计算机控制系统的硬件设计技术.ppt
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1、第2章 计算机控制系统的硬件设计技术,2.1 总线技术2.2 总线扩展技术2.3 数字量输入输出接口与过程通道2.4 模拟量输入接口与过程通道 2.5 模拟量输出接口与过程通道2.6 基于串行总线的计算机控制系统硬件技术2.7 硬件抗干扰技术,2.1 总线技术,2.1.1 总线的定义、层次结构及种类 所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令、地址和数据)的一组信号线。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、
2、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-104、Compact PCI等。,2.1.2 PC/ISA/EISA总线简介,1.PC/ISA总线的发展(4.77MHz,8DB,20AB)2.ISA信号线定义(8MHz,16DB,20AB)3.EISA(32位)(16MHz,32DB,32AB),2.1.3 PCI/Compact PCI总线简介,PCI 是美国SIG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80Mby/s(峰值传输率为133Mby/s)。主控设备
3、49条,目标设备47条,可选引脚 51条(主要用于64位扩展、中断请求、高速缓存支持等),总引脚数 188条(包含电源、地、保留引脚等)。,2.1.4 其它总线简介,1.PC/104总线 2.PC/104 plus总线 3.STD总线(1)STD总线信号(2)STD32总线,2.1.5 串行外部总线简介,1.RS-232/RS-422/RS-485串行通信总线(1)平衡和不平衡传输方式(2)RS-232C,(3)RS-422A/RS-485多点互连 平衡差分驱动。,2.1.5 串行外部总线简介,2.USB总线(1)具有热插拔功能(2)USB采用“级联”方式连接各个外部设备(3)适用于高/低速各
4、种外设连接,2.2 总线扩展技术,2.2.1 微型计算机系统I/O端口与地址分配 1.I/O端口及I/O操作(1)数据端口(2)状态端口(3)命令端口 2.I/O端口编址方式(1)统一编址(2)独立编址 3.I/O端口地址分配(1)系统板上的I/O接口(2)扩展卡上的I/O接口 4.I/O端口地址选用原则,2.2.2 I/O端口地址译码技术,1.三种译码方式(1)线选法(2)全译码法(3)部分译码,2.I/O端口地址译码电路信号3.I/O端口地址译码方法及电路形式(1)固定地址译码,3.I/O端口地址译码方法及电路形式(2)开关选择译码,2.2.3 基于ISA总线端口扩展,1.板选译码与板内译
5、码2.总线驱动及逻辑控制3.端口及其读写控制,2.3 数字量输入输出接口与过程通道,2.3.1 数字量输入输出接口技术 1.数字量输入接口 2.数字量输出接口,2.3.2 数字量输入通道,1.数字量输入通道的结构,2.输入调理电路(1)小功率输入调理电路(直接接入)(2)大功率输入调理电路(光电耦合器),数字量输出通道,1.数字量输出通道的结构,2.输出驱动电路(1)小功率直流驱动电路 功率晶体管输出驱动继电器电路 达林顿阵列输出驱动继电器电路,数字量输出通道,2.输出驱动电路(2)大功率交流驱动电路,2.3.4 数字(开关)量输入/输出通道模板举例,图2-19 PCL-730板卡组成框图,2
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