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i方c总线协议
篇一：i2c总线协议
1.i2c协议
2条双向串行线，一条数据线sda，一条时钟线scl。
sda传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。
支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控。
总线上每个设备都有自己的一个addr，共7个bit，广播地址全0.
系统中可能有多个同种芯片，为此addr分为固定部分和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。
1.1i2c位传输
数据传输：scl为高电平时，sda线若保持稳定，那么sda上是在传输数据bit；
若sda发生跳变，则用来表示一个会话的开始或结束（后面讲）数据改变：scl为低电平时，sda线才能改变传输的bit
1.2i2c开始和结束信号
开始信号：scl为高电平时，sda由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：scl为高电平时，sda由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
1.3i2c应答信号
master每发送完8bit数据后等待slave的ack。
即在第9个clock，若从ic发ack，sda会被拉低。
若没有ack，sda会被置高，这会引起master发生RestaRt或stop流程，如下所示：
1.4i2c写流程
写寄存器的标准流程为：
1.master发起staRt
2.master发送i2caddr（7bit）和w操作0（1bit），等待ack
3.slave发送ack
4.master发送regaddr（8bit），等待ack
5.slave发送ack
6.master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ack
7.slave发送ack
8.第6步和第7步可以重复多次，即顺序写多个寄存器
9.master发起stop
写一个寄存器
写多个寄存器
1.5i2c读流程
读寄存器的标准流程为：
1.master发送i2caddr（7bit）和w操作1（1bit），等待ack
2.slave发送ack
3.master发送regaddr（8bit），等待ack
4.slave发送ack
5.master发起staRt
6.master发送i2caddr（7bit）和r操作1（1bit），等待ack
7.slave发送ack
8.slave发送data（8bit），即寄存器里的值
9.master发送ack
10.第8步和第9步可以重复多次，即顺序读多个寄存器读一个寄存器
读多个寄存器
2.powerpc的i2c实现
mpc8560的ccsR中控制i2c的寄存器共有6个。
2.1i2cadR地址寄存器
cpu也可以是i2c的slave，cpu的i2c地址有i2cadR 指定
2.2i2cFdR频率设置寄存器
theserialbitclockfrequencyofsclisequaltotheccbclock dividedbythedivider.
用来设置i2c总线频率
篇二：i2c总线协议详解
i2c总线协议详解
i2c总线定义
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i2c(inter－integratedcircuit)总线是一种由
philips公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。i2c总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。
i2c总线特点
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i2c总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口
直接在组件之上，因此i2c总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10kbps的最大传输速率支持40个组件。i2c总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。
i2c总线工作原理
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总线的构成及信号类型
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i2c总线是由数据线sda和时钟scl构成的串行总线，
可发送和接收数据。在cpu与被控ic之间、ic与ic之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并
联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传
场总线的两种有代表性的定义。 (l)ISA SP50中对现场总线的定义。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备(即场地级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动 化控制设备(即车间级设备)之间的联系。 这里的现场设备指最底层的控制监测、执行和计算设备，包括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪表产品。 (2)根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网路。现场总线的本质含义表现在以下6个方面： a)现场通讯网路：用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通讯网路。 b)现场设备互连：现场设备或现场仪表是指传感器、变送器和执行器等，这些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。 c)互操作性：现场设备或现场仪表种类繁多，没有任何一家制造商可以提供一个工厂所需的全部现场设备，所以，互相连接不同制造商的产品是不可避免的。用户不希望为选用不同的产品而在硬件或软件上花很大气力，而希望选用各制造商性能价格比最优的产品，并将其集成在一起，实现“即接即用；用户希望对不同品牌的现场设备统一组态，构成他所需要的控制回路。这些就是现场总线设备互操作性的含义。现场设备互连是基本的要求，只有实现互操作性，用户才能自由地集成FCS。 d)分散功能块：FCS废弃了DCS的输入／输出单元和控制站,把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如，流量变送器不仅具有流量信号变换、
