嵌入式系统设计师学习笔记④：总线系统

嵌入式系统设计师学习笔记④：总线系统

总线的定义：

由多个部件分时共享传送信息的一簇公共信号线及相关逻辑。

基本特性：
①共享：各部件均连接在同一总线上，并通过这条总线进行信息交换。

②分时：每一时刻，总线上只能传输一个设备发送来的信息。

一条总线同一时刻仅允许一个设备发送，但是允许有多个设备接收。

总线的分类：

按功能分：
①数据总线（Data Bus）：在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。（双向总线）

②地址总线（Address Bus）：用来指定在RAM（随机存储器）之中储存的数据的地址。（单向总线，仅能从CPU到RAM）

③控制总线（Control Bus）：将微处理器控制单元的信号，传送到周边设备。（双向总线）

按传输方式分：

并行总线：采用多条通信线同时传送一个字节或一个字。

串行总线：只有1~2条通信线，每次只传送一位二进制数据。

总线的性能指标：

①总线宽度：一条总线包含的通信线路数目。

②总线周期：一次总线操作所需要的时间。

③总线频率：总线的工作频率，MHz。频率越高，总线工作速度越快，总线带宽越宽。

④总线带宽：在总线上每秒能传输的最大数据量，用MB/s表示。

⑤总线负载能力：总线上可连接部件的最大数目。

 总线带宽 = (总线宽度(/*也称总线位数*/)/8)x总线工作频率   单位：MB/s
 总线工作频率=时钟频率（f）/时钟周期     单位：MHz/s
 时钟频率 = 时间的倒数 => f = 1/t

总线仲裁:

集中式仲裁：总线控制逻辑集中在一处，将所有的总线请求集中起来利用一个特定的仲裁算法进行裁决。
分布式仲裁：总线控制逻辑分散在连接于总线上的各个部件或设备中。

集中式仲裁常见的三种优先权仲裁方式：

①菊花链查询方式（串联仲裁）

②计数器定时查询方式

③独立请求方式（并联仲裁）

①优点：结构简单，容易扩充设备。
缺点：查询的优先级固定，优先级搞得部件若频繁请求总线，则较低优先级的设备可能长时间得不到总线使用权。

②优点：优先级设置灵活。

③优点：响应时间快，优先级控制灵活，可预先固定也可通过程序改变优先级。
缺点：控制逻辑复杂，控制线数量多。

比较：①需要2条裁决线，②需要log2^n（以2为底n条），③需要2n条。