【单片机到嵌入式之路】序列之：总线你懂么？
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2020-08-02
06:52:45
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【单片机到嵌入式之路】序列之：总线你懂么？【单片机到嵌入式之路】序列之：总线你懂么？
本文从总线的介绍、总线的原理、特征、分类、技术指标及传输数据可靠性6个方面进行了讲解。
本节我们主要是从下面6个方面进行讲解：
1.总线的简单介绍
2.总线的原理
3.总线的特征
4.总线的分类
5.总线的技术指标
6.传输数据可靠性
一、总线的简单介绍：
其实现实生活中也有很多总线的影子。比如从A地到B地，只能通过船来渡河，并且船一次只能承载一个人，这时候，如果大
家蜂拥而上，那么大家都会掉到河里去，轻则都去不了，重则出现死亡。这时，我们可以通过分时来实行，比如多少点是谁坐
船过去，人之间的先后顺序如何排序等。这就不知道不觉中运用了总线的时分系统传输性质。
随着网络的发展，现在总线不仅仅局限于时分。还有频分系统、相分系统和码分系统等。只要认真分析，抓住本质东西，总线
不是大家想象的那么难理解。
二、总线原理【参考百度百科和网络】
如果说主板(Mother Board)是一座城市，那么总线就像是城市里的公共汽车(bus)，能按照固定行车路线，传输来回不停运作的
比特(bit)。这些线路在同一时间内都仅能负责传输一个比特。因此，必须同时采用多条线路才能传送更多数据，而总线可同时
传输的数据数就称为宽度(width)，以比特为单位，总线宽度愈大，传输性能就愈佳。总线的带宽(即单位时间内可以传输的总
数据数)为：总线带宽 = 频率 x 宽度(Bytes/sec)。当总线空闲(其他器件都以高阻态形式连接在总线上)且一个器件要与目的器
件通信时，发起通信的器件驱动总线，发出地址和数据。其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到(或能够收到)与自己
相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送器件完成通信，将总线让出(输出变为高阻态)。
目前最常见的主要有时分多路复用、频分多路复用和码分多路复用等。
1.时分多路复用(TDMA)
时分复用是将信道按时间加以分割成多个时间段，不同来源的信号会要求在不同的时间段内得到响应，彼此信号的传输时间在
时间坐标轴上是不会重叠。
2.频分多路复用(FDMA)
频分复用就是把信道的可用频带划分成若干互不交叠的频段，每路信号经过频率调制后的频谱占用其中的一个频段，以此来实
现多路不同频率的信号在同一信道中传输。而当接收端接收到信号后将采用适当的带通滤波器和频率解调器等来恢复原来的信
号。
3.码分多路复用(CDMA)
码分多路复用是所被传输的信号都会有各自特定的标识码或地址码，接收端将会根据不同的标识码或地址码来区分公共信道上
的传输信息，只有标识码或地址码完全一致的情况下传输信息才会被接收。
总线的通信协议
对于总线的学习，了解其通讯协议是整个过程中最关键的一步，所有介绍总线技术的资料都会花很大的篇幅来描述其协议，特
别是ISO/OSI的那七层定义。其实要了解一种总线的协议，最主要的就是去了解总线的帧数据每一位所代表的特性和意义，总
线各节点间有效数据的收发都是通过各节点对帧数据位或段的判断和确信来得以实现。
如图1所示是常见的I2C总线上传输的一字节数据的数据帧，其总线形式是由数据线SDA和时钟SCL构成的双线制串行总线，
并接在总线上的电路模块即可作为发送器(主机)又可作为接收器(从机)。帧数据中除了控制码(包括从机标识码和访问地址码)与
数据码外还包括起始信号、结束信号和应答信号。
起始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
控制码：用来选泽操作目标与对象，即接通需要控制的电路，确定控制的种类对象。在读期间，也即SCL时钟线处于时钟脉冲
高电平时，SDA上的数据位不会跳变。
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