CAN总线接口 1．CAN模块简介 控制器局域网（CAN）模块是用于与其他外围设备或单片机 进行通信的模块，这种接口协议能在较大的噪声环境中进行通信，具有良好的扰干扰性能。 CAN模块是一个通信控制器，执行的是Bosch公司的CAN2.0A/B协议。它能支持CAN1.2、CAN 2.0A、CAN 2.OB 协议的旧版本和CAN2．OB现行版本，此控制器模块包含完整的CAN系统。 CAN模块由协议驱动和信息缓冲及控制组成，CAN协议驱动CAN总线 上接收和发送信息的所有功能。信息装载到某个相应的数据寄存器后再发送，通过读相应的寄存器可检查状态与错误信息。在CAN总线 上检测到的任何信息都要进行错误检查，然后与过滤器进行比较，判断是否被接收和存储到两个接收寄存器之一。 2．CAN模块支持的帧类型 CAN模块支持以下帧类型：标准数据帧、扩展数据帧、远程帧、出错帧、过载帧和空闲帧。 （1）数据帧。 用于各节点之间传送数据消息，由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。数据帧结构如图1所示。 图1 数据帧组成
（2）远程帧。 当CAN网络上一个节点需要其他节点所拥有的数据信息时，可以通过发送远程帧来请求另一节点发送。该远程帧的标识符标识了所需数据的类型，因此，被送回的数据信息的标识符和远程帧的标识符完全一致。数据源节点在接收到远程帧后，根据远程帧的标识符判断所需数据信｀患类型，并在总线空闲时将相应数据送出。远程帧由6个位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场和帧结束。除了没有数据场和RTR为隐性外，远程帧结构和数据帧完全相同，远程帧结构如图2所示。 图2 远程帧结构 （3）错误帧。 为进行错误界定，每个CAN控制器均设有两个错误计数器 ：发送错误计数器 （te C）和接收错误计数器（REC）。CAN总线上的所有节点按其错误计数器数值情况可分为3个状态：错误活动状态、错误认可状态和总线关闭状态。节点状态转换如图3所示。
DS18B20 以单总线协议工作，测温分机首先发送复位脉冲命令，使信号线上所有的 DS18B20 芯片都被复位，接着发送ROM 操作命令，使序列号编码匹配的DS18B20 被激活进入接收内存访问命令状态；内存访问命令完成温度转换、温度读取等工作(单总线在ROM 命令发送之前存储命令和控制命令不起作用)。DS18B20 工作流程见图3 所示。 图3 DS18B20 工作流程图 系统以ROM 命令和存储器命令的形式对DS18B20 操作。ROM 操作命令均为8 位，命令代码分别为：读ROM(0x33H)、匹配ROM(0x55H)、跳过ROM(0xCCH) 、搜索ROM(0xF0H) 和告警搜索(0xECH) 命令；存储器操作命令为：写暂存存储器(0x4EH) 、读暂存存储器(0xBEH)、复制暂存存储器(0x48H)、温度变换(0x44H)、重新调出EERAM(0xB8H)以及读电源供电方式(0xB4H)命令。其对时序及电特性参数要求较高，必须严格按照它的时序要求去操作。DS18B20 的数据读写由测温分机来完成，包括初始化、读数据和写数据。 系统软件采用模块化程序设计，主从式结构通信方式。规定总线上有一个测温主机和64台分机，分机地址唯一。初始化完成后各分机均处于监听状态，采用中断方式工作，测温分机接受上位机命令，向DS18B20发出地址匹配命令帧，进入等待状态，每一帧数据位都对应着不同意义，若地址匹配成功则进行响应分机，否则继续等待，直到等待超时而重发命令。温度采集模块负责数据的采集工作。 当缓冲区有数据时产生中断，程序转向中断服务子程序入口，中断子程序如下： void SerialInterrupt() interrupt 4 //中断服务子程序 {loop0:if(RI);SlaveNo=SBUF; RI=0; while (! RI); //等待下一个命令 loop1:RI=0; SensorNo=SBUF; if(SlaveNo==0x81&SensorNo<0x80) //判别数据是否合法 {while(1)
DeviceNet 现场总线协议讲解
Devicenet 简介: DeviceNet 是由美国 Rockwell 公司在 CAN 基础 上推出的一种低成本的通信链接， 是一种低端网络系统。 它将基 本工业设备连接到网络，从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。 DeviceNet 是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部 件间的可互换性的同量， 减少了配线和安装工业自动化设备的成 本和时间。DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信， 而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。 现场总线系统的结构和技术特点 1. 现场总线的历史和发展 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着 微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧下降， 计算机与 计算机网络系统得到迅速发展， 而处于生产过程底层的测控自动 化系统，采用一对一联机，用电压、电流的模拟信号进行测量控 制， 或采用自封闭式的集散系统， 难以实现设备之间以及系统与 外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整 个企业的信息集成， 要实施综合自动化， 就必须设计出一种能在 工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通讯系统，形成工 厂底层网络， 完成现场自动化设备之间的多点数字通讯， 实现底
