【夏华E2930怎么进总线】干货|教你用手游学习各种公交车技术

如果有一座独木桥，只有一个人可以往来，两端的人都想过桥，我们必须采取有效的方法，以免拥挤和堵塞。例如，在一段时间内，某一端的人过桥，另一端的人等着他要过桥的时机到来，还可以规定人们先来后或按年龄较大的顺序过桥。在这个不经意间，我们认识到了现代电子信息数据通过公交车及时通过系统传输的最原始的思想。

现代网络信息的发展，特别是在成本和空间方面，总线传输代替点对点传输是当前发展的热点，将为信息传输提供最方便、最有效的技术解决方案。微处理器分别使用部件和外围设备的点对点线路连接通信，所有连接都很复杂，难以实现。

目前，与我们生活习惯相关的一系列活动都涉及到公共汽车技术的应用。比如我们上网、给亲戚朋友打电话、用u盘存储信息等。虽然流行的公交车采取不同的形式，但他们的主要原则思想是分时系统、分频系统、分相系统、码分系统等。俗话说，“士兵、水、土地泛滥”，公交车的各种面貌，我们只要从基本原理出发，从骨头上理解它的本质，不要被它的各种形状所混淆，我们可以熟练灵活地使用目前或可以使用的各种公交车技术。

1.总线定义和分类

1.1定义

公交车，英语叫“公交车”，也就是我们中文的“公交车”，这很形象。例如，公共汽车走的路线是一定的。我们谁都可以坐公共汽车去那条公共汽车路线上的任何网站。如果把我们的人比作电子信号，这就是英语叫“公交车”而不是“CAR”的真正目的。当然，专业来说，公交车是描述电子信号传输线路的结构，是信号线的集合，是子系统之间传输信息的公共通道。通过总线，可以在整个系统内的部件之间传输、交换、共享和逻辑控制信息。在计算机系统中，CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公共通道，主机的每个部件通过主机连接，外部设备通过相应的接口电路连接到总线。

1.2分类

总线分为外部和内部总线、系统总线、非系统总线等多种方法。以下是最常用的分类方法。

1.2.1按功能分类

最常见的是，从功能上讲，数据总线分为地址总线、数据总线和控制总线。在某些系统上，数据总线和地址总线可以通过地址锁定内存控制(即重用)共享。

地址总线专门用于发送地址。在设计过程中，最常见的是在CPU地址总线上选择外部存储的存储地址。地址总线上的位数通常决定内存存储空间的大小。例如，如果地址总线为16位，则最大可存储空间为216(64KB)。

数据总线用于传输数据信息，有单向传输和双向传输数据总线之分，双向传输数据总线一般采用双向三态总线。数据总线上的位数通常与经过微调的字母的长相相匹配。例如，英特尔8086微处理器的字符长度为16位，数据总线宽度也为16位。在实际操作中，发送到数据总线的数据不一定是完全意义上的数据。

控制总线用于发送控制信号和定时信号。微处理器操作外部存储器时，有时需要先通过控制总线发送读/写信号、片选择信号、中断响应信号读取等。控制总线一般是双向的，传输方向取决于具体的控制信号，其位数取决于系统的实际控制需求。

1.2.2根据传输方式进行划分

根据数据传输方式的不同，总线可以分为串行总线和并行总线。原则上，并行传输方式实际上优于串行传输方式，但成本增加。通俗地说，并行传输的通道就像多车道公路，串行传输只允许一辆汽车通过单线公路。目前常见的串行总线包括SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232和CAN。并行总线相对来说种类较少，常见的有IEEE1284、ISA、PCI等。

1.2.3按时钟信号划分

根据时钟信号是否独立，可以分为同步总线和异步总线。同步总线上的时钟信号独立于数据。也就是说，必须使用单独的线作为时钟信号线。异步总线上的时钟信号是从数据中提取的，通常使用数据信号的边缘作为时钟同步信号。

2.总线传输基本原理

根据前面对公交车的定义，公交车的基本作用是传输信号。为了有效地及时传输每个子系统的信息，为了避免彼此的信号相互干扰，避免物理空间太拥挤，最好的方法是采用多路复用技术。也就是说，总线传输的基本原则是多路传输技术。多路复用是多个用户共享公用信道的机制，目前最常见的主要分多路复用、分频多路复用、码分多路复用等。

2.1时分多路复用(TDMA)

