连接在总线上的设备与总线的连接电路称为总线接口。
总线接口:显示卡
要插在主板
上才能与主板互相交换数据。与主板
连接的接口主要ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等几种。ISA和EISA总线带宽
窄、速度慢,VESA总线扩展能力差,这三种总线已经被市场淘汰。现在常见的是PCI和AGP接口
。PCI接口是一种总线接口,以1/2或1/3的系统总线频率
工作(通常为33MHz),如果要在处理图像数据的同时处理其它数据,那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理,这样势必存在数据滞留现象,在数据量大时,PCI总线
就显得很紧张。AGP接口是为了解决这个问题而设计的,它是一种专用的显示接口
(就是说,可以在主板
的PCI插槽中插上声卡
、显示卡
、视频捕捉卡
等板卡
,却不能在主板的AGP插槽中插上除了AGP显示卡以外的任何板卡),具有独占总线的特点,只有图像数据才能通过AGP端口。另外上海国乐AGP使用了更高的总线频率
(66MHz),这样极大地提高了数据传输率。 目前的显示卡接口的发展趋势是AGP接口。要留意的是,AGP技术分AGP1×和AGP2×,后者的最大理论数据传输率是前者的2倍,今年将会出现支持AGP4×的显示卡(例如Savage4)
,它的最大理论数据传输率将达到1056MB/s快波。区分AGP接口和PCI接口很容易,前者的引线上下宽度错开,俗称“金手指”,后者的引线上下一般齐。
总线接口的种类
总线接口是成像板卡与计算机链接的接口,总线接口包括:ISA/EISA、AGP、VME、VL、PCI/PCI-X、PCMCIA、PMC、PCI EXPRESS等。在机器视觉领域中广泛使用的总线接口主要是基于PCI的各种总线:PCI、PCI-X、PCI EXPRESS。PCI总线是独立于CPU的系统总线,采用了独特的中间缓冲器设计,可将告诉的外围设备直接挂在CPU总线上,打破了瓶颈,使得CPU的性能得到充分的发挥。图像采集卡利用PCI总线的优点,实现了高速图像数据传输和主控系统的对接。
为了实现PCI总线数据传输速度的进一步提高,PCISIG组织在PCI标准协议的基础上指定了PCI-X、PCI EXPRESS等快速数据传输标准。同时为了适应嵌入式系统应用,PCISIG也推出了PC104、PC104 Plus、PXI、Compact PCI等标准。
2.1 PCI总线
外设互联标准(或称个人电脑接口,Personal Computer Interface),实际应用中简称为PCI(Peripheral Component Interconnect),是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。一般PCI设备可分为以下两种形式:1.直接布放在主板上的集成电路,在 PCI 规范中称作“平面设备”(planar device);2.安装在插槽上的扩展卡。
主要版本:
1. PCI2.2允许66MHz的信号传输(需要在3.3伏特的信号,传输速率峰值为533MB每秒)。
2. PCI2.3允许使用3.3伏特和通用标识符,但在5伏特的情况下不能使用。
3. PCI3.0是PCI总线的最后一个官方版本,彻底取消了对使用5伏特的设备的支持。
4. PCI-X稍稍改变了协定并增加了资料传输速率到133MHz(传输速率峰值为1066MB/s)。
5. PCI-X2.0指定了266MHz(传输速率峰值为2133MB/s)和533MHz速率,扩充可规划空间至4096bytes,增加了16-bit的可变总线并且允许1.5伏特的电压讯号。
6. 微型PCI是PCI2.2版中的新要素,主要用于笔记本电脑的内部。
7. Card bus是32位33MHz的PCI,是PCMCIA的要素。
8. 紧凑型PCI,uses Euro card-sized modules plugged into a PCI back plane.