层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。 现场总线就是 在这种实际需求的驱动下应运产生的。 它作为过程自动化、 制造 自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络， 沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络 之间的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。 由于标准实质上并未统一， 所以对现场总线的定义也是各有 各的定义。下面给出的是现场总线的两种有代表性的定义。 (l) ISA SP50 中对现场总线的定义。现场总线是一种串行的 数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备(即 场地级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设 备(即车间级设备)之间的联系。 这里的现场设备指最底层的控制监测、 执行和计算设备， 包 括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪 表产品。 (2)根据国际电工委员会 IEC 标准和现场总线基金会 FF 的 定义： 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、 双 向传输、 多分支结构的通讯网路。 现场总线的本质含义表现在以 下 6 个方面： a)现场通讯网路： 用于过程以及制造自动化的现场设备或现 场仪表互连的通讯网路。 b)现场设备互连：现场设备或现场仪表是指传感器、变送器
PCI-Express总线的接口电路设计 王福泽 (天津工业大学) 一、 课题背景 计算机I/O技术在高性能计算发展中始终是一个关键技术。其技术特性决定 了计算机I/O的处理能力，进而决定了计算机的整体性能以及应用环境。从根本 上来说，无论现在还是将来，I/O技术都将制约着计算机技术的应用与发展，尤 其在高端计算领域。近年来随着高端计算市场的日益活跃，高性能I/O技术之争 也愈演愈烈。当计算机运算处理能力与总线数据传输速度的矛盾日益突出时，新 的总线技术便应运而生。在过去的十几年间，PCI(Peripheral component Interconnect)总线是成功的，它的平行总线执行机制现在看来依然具有很高的 先进性，但其带宽却早已露出疲态。PCI总线分有六种规格(表1所示)，能提供133MBps到2131MBps的数据传输速率，而对于现有高性能产品例如万兆以太网 或者光纤通信，传统的PCI的数据传输速率早已入不敷出[4]。 表1 PCI总线六种规格 总线类型 总线形式 时钟频率 峰值带宽 每条总线上板卡插槽数 PCI32位 并行 33MHz 133MB/s 4-5 PCI32位 并行 66MHz 266MB/s 1-2 PCI-X 32位 并行 66MHz 266MB/s 4 PCI-X 32位 并行 133MHz 533MB/s 1-2 PCI-X 32位 并行 266MHz 1066MB/s 1 PCI-X 32位 并行 533MHz 2131MB/s 1 对于64位总线实现，上述所有带宽加倍 对于64位总线实现，上述所有带宽加倍仔细分析传统的PCI信号技术，可 发现并行式总线已逐渐走近其性能的极限，该种总线已经无法轻易地提升频率或 降低电压以提高数据传输率：其时钟和数据的同步传输方式受到信号偏移及PCB 布局的限制。高速串行总线的提出，成功的解决了这些问题，其代表应用就是PCI Express。PCI Express采用的串行方式，并且真正使用“电压差分传输” 即是两条信号线，以相互间的电压差作为逻辑“0”，“1”的表示，以此方式传输 可以将传输频率作极高的提升,使信号容易读取，噪声影响降低。由于是差分传输，所以每两条信号线才能单向传送1比特，即一根信号线为正、另一根信号线 为负，发送互为反相的信号，每一个“1比特”的两条信号线称为一个差分对。 按PCI Express技术规范规定，一个差分对的传输速率为2.5Gbps。实际使用中，
单总线协议详解 单总线即one-wire总线，是美国DALLAS公司推出的外围串行扩展总线技术。与SPI、IC串行数据通信方式不同．它采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线、资源结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。 单总线是DALLAS公司研制开发的种协议由一个总线主节点、或多个从节点组成系统，通过根信号线对从芯片进行数据的读取。每一个符合OneWire协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括48位的序列号、8位的家族代码和8位的CRC代码。主芯片对各个从芯片的寻址依据这64位的不同来进行。单总线利用一根线实现双向通信。因此其协议对时序的要求较严格，如应答等时序都有明确的时间要求。，基本的时序包括复位及应答时序、写一位时序、读一位时序。在复位及应答时序中，主器件发出复位信号后，要求从器件在规定的时间内送回应答信号;在位读和位写时序中，主器件要在规定的时间内读固或写出数据。 单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。主机可以是微控制器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信号线。当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作;当有多个从设备时，系统则按多节点系统操作。 单总线工作原理单总线器件内部设置有寄生供电电路（Parasite Power Circuit）。当单总线处于高电平时，一方面通过二极管VD向芯片供电，另方面对内部电容C（约800pF）充电；当单总线处于低电平时，二极管截止，内部电容c向芯片供电。由于电容c的容量有限，因此要求单总线能间隔地提供高电平以能不断地向内部电容C充电、维持器件的正常工作。这就是通过网络线路窃取电能的寄生电源的工作原理。要注意的是，为了确保总线上的某些器件在工作时（如温度传感器进行温度转换、E2PROM写人数据时）有足够的电流供给，除了上拉电阻之外，还需要在总线上使用MOSFET（场效应晶体管）提供强上拉供电。 单总线的数据传输速率一般为16．3Kbit/s，最大可达142 Kbit/s，通常情况下采用100Kbit/s
