汇编语言课件第27章USB接口.ppt

1、2022年11月7日12022年11月7日12022年11月7日12022年11月7日12022年11月7日12022年11月7日12022年11月7日12022年11月7日1 2022年11月7日1 第第2727章章 通用串行总线通用串行总线USBUSB*1DEC HEX BIN27 1B 00011011 汇编语言与接口技术汇编语言与接口技术第第2727章章 通用串行总线通用串行总线USBUSB本章主要内容：本章主要内容：27.1 27.1 总线简介总线简介27.2 27.2 通用串行总线通用串行总线USBUSB概要概要27.3 USB27.3 USB结构及编码方式结构及编码方式说明：本章

2、主要参考书：说明：本章主要参考书：陈志才：微型计算机组成原理陈志才：微型计算机组成原理 高等教育出版社高等教育出版社将课程使用教材（高升译）与陈志才教材内容整合后形成将课程使用教材（高升译）与陈志才教材内容整合后形成本章的教学内容本章的教学内容 27.1 27.1 总线简介总线简介 为什么要用通用数据总线：为什么要用通用数据总线：前面几章所讨论的外设接口属于传统接口，每个设备前面几章所讨论的外设接口属于传统接口，每个设备有自己的接口。多媒体技术的广泛应用，使计算机连接的有自己的接口。多媒体技术的广泛应用，使计算机连接的外设越来越多，外设越来越多，如如:外设外设：键盘、鼠标、打印机、显示器、扫描

3、仪、数码：键盘、鼠标、打印机、显示器、扫描仪、数码相机、音频系统等。相机、音频系统等。传统的外设接口传统的外设接口：一个设备接一个接口的连接方式，：一个设备接一个接口的连接方式，则要求机箱后面配置诸多的连接器，用户使用起来很不方则要求机箱后面配置诸多的连接器，用户使用起来很不方便。便。通用串行总线通用串行总线：由：由IntelIntel、CompaqCompaq、DigitalDigital、IBMIBM、MicrosoftMicrosoft、NECNEC、和、和TelecomTelecom等七家世界著名的计算机和等七家世界著名的计算机和通信公司共同推出了新一代接口标准通信公司共同推出了新一代

4、接口标准USBUSB（Universal Universal serial Busserial Bus）-通用串行总线。通用串行总线。27.1 27.1 总线简介总线简介27.1.1 27.1.1 主设备与从设备主设备与从设备 计算机中的许多设备互联在一起，通过总线（地址计算机中的许多设备互联在一起，通过总线（地址总线、数据总线、控制总线）互相通信。当一个设备想总线、数据总线、控制总线）互相通信。当一个设备想与另一个设备通信时：与另一个设备通信时：1.1.它发送的地址信号将该设备与其他设备区别开来，它发送的地址信号将该设备与其他设备区别开来，这是因为分配给每个设备的地址是唯一的。这是因为分配给

5、每个设备的地址是唯一的。2.2.它还要发送读、写信号表明它的意图。它还要发送读、写信号表明它的意图。发起并控制通信过程的设备成为主设备发起并控制通信过程的设备成为主设备，而负责回应而负责回应的设备成为从设备。的设备成为从设备。在在X86PCX86PC中，典型的主设备的例子是中，典型的主设备的例子是CPU,CPU,内存是典型内存是典型的从设备。的从设备。27.1 27.1 总线简介总线简介27.1.2 27.1.2 总线总裁总线总裁 系统中只有一套全局地址总线、数据总线和控制系统中只有一套全局地址总线、数据总线和控制总线。总线。当多个设备提出使用总线的请求时，总线的使用当多个设备提出使用总线的请

