计算机控制系统的硬件设计技术.ppt

文档介绍：计算机控制系统的硬件设计技术
接口:是计算机与外围设备交换信息的桥梁
过程输入输出通道:微机与生产过程之间信号传递与转换的过程通道。包括模拟量和开关量输入输出通道。
模拟量输入通道把反映生产过程或设备工况的模拟信号(如温度、压力、流量速度、液位等),转换为数字信号送给计算机。
模拟量输出通道则把计算机输出的数字控制信号转换为模拟信号(电压或电流)作用于执行机构,实现对生产过程或设备的控制。
开关量输入通道把反映生产过程或设备工况的开关信号和脉冲信号(如速度、位移、流量脉冲等)送给计算机。
开关量输出通道把计算机的控制信号送给那些接受开关信号的执行机构和显示、指示装置:如两位阀门、指示灯、步进电机及继电器等装置。
总线技术
总线扩展技术
数字量输入输出接口与过程通道
模拟量输入接口与过程通道
模拟量输出接口与过程通道
硬件抗干扰技术
本章小结
本章主要内容
总线技术
总线的定义、层次结构及种类
总线:一组信号线的集合。
以微处理器为核心,总线可以分为内部总线和外部总线,而内部总线又可分为片级总线和系统总线。
片级总线包括数据总线、地址总线、控制总线、I2C总线、SPI总线、SCI总线等;
系统总线包括ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线等;
外部总线包括RS-232C、RS-485、IEEE-488、USB等总线。另外,在工业控制中,还定义了其它总线,如:VME、STD、PC-pact PCI等。
PC/ISA/EISA总线简介

1981年,伴随以intel 8088为CPU的IBM PC(PC/XT)问世,62线的IBM PC总线诞生。
1984年,PC/AT,16位总线。
为了开发与IBM PC变容的外围设备,行业内逐渐确立了以IBM PC总线规范为基础的ISA (Industry Standard Architecture)总线,1987年,IEEE正式制定了ISA总线标准。
16位ISA总线规范要求与8位PC向下兼容,总线插槽由两部分组成,8位基本插槽和16位扩充插槽。
8位基本插槽为62芯,16位扩展插槽为36芯,基本插槽可以独立使用。但只有8位数据和20位地址。如果需要16位的数据或者20位以上的地址,则需要8位基本插槽+16位扩充插槽的方式
16位扩充插槽还扩充了中断和DMA请求
2. ISA信号线定义
高位字节选择信号
DMA地址使用信号,通常用于连接地址译码器的输入功能,用来选择DMA要访问的的设备或CPU要访问的设备
地址锁存信号
存储器的读写和I/O读写信号
1MB以上存储空间的读写信号
I/O通道检验错信号
系统时钟信号,固定频率8MHz
DMA应答信号
I/O通道准备好,输入为低电平表示请求插入等待周期
所有DMA通道的计数结束信号
16位存储器(I/O)传送请求
总线主设备确认,只有该信号与DMA控制器配合使用,ISA设备才真正体现主模块功能
零等待信号,如果某个ISA上扩展的设备不需要插入这个等待周期,可使该板的0ws信号为低电平
中断请求信号
(Extended Industry Standard Architecture)
EISA为32位中央处理器设计的总线扩展工业标准,总线宽度从16位扩展为32位,总线频率8MHz提高到16MHz。
ISA对于386DX以上具有32位地址和数据宽度的微机系统不够,影响其性能的发挥,为此,IBM推出了32位微机采用的MCA微通道总线技术,但采用了严格的许可证制度,其它厂商不能采用。且与PC/XT/AT总线不兼容。
paq、HP,NEC,Epson等9家公司联合在ISA基础上于1988年推出了为32位机设计的“扩展工业标准结构”EISA。
pact PCI总线简介
PCI(ponent Interconnect)是美国SIG(Special Interest Group of Association puter Machinery)集团推出的64位总线。该总线的最高总线频率为33MHz,数据传输率为80MB/s(峰值传输率为133MB/s)。
PCI是不依附于某个具体处理器的局部总线,从结构上看,PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并实现上下之间的接口以协调数据的传送。








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