当当STOP#STOP#信号有效时，信号有效时，FRAME#FRAME#应该在其后的应该在其后的2323个时个时钟周期内尽快撤消，但撤消时应使钟周期内尽快撤消，但

20、撤消时应使IRDY#IRDY#有效，从设有效，从设备应无条件的保持备应无条件的保持STOP#STOP#的有效状态直到的有效状态直到FRAME#FRAME#撤消撤消为止。为止。FRAME#FRAME#撤消后，撤消后，STOP#STOP#也应该紧跟着撤消。也应该紧跟着撤消。 PCI总线上总线上FRAME#、IRDY#、TRDY#和和STOP#遵遵循的规则循的规则 在任何时钟的上升沿，若在任何时钟的上升沿，若STOP#STOP#和和TRDY#TRDY#同时有效，同时有效，就表示是传输的最后周期，就表示是传输的最后周期，IRDY#IRDY#要在下一个时钟的要在下一个时钟的上升沿之前撤消，表示传输的结束

21、。上升沿之前撤消，表示传输的结束。 对被目标设备终止的传输，主设备要继续完成它，对被目标设备终止的传输，主设备要继续完成它，就必须用下一个未传输的数据的地址来重试访问。就必须用下一个未传输的数据的地址来重试访问。 32七、 总线仲裁 CLKFRAME#1234567ADGNT#-BIRDY#TRDY#GNT#-A地址地址数据数据A存取存取B存取存取图图3.9 两个主设备之间的两个主设备之间的PCI总线仲裁总线仲裁REQ#-BREQ#-A地址地址数据数据cabdefg33八、八、 PCI总线配置总线配置 1、配置空间头区域及功能、配置空间头区域及功能 34(1)设备识别设备识别 (2)设备控制设

22、备控制 (3)设备状态设备状态 35(4)基址寄存器基址寄存器 1I/O空间指针空间指针规范规定每个规范规定每个I/O基地址下基地址下的端口数不得大于的端口数不得大于256。31 2 1 0基基 地地 址址保留保留0预取使能预取使能存储空间指针存储空间指针00 32位地址空间任意映射位地址空间任意映射01 32位地址空间位地址空间1M字节以内映射（已经不用）字节以内映射（已经不用）10 64位地址空间任意映射位地址空间任意映射 11 保留保留31(63) 3 2 1 0基基 地地 址址地址映射寄存器地址映射寄存器 36举例举例1：基址寄存器的值基址寄存器的值=FFF00000h 位位0=0，表

23、示是一个存储器地址空间映射，表示是一个存储器地址空间映射 位位2:1=00b，它使，它使32位存储器映射位存储器映射 位位3=0，表示它不是预取存储器。，表示它不是预取存储器。 位位31:4第一个为第一个为1的是位的是位20，表示映射的存储空间为，表示映射的存储空间为1MB。这意味着存储映射的基地址应该起始于这意味着存储映射的基地址应该起始于1MB、2MB、3MB等的边界上。等的边界上。 系统经过权衡后再向该基址寄存器写入实际映射系统经过权衡后再向该基址寄存器写入实际映射的空间基址。的空间基址。37举例举例2：基址寄存器的值基址寄存器的值=FFFFFF01h 位位0=1，表示是一个，表示是一个

24、I/O地址空间映射地址空间映射 位位31:2第一个为第一个为1的是位的是位8，表示映射的，表示映射的I/O空间为空间为256。这意味着这意味着I/O映射的基地址应该起始于映射的基地址应该起始于256的整数倍的整数倍。38最大最大/最小映射地址空间是多少？最小映射地址空间是多少？最大最大/最小存储映射地址空间最小存储映射地址空间最小存储映射地址空间最小存储映射地址空间=16字节字节最大存储映射地址空间最大存储映射地址空间=2GB最大最大/最小最小I/O映射地址空间映射地址空间最小最小I/O映射地址空间映射地址空间=4字节字节最大存储映射地址空间最大存储映射地址空间=256字节字节39扩展扩展RO