6、求时，总线的使用权必须按照某种次序来总裁。因为一个总线不能同时权必须按照某种次序来总裁。因为一个总线不能同时为两个设备服务。为两个设备服务。当主设备要访问总线时必须从中央总线那里获得许当主设备要访问总线时必须从中央总线那里获得许可，得到响应后才能继续。依赖于系统设计，中央裁决可，得到响应后才能继续。依赖于系统设计，中央裁决器根据某种优先权规则或者先来先服务的规则给主设备器根据某种优先权规则或者先来先服务的规则给主设备分配总线的使用权。分配总线的使用权。27.1 27.1 总线简介总线简介27.1.3 27.1.3 总线协议总线协议 为协调系统各部分之间的动作，各总线要遵循一套严格为协调系统各部

7、分之间的动作，各总线要遵循一套严格的时序和信号规范。总线协议这个术语指的是总线的行为规的时序和信号规范。总线协议这个术语指的是总线的行为规范。总线协议分为同步和异步两种。范。总线协议分为同步和异步两种。同步：总线的动作与系统频率保持同步同步：总线的动作与系统频率保持同步 （如：（如：CPUCPU访问内存）。访问内存）。异步：遵守自身的时序（如：异步：遵守自身的时序（如：CPUCPU访问打印机）。访问打印机）。27.1 27.1 总线简介总线简介27.1.4 27.1.4 总线简介总线简介1.1.ISAISA总线：总线：(Industry Standard Architecture,工业标准体系

8、结构）ISAISA总线是总线是IBM PC/ATIBM PC/AT机（机（CPUCPU是是80286)80286)所用的系统总所用的系统总线经过标准化之后的名称。线经过标准化之后的名称。IEEEIEEE将将ISAISA总线作为总线作为IEEE IEEE P996P996标准推荐，这是一个标准推荐，这是一个1616位兼位兼8 8位的总线标准。位的总线标准。ISA ISA总线具备总线具备2424根地址总线和根地址总线和1616根数据总线以及很多根数据总线以及很多控制信号。无论控制信号。无论PCPC中使用的微处理器是中使用的微处理器是PentiumPentium、386386、486486、或者是、

9、或者是AMDAMD产品，只要具有产品，只要具有ISAISA总线插槽，总线的总线插槽，总线的设计和使用都相同，即执行设计和使用都相同，即执行ISAISA总线规范的电路称为总线规范的电路称为ISAISA总线接口。总线接口。27.1 27.1 总线简介总线简介2.PCI2.PCI总线总线：（Peripheral component interconnect，外围设备互联）PCIPCI总线以它的高性能、高可靠性等诸多优点，在与总线以它的高性能、高可靠性等诸多优点，在与其他局部总线的竞争中获胜，称为当今微机的主流总线。其他局部总线的竞争中获胜，称为当今微机的主流总线。奔腾等高性能的微处理器需要高总线带宽

10、才能发挥奔腾等高性能的微处理器需要高总线带宽才能发挥潜力。潜力。PCIPCI起初是起初是Intel 80486Intel 80486和奔腾等高性能处理器的和奔腾等高性能处理器的外部设备互联的标准规范。外部设备互联的标准规范。随着随着PCPC工业界推波助澜和投入，工业界推波助澜和投入，PCIPCI变成了扩展槽互变成了扩展槽互联的局部总线标准。联的局部总线标准。27.1 27.1 总线简介总线简介3.USB3.USB总线及其总线性总线及其总线性能比较能比较 一个一个USBUSB口可供应于最多口可供应于最多127127个设备；个设备；USB1.1USB1.1的数的数据传输速率是据传输速率是1.5MB

11、ps1.5MBps和和12MBps12MBps，USB2.0USB2.0传输速率传输速率将提升到将提升到12MBps12MBps；USBUSB是是可以热插拔的；可以热插拔的；USBUSB不必不必给系统的电源添加负担。给系统的电源添加负担。参看参看P560P560表表27.1 USB27.1 USB总线总线性能比较。性能比较。表表27.1 USB27.1 USB总线性能比较总线性能比较总线总线/接口接口数据通路数据通路(位）位）最大总线宽度最大总线宽度ISA(8MHz)ISA(8MHz)16168MBps8MBpsPCI(33MHz)PCI(33MHz)323266MBps66MBpsPCI(3