〔习题1.1〕简答题 （1）计算机字长（Word）指的是什么？ （2）总线信号分成哪三组信号？ （3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成？ （6）中断是什么？ 〔解答〕 ①处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。 ②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。 ③ PC机主存采用DRAM组成。 ⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。 〔习题1.2〕判断题 （3）8086的数据总线为16位，也就是说8086的数据总线的个数、或说条数、位数是16。 （4）微机主存只要使用RAM芯片就可以了。 （5）处理器并不直接连接外设，而是通过I/O接口电路与外设连接。 （ 〔解答〕 ③对④错⑤对 〔习题1.3〕填空题 （2）Intel 8086支持___________容量主存空间，80486支持___________容量主存空间。 （3）二进制16位共有___________个编码组合，如果一位对应处理器一个地址信号，16位地址信号共能寻址___________容量主存空间。 〔解答〕 ② 1MB，4GB ③ 216，64KB 〔习题1.4〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。 〔解答〕 CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。它采用大规模集成电路芯片，芯片集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。 存储器：存储器是存放程序和数据的部件。 外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O 设备。I/O设备通过I/O接口与主机连接。 总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。 〔习题1.7〕区别如下概念：助记符、汇编语言、汇编语言程序和汇编程序。 〔解答〕 助记符：人们采用便于记忆、并能描述指令功能的符号来表示机器指令操作码，该符号称为指令助记符。 汇编语言：用助记符表示的指令以及使用它们编写程序的规则就形成汇编语言。 汇编语言程序：用汇编语言书写的程序就是汇编语言程序，或称汇编语言源程序。 汇编程序：汇编语言源程序要翻译成机器语言程序才可以由处理器执行。这个翻译的过程称为“汇编”，完成汇编工作的程序就是汇编程序（Assembler）。
涡流量计CAN总线接口电路图 快速瓶劲识别-更好的负载测试方法 CAN总线是一种串行数据通信协议，在CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可以完成对通信数据成帧处理。涡流量计CAN总线接口的具体电路如图1所示。 笔者用SJA1000作为流量计的CAN控制器，与CPU（单片机）的I/O口直接相连，再通过PCA82C250组成CAN总线。这种结构很容易实现CAN网络节点中的信息收发，从而实现对现场的控制。 SJA1000的AD0～AD7连接到MSP420F149的P0口，INT接到P1.0，/CS接到P1.1，/RD连接到P1.2，/WR连到P1.3，ALE连到P1.4，SJA1000的RX0与TX0分别通过两个高速光耦CNW137与PCA82C250相连后，连到CAN总线上。 PCA82C250为CAN总线收发器，是CAN控制器与CAN总线的接口器件，对CAN 总线差分方式发送，其RS引脚用于选择PCA82C250的工作方式：高速方式、斜率方式。
RS接地为高速，RS引脚串接一个电阻后再接地，用于控制上升和下降斜率，从而减小射频干扰。RS引脚接高电平，PCA82C250处于等待状态。此时，发送器关闭，接收器处于低电流工作，可以对CAN总线上的显性位做出反应，通知CPU。实验数据表明15～200K 为较理想的取值范围，在这种情况下，可以使用平行线或双绞线作总线，本文中PCA82C250的斜率电阻为取30K。 CNW137为高速光耦，最高速度为10Mbps，用于保护CAN总控制器SJA1000。CAN 总线的终端匹配电阻起相当重要的作用，不合适的电阻会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低，甚至无法通信，范围为108～132Ω，本文使用的电阻为124Ω。 SJA1000的功能简介 CAN通信协议主要由CAN控制器完成。SJA1000是适用于汽车和一般工业环境控制器局域网(CAN)的高集成度独立控制器，具有完成高性能通信协议所要求的全部必要特性，具有简单总线连接的SJA1000可完成物理层和数据链路层的所有功能，应用层功能可由微控制器完成，SJA1000为其提供了一个多用途的接口。 SJA1000是一个独立的CAN控制器，它是Philips公司另一个CAN控制器PCA82C200的后继产品，在软件和引脚上均与PCA82C200兼容。但它不仅仅是PCA82C200的一个简单替代产品，它增加了许多新的功能，使得其性能更佳，尤其适用于对系统优化、诊断和维护要求比较高的场合。 SJA1000的功能框图如图2所示，由以下几部分构成：接口管理逻辑；发送缓冲器，能够存储1个完整的报文（扩展的或标准的）；验收滤波器；接收FIFO；CAN核心模块。