25、M访问允许访问允许31 11 10 1 0基基 地地 址址保保 留留扩展扩展ROM基地址寄存器基地址寄存器扩展扩展ROM基地址基地址=FFFF0001H 位位0=1，表示扩展，表示扩展ROM访问允许访问允许 位位31:11第一个为第一个为1的是位的是位16，表示映射的存储空间为，表示映射的存储空间为64K。这意味着这意味着ROM映射的基地址应该起始于映射的基地址应该起始于64KB的边界的边界(5)头区域中其它寄存器头区域中其它寄存器 402配置空间的访问配置空间的访问 (1) 配置空间访问时目标设备的选择配置空间访问时目标设备的选择 对于某一对于某一PCI设备，只有当输入它的设备，只有当输入它

26、的IDSEL信号信号有效，并且在地址期内有效，并且在地址期内AD1: :0为为00时，才能被作为时，才能被作为配置访问的目标设备。配置访问的目标设备。 41(2) 配置空间访问的类型配置空间访问的类型 0类配置空间访问类配置空间访问 对（正在运行的）对（正在运行的）当前当前PCI总线上的目标设备配总线上的目标设备配置寄存器所进行的访问。置寄存器所进行的访问。 被配置访问的目标设备必须在地址期采样到其被配置访问的目标设备必须在地址期采样到其IDSELIDSEL输入信号有效，并且输入信号有效，并且AD1AD100必须为必须为0000。 地址期，地址期，AD10AD1088用于选择物理设备的八种功用

27、于选择物理设备的八种功能之一能之一 。 1类配置空间访问类配置空间访问 对（通过对（通过PCI/PCIPCI/PCI桥连接的）桥连接的）下一级下一级PCIPCI总线上总线上的目标设备（配置寄存器）所进行的访问。的目标设备（配置寄存器）所进行的访问。 一旦一旦PCI/PCI桥检测到桥检测到1类配置访问，就有三种类配置访问，就有三种情况，须分别进行处理。情况，须分别进行处理。 42(3) 配置访问的访问方法配置访问的访问方法 针对针对x86兼容的系统，兼容的系统，PCI协议定义了将处理器协议定义了将处理器发出的发出的I/OI/O或存储器访问识别或转换为配置访问的转或存储器访问识别或转换为配置访问的

28、转换机构换机构，称为配置机构。，称为配置机构。 配置机构是利用两个配置机构是利用两个32位的位的I/O端口寄存器来访端口寄存器来访问问PCI设备的配置空间的。一个叫配置地址端口寄存设备的配置空间的。一个叫配置地址端口寄存器（器（I/O地址为地址为0CF8H0CFBH），另一个叫配置数），另一个叫配置数据口寄存器（据口寄存器（I/O地址为地址为0CFCH0CFFH）。）。 第一步，将要访问的总线号、设备号、功能号和第一步，将要访问的总线号、设备号、功能号和双字号写到配置地址端口寄存器。（双字号写到配置地址端口寄存器。（3232位写）位写） 第二步，执行一次对配置数据端口寄存器的第二步，执行一次对

29、配置数据端口寄存器的I/OI/O读读/ /写。写。 43九、 PCI BIOS1、通过、通过PCI BIOS才能直接访问才能直接访问PCI配置寄存器配置寄存器 2、16位位PCI BIOS的调用的调用 3、32位位PCI BIOS的调用的调用 44一、 USB（Universal Serial Bus)系统组成1. USB的软硬件的软硬件 USB主控制器主控制器/根集线器根集线器 USB集线器集线器(USB Hub) USB设备设备 USB设备驱动程序设备驱动程序 USB驱动程序驱动程序 USB主控制器驱动程序主控制器驱动程序第四节第四节 通用串行总线通用串行总线USB 硬件软件45USB优点

30、：1、无需扩展卡、跳线、中断、DMA通道等设置；2、真正的热插拔3、400多家大公司的支持4、高速传输：USB1.0-12Mb/s USB2.0-480Mb/s5、可连接127个外设462. USB的拓扑结构 PCI总线总线宿主机宿主机USB主控制器主控制器/根根高速高速电话电话高速高速显示器显示器高速高速集线器集线器高速高速麦克风麦克风扬声器扬声器高速高速扬声器扬声器高速高速键盘键盘高速高速低速低速麦克风麦克风麦克风麦克风低速低速高速高速=12Mb/s低速低速=1.5Mb/s 图图3.11 USB的层次拓扑图的层次拓扑图47二、USB系统的接口信号和电气特性 1.接口信号线接口信号线 高高/

