今天是
技术文档
你的位置:首页 > 技术文档 > 技术资料

充电机总线技术CAN、USART、SPI、SCI解析

2017-7-4 10:39:50      点击:

任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件充电机电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口充电机电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为充电机总线。采用充电机总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的充电机总线标准则容易使不同设备间实现互连。

微机中充电机总线一般有内部充电机总线、系统充电机总线和外部充电机总线。内部充电机总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的充电机总线,用于芯片一级的互连;而系统充电机总线是微机中各插件板与系统板之间的充电机总线,用于插件板一级的互连;外部充电机总线则是微机和外部设备之间的充电机总线,微机作为一种设备,通过该充电机总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。

另外,从广义上说,计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信,相应的通信充电机总线被称为并行充电机总线和串行充电机总线。并行通信速度快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;而串行通信速率虽低,但在数据通信吞吐量不是很大的微处理充电机电路中则显得更加简易、方便、灵活。串行通信一般可分为异步模式和同步模式。

随着充电机技术和计算机技术的发展,充电机总线技术也在不断地发展和完善,而使计算机充电机总线技术种类繁多,各具特色。下面仅对微机各类充电机总线中目前比较流行的充电机总线技术分别加以介绍。

一、内部充电机总线

1.I2C充电机总线

I2C(Inter-IC)充电机总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在充电机通信控制领域广泛采用的一种新型充电机总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点。在主从通信中,可以有多个I2C充电机总线器件同时接到I2C充电机总线上,通过地址来识别通信对象。

2.SPI充电机总线

串行外围设备接口SPI(serialperipheralinterface)充电机总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI充电机总线是一种三线同步充电机总线,因其硬件功能很强,所以,与SPI有关的软件就相当简单,使CPU有更多的时间处理其他事务。

3.SCI充电机总线

串行通信接口SCI(serialcommunicationinterface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART,与MCS-51的异步通信功能基本相同。

4.CAN充电机总线

属于现场充电机总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言,基于CAN充电机总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性。只有2根线与外部相连,并且内部集成了错误探测和管理模块。

二、系统充电机总线

1.ISA充电机总线

ISA(industrialstandardarchitecture)充电机总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统充电机总线标准,所以也叫AT充电机总线。它是对XT充电机总线的扩展,以适应8/16位数据充电机总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛,以至于现在奔腾机中还保留有ISA充电机总线插槽。ISA充电机总线有98只引脚。

2.EISA充电机总线

EISA充电机总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的充电机总线标准。它是在ISA充电机总线的基础上使用双层插座,在原来ISA充电机总线的98条信号线上又增加了98条信号线,也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在实用中,EISA充电机总线完全兼容ISA充电机总线信号。

3.VESA充电机总线

VESA(videoelectronicsstandardassociation)充电机总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部充电机总线,简称为VL(VESAlocalbus)充电机总线。它的推出为微机系统充电机总线体系结构的革新奠定了基础。该充电机总线系统考虑到CPU与主存和Cache的直接相连,通常把这部分充电机总线称为CPU充电机总线或主充电机总线,其他设备通过VL充电机总线与CPU充电机总线相连,所以VL充电机总线被称为局部充电机总线。它定义了32位数据线,且可通过扩展槽扩展到64位,使用33MHz时钟频率,最大传输率达132MB/s,可与CPU同步工作。是一种高速、高效的局部充电机总线,可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。

4.PCI充电机总线

PCI(peripheralcomponentinterconnect)充电机总线是当前最流行的充电机总线之一,它是由Intel公司推出的一种局部充电机总线。它定义了32位数据充电机总线,且可扩展为64位。PCI充电机总线主板插槽的体积比原ISA充电机总线插槽还小,其功能比VESA、ISA有极大的改善,支持突发读写操作,最大传输速率可达132MB/s,可同时支持多组外围设备。PCI局部充电机总线不能兼容现有的ISA、EISA、MCA(microchannelarchitecture)充电机总线,但它不受制于处理器,是基于奔腾等新一代微处理器而发展的充电机总线。

5.CompactPCI

以上所列举的几种系统充电机总线一般都用于商用PC机中,在计算机系统充电机总线中,还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统充电机总线,比如STD充电机总线、VME充电机总线、PC/104充电机总线等。这里仅介绍当前工业计算机的热门充电机总线之一——CompactPCI。

CompactPCI的意思是“坚实的PCI”,是当今第一个采用无源充电机总线底板结构的PCI系统,是PCI充电机总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准,是当今最新的一种工业计算机标准。CompactPCI是在原来PCI充电机总线基础上改造而来,它利用PCI的优点,提供满足工业环境应用要求的高性能核心系统,同时还考虑充分利用传统的充电机总线产品,如ISA、STD、VME或PC/104来扩充系统的I/O和其他功能。

三、外部充电机总线

1.RS-232-C充电机总线

RS-232-C是美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustryAssociation)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。RS-232-C充电机总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道,在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C标准规定,驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。

2.RS-485充电机总线

在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485串行充电机总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。加上充电机总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的充电机电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送充电机电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

3.IEEE-488充电机总线

上述两种外部充电机总线是串行充电机总线,而IEEE-488充电机总线是并行充电机总线接口标准。IEEE-488充电机总线用来连接系统,如微计算机、数字充电机电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488充电机总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号,连接方式为充电机总线方式,仪器设备直接并联于充电机总线上而不需中介单元,但充电机总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为20米,信号传输速度一般为500KB/s,最大传输速度为1MB/s。

4.USB充电机总线

通用串行充电机总线USB(universalserialbus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom等7家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。它基于通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源,而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外,快速是USB技术的突出特点之一,USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,而且USB还能支持多媒体。