1. 讲废话 小弟最近做了一个项目（用Lattice的CPLD），话说前面还算顺利，就在即将完工的时候，发现（TMD）I/O不够用，有一功能需要CPLD传输8bit数据到另一个控制器做进一步处理，but现在仅剩下一个I/O，好吧，我被卡死在这里了。终于，在一个月黑风高的夜晚（本人喜欢把气氛营造的悲壮一点，嘎嘎。。），突然想到DS18B20的单总线传输协议，以前也了解过其他的协议，心想，为嘛自己不整一个类似的东东出来yy 一下呢，所以有了此贴。 解释一下，本次原创单总线传输协议命名为b2s（不才，取了个类似I2C的名，由于本人有一个贱贱的英文名Bob，所以用了b，各位轻喷啊；s代表single，意为单线传输），本协议含传送端（transmitter）和接收端（receiver）两部分，基于verilog语言，仅使用单个I/O口进行多位数据的传输，传输方向为单向，用于I/O不够用的情况，亲测绝对可用，如果大家以后有用得到的时候，可以直接拿来使用。 本人拥抱开源，所有源码能贴出来尽量贴出来，为大家节省积分，攒RP。 废话完毕，下面为各位客官准备干货。 2. 晒干货 ps. 带★号处可根据需要进行修改. 发送端源码： /*********************************************************************** ******************* Author: Bob Liu E-mail：shuangfeiyanworld@https://www.doczj.com/doc/229117825.html, File Name: b2s_transmitter.v Function: b2s发送端, 默认发送32bit数据，数据宽度可更改 Version: 2013-5-13 v1.0 ************************************************************************ ********************/ module b2s_transmitter ( clk, //时钟基准,不限频率大小,但必须与接收端一致 din, //待发送数据 b2s_dout //b2s数据输出端口 ); parameter WIDTH=32; //★设定b2s发送数据的位宽，可根据需要进行更改input clk; input [WIDTH-1:0] din;
单总线协议 与其他所有的数据通信传输方式一样，单总线芯片在数据传输过程要求采用严格的通信协议，以保证数据的完整性。单总线芯片在数据传输过程中，每个单总线芯片都拥有唯一的地址，系统主机一旦选中某个芯片，就会保证通信连接直到复位，其他器件则全部脱离总线，在下次复位之前不参与任何通信。 为了说明单总线数据传输的过程，以下将分4个部分对单总线数据通信传输过程进行介绍，它们分别是单总线通信信号类型，单总线通信初始化，单总线通信的ROM命令以及单总线通信的功能命令。 1.1单总线通信信号类型 单总线通信协议定义了如下几种类型，即复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1，除了应答脉冲外，所有的信号都由主机发出同步信号，并且发送的所有的命令和数据都是字节的低位在前。 单总线通信协议中不同类型的信号都采用一种类似脉宽调制的波形表示，逻辑0用较长的低电平持续周期表示，逻辑1用较长的高电平持续周期表示。在单总线通信协议中，读写时隙的概念十分重要，当系统主机向从设备输出数据时产生写时隙，当主机从从机设备读取数据时产生读时隙，每一个时隙总线只能传输一位数据。无论是在读时隙还是写时隙，它们都以主机驱动数据线位低电平开始，数据线的下降沿是从设备触发其内部的延时电路，使之与主机同步。在写时隙内，该延迟电路决定从设备采样数据线的时间窗口。 单总线通信协议中存在两种写时隙：写1和写0。主机采用写1时隙向从机写入1，而采用写0时隙向从机写入0,。所有写时隙至少要60us，且在两次独立的写时隙之间至少需要1us的恢复时间。两种写时隙均起始于主机拉低数据总线。产生1时隙的方式：主机拉低总线后，接着必须在15us之内释放总线，由上拉电阻将总线拉至高电平；产生写0时隙的方式为在主机拉低后，只需要在整个时隙间保持低电平即可（至少60us）。在写时隙开始后15us~60us期间，单总线器件采样总电平状态。如果在此期间采样值为高电平，则逻辑1被写入器件；如果为0，写入逻辑0。 图1-1给出了写时隙（包括1和0）时序的图形解释。
总线与接口部分 09-20．假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10 MHz，则总线带宽是 A．10 MB/s B．20 MB/s C．40 MB/s D．80 MB/s 10-20．下列选项中的英文缩写均为总线标准的是 A．PCI、CRT、USB、EISA B．ISA、CPI、VESA、EISA C．ISA、SCSI、RAM、MIPS D．ISA、EISA、PCI、PCI-Express 11-20．在系统总线的数据线上，不可能传输的是 A．指令B．操作数C．握手（应答）信号D．中断类型号 12-19．某同步总线的时钟频率为100MHz，宽度为32位，地址/数据线复用，每传输一个地址或数据占用一个时钟周期。若该总线支持突发（猝发）传输方式，则一次“主存写”总线事务传输128位数据所需要的时间至少是（）。 A.20ns B.40ns C.50ns D.80ns 12-20. 下列关于USB总线特性的描述中，错误的是（）。 A.可实现外设的即插即用和热插拔 B.可通过级联方式连接多台外设 C.是一种通信总线，可连接不同外设 D.同时可传输2位数据，数据传输率高 12-21．下列选项中，在I/O总线的数据线上传输的信息包括（）。 Ⅰ、I/O接口中的命令字Ⅱ、I/O接口中的状态字Ⅲ、中断类型号 A. 仅Ⅰ、Ⅱ B. 仅Ⅰ、Ⅲ C. 仅Ⅱ、Ⅲ D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 13-19、下列选项中，用于设备和设备控制器（I/O接口）之间互连的接口标准是 PCI B、USB C、AGP D、PCI-Express 14-19. 某同步总线采用数据线和地址线复用方式。其中数据线有32根，总线时钟频率为66MHZ，每个时钟周期传送两次数据。（上升沿和下降沿各传送一次数据）该总线的最大数据传输率是（总线带宽）：（） A. 132MB/S B. 264 MB/S C.528 MB/S D. 1056 MB/S 14- 20.一次总线事务中，主设备只需给出一个首地址，从设备就能从首地址开始的若干连续单元中读出或写入多个数，这种总线事务方式称为（） A. 并行传输 B.串行传输 C.突发传输 D.同步传输 14-21.下列有关I/O借口的叙述中错误的是： A.状态端口和控制端口可以合用同一寄存器 B. I/O接口中CPU可访问寄存器，称为I/O端口 C.采用独立编址方式时，I/O端口地址和主存地址可能相同 D.采用统一编址方式时，CPU不能用访存指令访问I/O端口 15-19．下列有关总线定时的叙述中，错误的是（） A．异步通信方式中，全互锁协议最慢 B．异步通信方式中，非互锁协议的可靠性最差 C．同步通信方式中，同步时钟信号可由多设备提供 D．半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制 15-21．在采用中断I/O方式控制打印输出的情况下，CPU和打印控制接口中的I/O端口之间交换的信息不可能是( )
