8、系统总线详解

系统总线详解

1. 系统总线概述

系统总线负责维护中央处理器（CPU）、系统外设和内存之间的所有通信。它依据特定的总线协议在总线主设备和从设备之间交换数据。总线协议确保在主设备与从设备交换数据时，隔离其他系统设备，避免干扰总线。

总线主设备发起数据传输，并从从设备或系统内存发送或接收数据；而从设备没有启动数据传输的能力，只能响应主设备进行数据交换。

总线架构主要有两种类型：
- 串行总线架构：主设备和从设备之间本质上由一根数据线组成，数据位一次交换一位。
- 并行总线架构：由多根线组成，能够同时发送或接收多个数据位。

2. 并行总线架构

典型系统中的并行总线架构有两种类型：单向总线和双向总线。
- 单向总线 ：包含两条独立的数据路径，一条从主设备到从设备，另一条从从设备到主设备。
- 双向总线 ：共享一条物理数据路径，允许数据在两个方向上流动，但这种总线需要额外的逻辑开销和控制复杂度。

2.1 单向总线结构

以一个包含两个总线主设备和三个从设备的32位单向总线架构为例，其结构如下：
- 有“写”和“读”两条路径，分别需要主设备和从设备的写数据（WData）端口和读数据（RData）端口。
- 主设备和从设备都有地址和控制端口，用于定义目标地址、数据传输方向、数据宽度和传输长度。
- 所有主设备在开始数据传输前，必须与总线仲裁器协商以获得总线所有权。仲裁器根据优先级方案决定哪个主设备先开始传输，并向优先级最高的主设备发送确认信号。
- 主设备