31、低速低速USB收发器收发器(主机主机或集线器端或集线器端口口)高速高速USB收收发器发器(主机端主机端口或高速设口或高速设备备)+5vdcD+D-地地15K15K+3.03.6vdc1.5KD+D-高高/低速低速USB收发器收发器(主机主机或集线器端或集线器端口口)低速低速USB收收发器发器(低速设低速设备备)+5vdcD+D-地地15K15K+3.03.6vdc1.5KD+D-USB数据线数据线USB数据线数据线48如何识别设备已连接上？如何识别设备已连接上？ 如何识别处于工作状态？如何识别处于工作状态？设备未连接设备未连接(或断开或断开)时：时： abs(VD+-VD-)2.5s 。设备空

32、闲设备空闲(J状态状态)： abs(VD+-VD-)2.5V，时间，时间2.5s 。设备工作设备工作(K状态状态)： abs(VD+-VD-)2.5V，时间，时间2.5V，时间，时间2.5s 。50三、 USB数据流类型和传输类型 1.1.USB数据流类型数据流类型 2.2.USB的基本传输类型的基本传输类型 2）批传输：）批传输：单单/双向，用于大批数据传输，要求准双向，用于大批数据传输，要求准确，出错重传。时间性不强。确，出错重传。时间性不强。 1）控制传输）控制传输 ：双向，用于配置设备或特殊用途，双向，用于配置设备或特殊用途，发生错误需重传发生错误需重传 3）中断传输）中断传输 ：单向

33、入主机，用于随机少量传送。单向入主机，用于随机少量传送。采用查询中断方式，出错下一查询周期重新传。采用查询中断方式，出错下一查询周期重新传。 4）等时传输）等时传输 ：单单/双向，用于连续实时数据传输，双向，用于连续实时数据传输，时间性强，但出错无需重传。传输速率固定。时间性强，但出错无需重传。传输速率固定。 控制信号流、块数据流、中断数据流、实时数据流。控制信号流、块数据流、中断数据流、实时数据流。 51四、 USB交换的包格式PID类型类型PID名称名称PID3:0描述描述TokenOUT0001b具有具有PID、类型检查、设备地址、端点号和、类型检查、设备地址、端点号和CRC域的宿主到功

34、能域的宿主到功能设备的发送包设备的发送包IN1001b功能设备到宿主的接收包，具有和发送包一样的域功能设备到宿主的接收包，具有和发送包一样的域SOF0101b帧开始包帧开始包SETUP1101b主机发给设备的设置包，用于控制传输的设置。主机发给设备的设置包，用于控制传输的设置。DataDATA00011b数据包数据包0DATA11011b数据包数据包1DATA20111b在微帧中高速、高带宽的等时交换的数据包在微帧中高速、高带宽的等时交换的数据包MDATA1111b为分离的高速和高带宽等时交换中的数据包为分离的高速和高带宽等时交换中的数据包标志包标志包数据包数据包握手包握手包一次交换（事务处理

35、）一次交换（事务处理）52HandshakeACK0010b接收设备发的接受数据正确的应答包接收设备发的接受数据正确的应答包NAK1010b接收设备无法接受数据或没有数据返回个宿主接收设备无法接受数据或没有数据返回个宿主STALL1110b设备已经被挂起，需要主机插手解决故障设备已经被挂起，需要主机插手解决故障NYET0110b接收器无应答接收器无应答SpecialPRE1100b(Token)预告包，预告下面将以低速方式和低速设备通信预告包，预告下面将以低速方式和低速设备通信ERR1100b(Handshake)分离交换错误的握手信号分离交换错误的握手信号SPLIT1000b高速分离交换标志

36、高速分离交换标志PING0100b为批或控制端点传输而设置的高速流控制探测为批或控制端点传输而设置的高速流控制探测Reserved0000b保留保留PID类型类型PID名称名称PID3:0描述描述53包的一般格式包的一般格式:SYNCPID 包特定信息包特定信息CRC8位位8位位n位位5位或位或16位位结束间隔区结束间隔区SYNC：同步序列同步序列所有数据发发送都时从低位开始向高位发送所有数据发发送都时从低位开始向高位发送数据为数据为10000000PID：包标识别，发送从低位到高位包标识别，发送从低位到高位结束间隔区结束间隔区：发送方把两条差分数据线上的电压降发送方把两条差分数据线上的电压降