现场总线及通讯协议 现场总线的现状和未来发展 一、引言 计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。现场总线(field bus)是指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站的通讯系统。 二、现场总线的产生 纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。 1、模拟仪表控制系统 模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。其显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰。 2、集中式数字控制系统 集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。采用单片机、PLC、SLC 或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排；不足的是，对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。 3、集散控制系统（DCS） 集散控制系统（DCS）于八、九十年代占主导地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技
接口和总线 接口：是微型计算机的基本内容，是计算机与外部交换信息的桥梁。 总线：是计算机各种功能部件之间进行信息传输的公共通道。 微机接口 接口的基本概念 为了解决CPU和外设之间的速度差异以及外设各不相同的信息格式的问题，出现了带缓冲器的I/O装置，这里的缓冲器是指通过一个或几个单独的寄存器，实现主机和外设之间的数据传送。这里的缓冲器被发展为功能更强的I/O接口电路。 总结：I/O接口是微处理器与“外部世界”之间的连接电路，是主机与外设之间数据的“转接站”，同时提供主机和外设之间传送数据所需的状态信息，并能接受和执行主机发来的各种控制命令。 接口的基本功能 接口的基本功能有：数据缓冲，提供联络信息，信号与信息格式的转换，设备选择，中断管理，可编程功能。 接口的基本结构 接口一方面数据总线、地址总线以及控制总线和CPU进行联系，另一方面同响应的外设连接。接口内部都包含一组寄存器，通常有数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器和控制寄存器，有的接口还包含中断逻辑寄存器。 数据输入寄存器用于暂存外设送往主机的数据。 数据输出寄存器用于暂存主机送往外设的数据。 状态寄存器用于保存I/O接口的状态信息。 控制寄存器用于存放CPU发出的控制命令。 中断控制逻辑电路用于实现外设准备就绪时向CPU发出中断请求信号。 与接口传输数据的方式 主机与外设之间传输数据的方式一般有三种：程序控制方式，中断控制方式，DMA方式。 程序控制方式：是指在程序控制下进行数据传送，又分为无条件传输方式和程序查询传送方式。 中断控制方式：是指CPU在执行当前程序时，若出现了紧急事件，CPU必须终止现在
竭诚为您提供优质文档/双击可除 fieldbus协议 篇一：几种主要现场总线协议的特点 几种主要现场总线协议的特点 绿洲驿站20xx-3-119:36:35 现场总线在发展的最初，各个公司都提出自己的现场总线的协议，如ab公司的 devicenet,tuRck公司的sensoplex,honeywell公司的sds，phoenix公司的interbus-s，以及seriplex,asi等。经过十几年的发展，现场总线的协议逐渐趋于统一，针对制造业自动化，devicenet在北美和日本用的比较普遍，pRoFibus-dp在欧洲用的比较普遍。针对过程自动化，pRoFibus-pa和FoundationFieldbus占据大部分市场。其他的总线协议如asi、interbus-s、sensoplex在某些特殊的领域也有一些市场，下面分别介绍各种总线的一些特点。 1、pRoFibus，最快的总线，世界范围的标准。 pRoFibus是在1987年，由德国科技部集中了13家公司和5家科研机构的力量，按照iso/osi参照模型制订的现场总线的德国国家标准。最近，在欧洲通过投票，成为欧洲的
标准en50170。主要由拥有400多个公司成员的pRoFibus用户组织（pno）进行管理。 pRoFibus由三部分组成，即pRoFibus-Fms，pRoFibus-dp 及pRoFibus-pa。其中，Fms主要用于非控制信息的传输，pa主要用于过程自动化的信号采集及控制。pRoFibus-dp是制造业自动化主要应用的协议内容，是满足用户快速通讯的最佳方案，每秒可传输12兆位。扫描1000个i/o点的时间少于1ms。 pRoFibus是世界范围的标准，取得了很大的成功：至少1，000，000套设备投入运行，超过600家成员公司，超过1100种pRoFibus产品。 2、devicenet通用型、低价位的总线 devicenet（设备网）是一种低价位的总线，它可连接自动化生产系统中广泛的工业设备。在制造业领域，设备网遍及全球，尤其是北美和日本。最初是由ab公司设计，现在已经发展成为一种开放式的现场总线的协议，其管理组织odVa由全球多家公司组成，提供设备网的产品，支持设备网规范的进一步开发。devicenet能够降低设备的安装费用和时间。控制系统中的接近开关、光电开关和阀门等可通过电缆、插件、站等产品进行长距离通讯。并且能够提高设备级的诊断能力。相对于pRoFibus-dp，devicenet具有更强大的通讯功能，支持除了主-从方式之外的，多种通讯方式，