分时复用是将信道按时间划分为多个时间段，不同源的信号必须在不同时间段内响应，彼此信号的传输时间在时间轴上不重叠。

2.2频分多路复用(FDMA)

分频多路复用是将信道的可用频带划分为多个互不重叠的频段，每个信号占用频率调制的频谱之一，使多个频率的信号能够在同一个信道上传输。(威廉莎士比亚，频率、频率、频率、频率、频率、频率、频率、频率)如果接收方收到信号，则使用适当的带通滤波器和频率解调器等恢复原始信号。

2.3码分段多路复用(CDMA)

码分多路复用对发送的信号都有唯一的标识码或地址代码，接收端根据不同的标识码或地址代码区分公共通道的传输信息。只有在标识码或地址代码完全匹配的情况下，才能接收传输信息。

3. 总线的通信协议

对于总线的学习，了解其通讯协议是整个过程中最关键的一步，所有介绍总线技术的资料都会花很大的篇幅来描述其协议，特别是ISO/OSI的那七层定义。其实要了解一种总线的协议，最主要的就是去了解总线的帧数据每一位所代表的特性和意义，总线各节点间有效数据的收发都是通过各节点对帧数据位或段的判断和确信来得以实现。

如图1所示是常见的I2C总线上传输的一字节数据的数据帧，其总线形式是由数据线SDA和时钟SCL构成的双线制串行总线，并接在总线上的电路模块即可作为发送器（主机）又可作为接收器（从机）。帧数据中除了控制码（包括从机标识码和访问地址码）与数据码外还包括起始信号、结束信号和应答信号。

起始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

控制码：用来选泽操作目标与对象，即接通需要控制的电路，确定控制的种类对象。在读期间，也即SCL时钟线处于时钟脉冲高电平时，SDA上的数据位不会跳变。

数据码：是主机向从机发送的具体的有用的数据（如对比度、亮度等）和信息。在读期间，SDA上的数据位不会跳变。

应答信号：接收方收到8bit数据后，向发送方发出特定的低电平。读/写的方向与其它数据位正好相反，也即是由从机写出该低电平，主机来读取该低电平。

结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变表示数据帧传输结束。

当然不同的总线其数据位或段的定义肯定不同，但依据同样的原理可以更快的去了解它的协议的特性和特点。虽然其信息帧的大小不一，但具体的某一数据位或数据段都类似于本文所提及的I2C总线，会依据它的协议的要求来定义它所达标的意义和功能。

4. 主要技术指标

评价总线的主要技术指标是总线的带宽（即传输速率）、数据位的宽度（位宽）、工作频率和传输数据的可靠性、稳定性等。

4.1 带宽（传输速率）、位宽和工作频率

总线的带宽指的是单位时间内总线上传送的数据量，即每钞传送MB的最大数据传输率。总线的位宽指的是总线能同时传送的二进制数据的位数，或数据总线的位数，即32位、64位等总线宽度的概念；总线的位宽越宽，数据传输速率越大，总线的带宽就越宽。总线的工作时钟频率以MHz为单位，它与传输的介质、信号的幅度大小和传输距离有关。在同样硬件条件下，我们采用差分信号传输时的频率常常会比单边信号高得多，这是因为差分信号的的幅度只有单边信号的一半而已。

总线的带宽、位宽和工作频率，这三者密切相关，它们之间的关系：

4.2 传输数据的可靠性

可靠性是评定总线最关键的参数，没有可靠性，传输的数据都是错误的信息，便就失去了总线的实际意义。为了提高总线的可靠性，通常采用的措施有：

采用数据帧发送前发送器对总线进行侦听，只有侦听到总线处于空闲状态下时才可向总线传送数据帧，这样避免了不同节点的数据冲突。

采用双绞线差分信号来传送数据，以降低单线的电压升降幅度，减小信号的边沿产生的高次谐波。

适当的让数据的边沿具有一定的斜坡。

增加匹配电阻和电容等来减少总线上信号的发射和平衡总线上的分布电容等。

采用合适的网络拓扑结构和屏蔽技术等来减少受其他信号的干扰。

还有就是在软件上通过数字滤波、数据校验纠错等措施来提高数据传输的可靠性。

5. 结束语

学习是一个循序渐进的过程，对总线技术的学习和理解也是随着其技术的不断发展而不断更新的过程。子曰“工欲善其事，必先利其器。”只有从最基本的原理出发，打好基础，才能在今后的学习中融会贯通，前仆后继，更进一步深入该知识点和拓宽知识面。

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