37、低，并保持低，并保持2个位的传输时间，之后进入个位的传输时间，之后进入J状态。状态。PID0PID1LSbPID2PID3PID0# PID1# PID2# PID3#MSbPIDPID的反码的反码541. 1. 标志标志包包 (1) 帧开始包帧开始包SYNCPID FRAME NUMBERCRC8位位8位位11位位5位位编码编码数据数据 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 155SYCNPIDADDRENDPCRC8位位8位位7位位4位位5位位 (2) 接受包接受包接受交换包括了全部接受交换包括了全部4种传输类型。种传输类型。 接受交换接受交换: 根根Hub广播接受包

38、广播接受包目标设备返回数据包目标设备返回数据包根发根发握手包（握手包（等时传输无握手包等时传输无握手包）(3)发送包发送包 发送交换发送交换: 根根Hub广播发送包广播发送包根发数据包根发数据包目标设备发握目标设备发握手包（手包（批传输才有握手包批传输才有握手包）接受交换包括了除等时传输外的其他接受交换包括了除等时传输外的其他3种传输类型。种传输类型。56(4)设置包设置包2数据包数据包DATACRCSYNCPID8位位USB 1.1数据包格式数据包格式8位位01023位位16位位SYNCPIDDATACRC8位位USB 2.0数据包格式数据包格式8位位08192位位16位位 控制传输开始由主

39、机发设置包，后面可能由一个控制传输开始由主机发设置包，后面可能由一个或多个或多个IN或或OUT交换，或只包含一个端点传到主机的交换，或只包含一个端点传到主机的状态。状态。57SYCNPID8位位图图3.18 握手包的格式握手包的格式8位位3握手包握手包 4 特殊包特殊包 只有只有SYNC和和PID组成组成 主机希望与低速设备进行低速传输的时候发此包主机希望与低速设备进行低速传输的时候发此包 PID域应该高速（全速）发送。域应该高速（全速）发送。 PID之后，在低速数据包传输之前要延迟之后，在低速数据包传输之前要延迟4个高速个高速字节时间字节时间 低速设备只支持控制传输与中断传输低速设备只支持控

40、制传输与中断传输 与低速设备交换数据只有与低速设备交换数据只有8字节字节58五、五、 USB设备状态和总线枚举设备状态和总线枚举 主主 机机HUB设设备备1.1 设备接入设备接入连接状态连接状态1.2 通知有设备接入通知有设备接入2 检测检测Hub,确认有接入确认有接入3 使能该端口，发使能该端口，发RESET命令命令4 发发RESET信号，供电信号，供电上电状态上电状态5 默认端口默认端口0地址默认状态地址默认状态6.1 给设备分发地址给设备分发地址6.2 分发地址分发地址地址状态地址状态7.1 按地址读设备配置信息按地址读设备配置信息7.2 读配置信息读配置信息8.1 按地址设设备配置信息

41、按地址设设备配置信息8.2 写配置信息写配置信息配置状态配置状态59 HW9911 USB外围芯片外围芯片 六、六、 USB外围芯片及应用外围芯片及应用 1、HW9911重要信号线重要信号线 CS# RD# WR# INT# ALE SCL SDA D+ D- AD0AD72、HW9911的内部结构和应用的内部结构和应用606162第五节 高性能串行总线标准IEEE1394一、一、 IEEE1394的主要性能特点的主要性能特点 通用性强，一个接口最多可连接通用性强，一个接口最多可连接63个不同设备。个不同设备。 传输速率高，支持传输速率高，支持100Mb/s3.2Gb/s的高传输速率。的高传输速率。 实时性好实时性好 总线提供电源，可提供总线提供电源，可提供410V,1.5A电源。电源。 系统中各设备之间关系平等，可不通过计算机直接连接。系统中各设备之间关系平等，可不通过计算机直接连接。 连接方便，允许热插拔和即插即用。连接方便，允许热插拔和即插即用。63二、 IEEE1394拓扑结构 CPU内存内存I