竭诚为您提供优质文档/双击可除 1,wire,协议 篇一：单总线(1-wiRebus)技术及其应用 单总线（1-wirebus）技术及其应用摘要：介绍了美dallas公司推出的单总线技术的原理和信号传输方式，说明了单总线通信协议，最后以单总线器件ibutton在安防系统中的应用为例，给出了单总线的数据传输方法。关键词：单总线单总线协议ibutton1引言目前常用的微机与外设之间进行数据传输的串行总线主要有i2c总线、spi总线和sci 总线。其中i2c总线以同步串行2线方式进行通信（一条时钟线，一条数据线），spi总线则以同步串行3线方式进行通信（一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线），而sci总线是以异步方式进行通信（一条数据输入线，一条数据输出线）的。这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。近年来，美国的达拉斯半导体公司（dallassemiconductoR）推出了一项特有的单总线（1-wirebus）技术。该技术与上述总线不同，它采用单根信号线，既可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优
点。单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。主机可以是微控制器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信号线。当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从设备时，系统则按多节点系统操作。图1所示是单总线多节点系统的示意图。2单总线的工作原理顾名思义，单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成。设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线，其内部等效电路如图2所示。单总线通常要求外接一个约为4.7k Ω的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。主机和从机之间的通信可通过3个步骤完成，分别为初始化 1-wire器件、识别1-wire器件和交换数据。由于它们是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问1-wire器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、Rom、命令功能命令。如果出现序列混乱，1-wire器件将不响应主机（搜索Rom命令，报警搜索命令除外）。表1是列为ΔΙΩ命令的说明，而功能命令则根据具体1-wire器件所支持的功能来确定。表1Rom命令说明Rom命令说明搜索Rom（F0h）识别单总线上所有的1-wire器件的Rom编码读Rom（33h）（仅适合单节点）直接读1-wire器件的序列号匹配Rom（55h）寻找与指定序列号相匹配的1-wire器件跳跃
DeviceNet 现场总线协议讲解 Devicenet 简介: DeviceNet 是由美国Rockwell 公司在CAN 基础上推出的一种低成本的通信链接，是一种低端网络系统。它将基本工业设备连接到网络，从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。DeviceNet 是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部件间的可互换性的同量，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信，而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。现场总线系统的结构和技术特点 1. 现场总线的历史和发展 现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧下降，计算机与计算机网络系统得到迅速发展，而处于生产过程底层的测控自动化系统，采用一对一联机，用电压、电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整个企业的信息集成，要实施综合自动化，就
必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通讯系统，形成工
厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通讯，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运产生的。它作为过程自动化、制造自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络，沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。 由于标准实质上并未统一，所以对现场总线的定义也是各有各的定义。下面给出的是现场总线的两种有代表性的定义。 （l） ISA SP50 中对现场总线的定义。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备（即场地级设备）之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。 这里的现场设备指最底层的控制监测、执行和计算设备， 包括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪表产品。 （2）根据国际电工委员会IEC 标准和现场总线基金会FF 的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网路。现场总线的本质含义表现在以下6 个方面： a）现场通讯网路：用于过程以及制造自动化的现场设备或
