一、总线概述

（一）总线定义

总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

图3-2总线示意图

（二）总线的类型

总线根据不同的传输速率、连接类型和传输方式，又可以分为不同的类型。根据不同的传输速率可以分为低速传输总线和高速传输总线，它们的区别就在于不同的数据传输效率；根据连接方式又可以分为系统总线、外设总线以及扩展总线；根据传输方式又可以分为并线总线和串行总线。如图 3-4所示。

1.系统总线

系统总线（英语：System Bus）是一个单独的计算机总线，是连接计算机系统的主要组件。这个技术的开发是用来降低成本和促进模块化。系统总线结合数据总线的功能来搭载信息，地址总线来决定将信息送往何处，控制总线来决定如何动作。虽然系统总线于1970年代至1980年代广受欢迎，但是现代的计算机却使用不同的分离总线来做更多特定需求用途。它的工作原理如下：系统总线在微型计算机中的地位，如同人的神经中枢系统，CPU通过系统总线对存储器的内容进行读写，同样通过总线，实现将CPU内数据写入外设，或由外设读入CPU。微型计算机都采用总线结构。总线就是用来传送信息的一组通信线。微型计算机通过系统总线将各部件连接到一起，实现了微型计算机内部各部件间的信息交换。一般情况下，CPU提供的信号需经过总线形成电路形成系统总线。系统总线按照传递信息的功能来分，分为地址总线、数据总线和控制总线。

2.外围总线

外围总线，也可以称之为外设总线，是指计算机主机与外部设备接口的总线，实际上是一种外设的接口标准。在微型计算机上流行的接口标准有IDE（EIDE/ATA，SATA）、SCSI、USB和IEEE 1394四种。前两种主要用于连接硬盘、光驱等外部存储设备，后面两种可以用来连接多种外部设备。

图3-6外围总线

3.扩展总线

外围总线，也可以称之为外设总线，是指计算机主机与外部设备接口的总线，实际上是一种外设的接口标准。在微型计算机上流行的接口标准有IDE（EIDE/ATA，SATA）、SCSI、USB和IEEE 1394四种。前两种主要用于连接硬盘、光驱等外部存储设备，后面两种可以用来连接多种外部设备。

二、串行和并行通信的基本知识

（一）串行通信

串行通信是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。传输方式：传输一个字节（8个位）的数据时，串口是将8个位排好队，逐个地在1条连接线上传输。特点：通信线路简单，利用电话或电报线就可以实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢。

图3-8串行通信

1.串行通信的类型

串行通信可以根据数据的同步方式分为异步通信（传送）和同步通信（传送），根据数据的传输方向与时间关系分为：单工通信、半双工通信和全双工通信。

（1）异步通信

在异步通讯中，不使用时钟信号进行数据同步，它们直接在数据信号中穿插一些同步用的信号位，或者把主体数据进行打包，以数据帧的格式传输数据。例如规定由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等。某些通讯中还需要双方约定数据的传输速率，以便更好地同步 。波特率(bps)是衡量数据传送速率的指标。

图3-10异步通信

（2）同步通信

在同步通讯中，收发设备双方会使用一根信号线表示时钟信号，在时钟信号的驱动下双方进行协调，同步数据。通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或下降沿对数据线进行采样。在同步通讯中，数据信号所传输的内容绝大部分就是有效数据，而异步通讯中会包含有帧的各种标识符，所以同步通讯的效率更高，但是同步通讯双方的时钟允许误差较小，而异步通讯双方的时钟允许误差较大。

图3-11同步通信

（3）单工模式

只允许数据按照一个固定的方向传送，在任何时刻都只能进行一个方向的通信，一个设备固定为发送设备，一个设备固定为接收设备。

（4）半双工模式

两个设备之间可以收发数据，但是不能在同一时刻进行，每次只能有一个设备发送，另一个设备接收。

（5）全双工模式

在同一时刻，两个设备之间可以同时进行发送和接收数据。

（二）并行通信

并行通信是指利用多条传输线将一个数据的各位同时传送。传输一个字节（8个位）的数据时，并口是将8个位一字排开，分别在8条连接线上同时传输。并行通信传输速度块，适用于短距离通信。

图3-12并行通信

由于不同的电平信号对于逻辑“1”和逻辑“0”的表示标准有所不同，因此在不同器件之间进行通信时，要特别注意电平信号的电气特性。

图3-13RS-232电平与TTL电平的逻辑表示对比图

三、RS-485与RS-422/RS-232通信标准

（一）RS-485与RS-422/RS-232概述

RS-232通信距离短、速率低，而且只能点对点通信；RS-422将传输距离延长到4000英尺，而且允许在一条平衡总线上最多连接10个接收器。RS-485标准与RS-422标准相比，增加了多点、双向的通信能力。

RS-232的工作方式与RS-422和RS-485的工作方式不同，它是单端（非平衡）,并且它是点对点的传输。RS-485可以进行多对多的传输，RS-232无论是电缆长度和传输速率都要远低于RS-422和RS-485。

（二）RS-485收发器

RS-485收发器（Transceiver）芯片是一种常用的通信接口器件，世界上大多数半导体公司都有符合RS-485标准的收发器产品线。例如图 3-15、图 3-16、图 3-17展示的3种芯片。

图3-15Intersil公司的ISL83485系列图3-16Sipex公司的SP307x系列芯片图3-17Maxim公司的MAX485系列

目前市面上各个半导体公司生产的RS-485收发器芯片的管脚分布情况几乎相同，每个管脚定义了不同的功能。管脚1是接收器输出（至MCU）；管脚2是接受允许（低电平有效）；管脚3是发送允许（高电平有效），管脚4是发送器输入（来自MCU）；管脚5是接地；管脚6是发送器同向输出/接收器同向输入；管脚7是发送器反向输出/接收器反向输入；管脚8是电源电压。