9. PC/104-Plus是一种利用PCI总线连接多个连接器的工业总线。
2.2 ISA
ISA插槽是基于ISA总线(Industrial Standard Architecture,工业标准结构总线)的扩展插槽,其颜一般为黑,比PCI接口插槽要长些,位于主板的最下端。其工作频率为8MHz左右,为16位插槽,最大传输率16MB/sec,可插接显卡,声卡,网卡以及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是CPU资源占用太高,数据传输带宽太小,是已经被淘汰的插槽接口。
ISA共有98根信号线,数据线宽度为16位,地址线宽度为24位,总线时钟为8MHz,中断源为边沿触发,尤其是硬件配置技术强,欠灵活。ISA总线主要是基于Intel处理器80X86(或兼容品)的PC机,它的信号组与Intel系列处理器和控制器的信号组非常相似。
2.3 VESA
VESA总线(Vedio Electronic Standard Association)是一个32位标准的计算机局部总线,是针对多媒体PC要求高速传送活动图象的大量数据应运而生的。它的数据传输率最高可达132Mbytes/s。它的许多引线引自CPU,因而负载能力相对较差。随着Pentium级计算机的不断普及,PCI总线产品所占的市场份额日渐提高,VESA总线产品将面临被淘汰的趋势。
2.4 CAN总线
CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。
Can总线特点
1.完成对通信数据的成帧处理
CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识符可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义2或2个以上不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。
3.可在各节点之间实现自由通信
CAN拟合值总线采用了多主竞争式总线结构,具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次,因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线协议已被国际标准化组织认证,技术比较成熟,控制的芯片已经商品化,性价比高,特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。CAN总线插卡可以任意插在PC AT XT兼容机上,方便地构成分布式监控系统。
4.结构简单聚乙烯
只有2根线与外部相连,并且内部集成了错误探测和管理模块。
5.传输距离和速率
CAN总线特点:(1) 数据通信没有主从之分,任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信,靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序,高优先级节点信息在134μs通信; (2) 多个节点同时发起通信时,优先级低的避让优先级高的,不会对通信线路造成拥塞; (3) 通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M);(4) CAN总线传输介质可以是双绞线,同轴电缆。CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量,实时性要求比较高,多主多从或者各个节点平等的现场中使用。
2.5 One Wire
1-wire 单总线是Maxim全资子公司Dallas的一项专有技术,与目前多数标准串行数据通信方式:如SPI/I C/MICROWIRE不同它采用单根信号线,既传输时钟又传输数据而且数据传输是
双向的它具有节省I/O 口线资源结构简单,成本低廉矛和盾的集合教学设计,便于总线扩展和维护等诸多优点。
1-wire单总线适用于单个主机系统,能够控制一个或多个从机设备,当只有一个从机位于总线上时,系统可按照单节点系统操作,而当多个从机位于总线上时,则系统按照多节点系统操作。
1-Wire是 Maxim 子公司达拉斯半导体的专利技术,采用单一信号线,但可像I2C,SPI一样,同时传输时钟(clock)又传输数据(data),而且数据传输是双向的。1-Wire 使用较低的数据传输速率,通常是用来沟通小型device,如数位温度计。1-Wire有两种速率:标准模式16kbps,驱动模式142kbps。智慧钮扣(iButton)是基于1-Wire所设计,iButton可存储个人的资讯。
iButton相关介绍:
iButton 是 information button的缩写,即信息纽扣,信息纽扣是一个类似于智能卡中使用的微芯片,不过这个微芯片是放在大小为17.35mm×3.1mm~5.89mm(功能不同,尺寸也不同)的圆形不锈钢纽扣中。信息纽扣是由Dallas半导体公司发明并独家生产的,主要用于在恶劣苛酷的使用环境中工作的设备设施。
iButton
是一个封装在16mm厚的不锈钢外壳内的计算机芯片。由于其采用独特的坚固外壳,可以将最新信息随人或目标物体携带到任何地方。实际上由于钢制的iButton
外壳足够坚固,可承受室内或室外的各种苛刻环境,使得iButton
几乎可以安装在任何地方。iButton
十分的小巧轻便,可以附着在钥匙链、戒指环、手表或其他个人物品上,非常适合在日常生活中控制诸如建筑物及计算机、资产管理以及各种数据记录的访问权限。iButton的组成:
1. 外壳和金属扣环 iButton利用其不锈钢‘外壳’作为电子通信接口,每个外壳都具有一个数据触点,称作“盒盖”,以及一个接地触点,称作“盒底”。这些触点都被连接至内部硅片。盒盖是外壳的顶部;盒底则由外壳的边缘和底部组成,包括一个便于按钮附着在其他任何物件的凸缘。这两个触点由聚丙烯扣环隔离。
2. 1-Wire接口 仅将iButton与上述两个接口轻触,就可以通过1-Wire®协议与其进行通信。1-Wire接口具有两种通信速率:标准模式下为16kbps,过驱动模式下为142kbps。
3. 地址 每个iButton外壳内部的芯片都有一个由激光刻入、不可更改的唯一地址。该地址(券商报告如2700000095C33108)可作为每个iButton的序列号或者标识。
ibutton ring