单总线通信协议中存在两种写时隙：写0写1。主机采用写1时隙向从机写入1，而写0时隙向从机写入0。所有写时隙至少要60us，且在两次独立的写时隙之间至少要1us的恢复时间。两种写时隙均起始于主机拉低数据总线。产生1时隙的方式：主机拉低总线后，接着必须在15us之内释放总线，由上拉电阻将总线拉至高电平；产生写0时隙的方式为在主机拉低后，只需要在整个时隙间保持低电平即可（至少60us）。在写时隙开始后15~60us期间，单总线器件采样总电平状态。如果在此期间采样值为高电平，则逻辑1被写入器件；如果为0，写入逻辑0。 下图为写时隙（包括1和0）时序 上图中黑色实线代表系统主机拉低总线，黑色虚线代表上拉电阻将总线拉高。 对于读时隙，单总线器件仅在主机发出读时隙时，才向主机传输数据。所有主机发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便从机能够传输数据。所有读时隙至少需要60us，且在两次独立的读时隙之间至少需要1us恢复时间。每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1us。在主机发出读时隙后，单总线器件才开始在总线上发送1或0。若从机发送1，则保持总线为高电平；若发出0，则拉低总线。 当发送0时，从机在读时隙结束后释放总线，由上拉电阻将总线拉回至空闲高电平状态。从机发出的数据在起始时隙之后，保持有效时间15us，因此主机在读时隙期间必须释放总线，并且在时隙起始后的15us之内采样总线状态。 下图给出读时隙（包括0或1）时序 图中黑色实线代表系统主机拉低总线，灰色实线代表总局拉低总线，而黑色的虚线则代表上
拉电阻总线拉高。 单总线通信的初始化 单总线上所有的通信都是以初始化序列开始的，初始化序列包括主机发出的复位脉冲及从机的应答脉冲，这一过程如图所示，黑色实线代表系统主机拉低总线，灰色实线代表从机拉低总线，而黑色的虚线则代表上拉电阻将总线拉高。 系统主设备发送端发出的复位脉冲是一个480~960us的低电平，然后释放总线进入接收状态。此时系统总线通过4.7K的上拉电阻接至vcc高电平，时间约为15~60us，接在接受端的设备就开始检测io引脚上的下降沿以及监视在脉冲的到来。主设备处于这种状态下的时间至少480us。 作为从设备在接收到系统主设备发出的复位脉冲之后，向总线发出一个应答脉冲，表示从设备已准备好，可根据各种命令发送或接收数据。通常情况下，器件等待15~60us即可发送应答脉冲
工业现场总线协议解析 工业网络通常采用现场总线协议，通过实时和可靠的分布式控制功能来连接生产车间中的仪器仪表和机械设备，比较容易并且可靠的控制所实现的系统。现场总线标准应用非常广泛，大量已经安装的设备都采用了现场总线。但是，大部分这些现场总线标准都是基于(已有的)串行通信协议标准(与RS485或者RS232相似)，没有充分发挥应用广泛的以太网技术的优势。 随着系统复杂程度的增加，大部分现场总线难以满足平台通用性和系统性能的要求。这促使设备生产商转向采用基于以太网的通信技术，实现高性能、低成本和很好的通用性。很多现场总线标准都已经集成到工业以太网协议中，采用很少的控制功能，实现实时通信和工业互联，同时保护了在现场总线软件和已有设备上的投入。 控制区域网(CAN)是一种广播、差分串行总线标准，工作在干扰较大的电力机械(噪声)环境中。CANopen建立在自动化应用CAN (例如，数据链路层和物理层)基础上，能够实现百分之百的数据完整性，而采用以太网无法满足这一要求。 DeviceNet是设备级网络，为工业自动化提供可靠、高效的数据处理功能。ControlNet是一种实时、确定性、可重
构的控制层网络，适用于数据和消息的高速传送。DeviceNet 和ControlNet的应用层基于公共工业协议(CIP)层，它也用于Ethernet/IP中。这些协议目前由独立开放设备供应商协会(ODV A)管理。 LonWorks是用于开发照明和HV AC等自动化/控制应用的流行协议标准。LonWorks网络设备可使用各种介质，包括双绞线、电源线、以太网、光纤和RF等。 Modbus是为可编程逻辑控制器(PLC)应用开发的免版税开放串行通信协议。Modbus支持很多设备连接在同一网络上，例如监控以及数据采集(SCADA)系统中管理计算机和远端单元(RTU)的连接等。Modbus基本结构由Modbus/IDA进行管理，这一自动设备独立用户和供应商组织希望能够推动这一协议标准的广泛应用。 过程现场总线(PROFIBUS)是一种现场总线协议。对于分散外围设备和过程自动化(DP和PA)这两种PROFIBUS，在分散生产和过程控制中，PROFIBUS DP一般通过中央控制器对传感器和激励器进行控制。应用较少的PA主要用于监视测量设备。经过多年的应用，PROFIBUS在生产和过程自动化方面都得到了广泛认可。Profibus国际组织(PI)不断完善并推进PROFIBUS技术的应用。 串行实时通信系统(SERCOS)接口为运动控制、数字伺服驱动和输入/输出(I/O)设备提供标准、实时、高性能通信链接。
实验报告 课程名称：计算机组成原理 实验项目名称：系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验 一、实 验 目 的 1．理解总线的概念及其特性。 2．掌握控制总线的功能和应用。 二、实验设备与器件 PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。 三、实 验 原 理 由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，所以需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。在该实验平台中，外部总线分为数据总线、地址总线、和控制总线，分别为外设提供上述信号。外部总线和CPU 内总线之间通过三态门连接，同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。由地址总线的高位进行译码，系统的I/O 地址译码原理见图4-1-1（在地址总线单元）。由于使用A6、A7进行译码， I/O 地址空间被分为四个区，如表4-1-1所示： A1B1A2B2G1N G2N Y10N Y20N Y13N Y12N Y11N Y23N Y22N Y21N 74L S 139 G N D A6A7 IOY0IOY1IOY2IOY3 图4-1-1 I/O 地址译码原理图 表4-1-1 I/O 地址空间分配 为了实现对于MEM 和外设的读写操作，还需要一个读写控制逻辑，使得CPU 能控制MEM 和I/O 设备的读写，实验中的读写控制逻辑如图4-1-2所示，由于T3的参与，可以保证写脉宽与T3一致，T3由时序单元的TS3给出（时序单元的介绍见附录2）。IOM 用来选择是对I/O 设备还是对MEM 进行读写操作，IOM=1时对I/O 设备进行读写操作，IOM=0时对MEM 进行读写操作。RD=1时为读，WR=1时为写。