12、3MHz)PCI(33MHz)6464133MBps133MBpsPCI(66MHz)PCI(66MHz)6464266MBps266MBpsUSB1.0USB1.01 11.5MBps1.5MBpsUSB1.1USB1.11 112MBps12MBpsUSB2.0USB2.01 1480MBps480MBpsLPTLPT8 8500KBps500KBpsCOMCOM1 156KBps56KBps 第第2727章章 通用串行总线通用串行总线USBUSB27.1 27.1 总线简介总线简介27.2 27.2 通用串行总线通用串行总线USBUSB概要概要27.3 USB27.3 USB结构及编码方

13、式结构及编码方式27.2 27.2 通用串行总线通用串行总线USBUSB概要概要 27.2.1 27.2.1 概述概述 USBUSB是近年来对是近年来对PCPC的重要扩展。的重要扩展。ISAISA和和PCIPCI总线位总线位CPUCPU及外部环境之间提供了高速数据传送机制。因为及外部环境之间提供了高速数据传送机制。因为 ISAISA和和PCIPCI具备宽数据通道和高速数据传输速率，能与具备宽数据通道和高速数据传输速率，能与CPUCPU直接通信。直接通信。ISAISA和和PCIPCI的主要局限：的主要局限：1.ISA1.ISA和和PCIPCI位于位于PCPC内部：使用之前打开机箱，将卡插入扩展槽

14、中。内部：使用之前打开机箱，将卡插入扩展槽中。2.2.扩展槽占主板上很大空间，限制了扩展槽的数量。扩展槽占主板上很大空间，限制了扩展槽的数量。3.3.功耗很大。每配置一个功耗很大。每配置一个ISAISA扩展槽，扩展槽，PCPC电源系统增加电源系统增加25w25w的额外电力，的额外电力，每配置一个每配置一个PCIPCI扩展槽，需要增加扩展槽，需要增加10W10W电力。电力。最主要的缺点：每块主板上最多只能具有最主要的缺点：每块主板上最多只能具有4 4个接口个接口。27.2 27.2 通用串行总线通用串行总线USBUSB概要概要27.2.2 USB27.2.2 USB的主要特点的主要特点参看参看P

15、560P5601 1、一个、一个USBUSB口可供应于最多口可供应于最多127127个设备。个设备。2 2、USB1.0USB1.0的数据传输率是的数据传输率是1.5Mbps1.5Mbps（低速），（低速），USB1.1USB1.1的数据传送率是的数据传送率是12Mbps12Mbps（全速），（全速），USB2.0USB2.0最大速率最大速率480Mbps480Mbps（高速）。（高速）。3 3、USBUSB是可以热插拔的。是可以热插拔的。4 4、USBUSB不必给系统电源添加负担。不必给系统电源添加负担。2022年11月7日1227.2 27.2 通用串行总线通用串行总线USBUSB概要概要

16、 补充列举补充列举USB USB 主要的主要的1010大优点如下：大优点如下：1.USB1.USB为所有的为所有的USBUSB外设提供了单一的、易于操作的标准连接方式。外设提供了单一的、易于操作的标准连接方式。用户连接时不必在判断那个插头对应那个插座。用户连接时不必在判断那个插头对应那个插座。2.2.简化了简化了USBUSB设备的设计。其接口采用统一标准。设备的设计。其接口采用统一标准。3.USB3.USB支持支持PnP(Plug and PlayPnP(Plug and Play，即插即用）。当插入，即插即用）。当插入USBUSB设备时，设备时，USB USB集线器检测到该设备，接着主机系统加载相应的设备驱动程序集线器检测到该设备，接着主机系统加载相应的设备驱动程序 对该设备进行配置，用户马上就可以使用该设备。对该设备进行配置，用户马上就可以使用该设备。4.4.支持热插拔，即在不切断主机电源的情况下可以安全的插入或者支持热插拔，即在不切断主机电源的情况下可以安全的插入或者 拔出拔出USBUSB设备。设备。5.USB5.USB提供全速提供全速12Mbps12Mbps、低速、低速1.5M