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总线的控制 2007年03月10日 星期六 01:46 总线控制主要包括判优控制和通信控制。一、总线判优控制　　总线上所连接的各类设备，按其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备两种。主设备对总线有控制权，从设备只能响应从主设备发来的总线命令。总线上信息的传送是由主设备启动的，如某个主设备欲与另一个设备(从设备)进行通信时，首先由主设备发出总线请求信号，若多个主设备同时要使用总线时，就由总线控制器的判优、仲裁逻辑按一定的优先等级顺序，确定哪个主设备能使用总线。只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据。　　总线判优控制可分集中式和分布式两种，前者将控制逻辑集中在一处(如在CPU中)，后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上。　　常见的集中控制有三种优先权仲裁方式：　　1．链式查询　　　　2．计数器定时查询　　 　　图中控制总线中有三根线用于总线控制（BS总线忙；BR总线请求、BG总线同意），其中总线同意信号BG是串行地从一个I/O接口送到下一个I/O接口。如果BG到达的接口有总线请求，BG信号就不再往下传。意味着该接口获得了总线使用权，并建立总线忙BS信号，表示它占用了总线。可见在查询链中，离总线控制部件最近的设备具有最高的优先级。这种方式的特点是：只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感。 　　它与链式查询方式相比，多了一组设备地址线，少了一根总线同意线BG。总线控制部件接到由BR送来的总线请求信号后，在总线未被使用(BS＝0)的情况下，由计数器开始计数，向各设备发出一组地址信号。当某个有总线请求的设备地址与计数值一致时，便获得总线使用权，此时终止计数查询。这种方式的特点是：计数可以从“0”开始，此时设备的优先次序是固定的；计数也可以从终止点开始，即是一种循环方法，此时设备使用总线的优先级相等；计数器的初始值还可由程序设置，故优先次序可以改变。此外，对电路故障不如链式查询方式敏感，但增加了主控制线(设备地址)数，控制也较复杂。 　　由图可见，每一设备均有一对总线请求线BRi和总线同意线BGi。当设备要求使用总线时，便发出该设备的请求信号。总线控制部件中有一排队电路，可根据优先次序确定响应哪一设备的请求。这种方式的特点是：响应速度快，优先次序控制灵活(通过程序改变)，但控制线数量多，总线控制更复杂。 　　上图表示某个输入设备向CPU传输数据的同步通信过程。　　图中总线传输周期是总线上两个部件完成一次完整而可靠的传输时间，它包含4个时钟周期T1、T2、T3、T4。　　主模块在T1时刻发出地址信息；T2时刻发出读命令；从模块按照所指定的地址和命令进行一系列内部动作，必须在T3时刻前找到CPU所需的数据，并送到数据总线上；CPU在T3时刻开始，一直维持到T4时刻，可以从数据线上获取信息并送到其内部寄存器中；T4时刻开始输入设备不再向数据总线上传送数据，撤消它对数据总线的驱动。如果总线采用三态驱动电路，则从T4起，数据总线呈浮空状态。　　同步通信在系统总线设计时，T1、T2、T3、T4都有明确的、惟一的规定。　　对于读命令，其传输周期为：　　T1 主模块发地址；　　T2 主模块发读命令；　　T3 从模块提供数据；　　T4 主模块撤消读命令。　　对于写命令，其传输周期为：　　T1 主模块发地址；　　T1.5 主模块提供数据；　　T2 主模块发出写命令，从模块接收到命令后，必须在规定时间内将数据总线上的数据写到地址总线所指明的单元中：　　T4 主模块撤消写命令和数据等信号。　　写命令的时序如下图所示。 　　这种通信的优点是规定明确、统一，模块间的配合简单一致。其缺点是主从模块时间配合属强制性“同步”，必须在限定时间内完成规定的要求。并且对所有从模块都用同一限时，这就势必造成对各不相同速度的部件而言，必须按最慢速度部件来设计公共时钟，严重影响总线的工作效率，也给设计带来了局限性，缺乏灵活性。 同步通信一般用于总线长度较短，各部件存取时间比较一致的场合。　　2．异步通信　　异步通信克服了同步通信的缺点，允许各模块速度的不一致性，给设计者充分的灵活性和选择余地。它没有公共的时钟标准；不要求所有部件严格的统一动作时间，而是采用应答方式(又称握手方式)，即当主模块发出请求(Request)信号时，一直等待从模块反馈回来“响应”(Acknowledge)信号后才开始通信。当然，这就要求主从模块之间增加两条应答线(即握手交互信号线Handshaking)。　　异步通信方式可分为不互锁、半互锁和全互锁三种类型，如下图所示。(1)不互锁方式。主模块发出请求信号后，不等待接到从模块的回答信号，而是经过一段时间。确认从模块已收到请求信号后，便撤消其请求