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知识路径： > 嵌入式系统硬件基础知识 > 嵌入式系统总线及通信接口 > 嵌入式系统总线及通信接口 > PCI、PCI-E、EISA、VME、CPCI、PCMCIA等的基本原理和特点 >
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相关知识点：32个
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外设部件互连标准（Peripheral Component Interconnect，PCI）总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司1992年推出的一种总线标准。它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。
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（1）高速性。PCI局部总线以33MHz的时钟频率操作，采用32位数据总线，数据传输速率可高达132Mb/s，远超过以往各种总线。而早在1995年6月推出的PCI总线规范2。PCI总线的主设备可与微机内存直接交换数据，而不必经过微机CPU中转，也提高了数据传送的效率。
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（2）即插即用性。在使用ISA板卡时，有两个问题需要解决：一是在同一台微机上使用多个不同厂家、不同型号的板卡时，板卡之间可能会有硬件资源上的冲突；二是板卡所占用的硬件资源可能会与系统硬件资源（如声卡、网卡等）相冲突。而PCI板卡的硬件资源则是由微机根据其各自的要求统一分配，绝不会有任何的冲突问题。因此，作为PCI板卡的设计者，不必关心微机的哪些资源可用，哪些资源不可用，也不必关心板卡之间是否会有冲突。因此，即使不考虑PCI总线的高速性，单凭其即插即用性，就比ISA总线优越了许多。
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（3）可靠性。PCI独立于处理器的结构，形成一种独特的中间缓冲器设计方式，将中央处理器子系统与外围设备分开。这样用户可以随意增添外围设备，以扩充电脑系统而不必担心在不同时钟频率下会导致性能的下降。与原先微机常用的ISA总线相比，PCI总线增加了奇偶校验错、系统错、从设备结束等控制信号及超时处理等可靠性措施，使数据传输的可靠性大为增加。
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（4）复杂性。PCI总线强大的功能大大增加了硬件设计和软件开发的实现难度。硬件上要采用大容量、高速度的复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）或FPGA芯片来实现PCI总线复杂的功能。软件上则要根据所用的操作系统，用软件工具编制支持即插即用功能的设备驱动程序。
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（5）自动配置。PCI总线规范规定PCI插卡可以自动配置。PCI定义了3种地址空间：存储器空间、输入／输出空间和配置空间，每个PCI设备中都有256字节的配置空间用来存放自动配置信息，当PCI插卡插入系统，BIOS（Basic Input Output System）将根据读到的有关该卡的信息，结合系统的实际情况为插卡分配存储地址、中断和某些定时信息。
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（6）共享中断。PCI总线是采用低电平有效方式，多个中断可以共享一条中断线，而ISA总线是边沿触发方式。
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（7）扩展性好。如果需要把许多设备连接到PCI总线上，而总线驱动能力不足时，可以采用多级PCI总线，这些总线上均可以并发工作，每个总线上均可挂接若干设备。因此PCI总线结构的扩展性是非常好。由于PCI的设计是要辅助现有的扩展总线标准，因此与ISA、EISA及MCA总线完全兼容。
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（8）多路复用。在PCI总线中为了优化设计采用了地址线和数据线共用一组物理线路，即多路复用。PCI接插件尺寸小，又采用了多路复用技术，减少了元器件和管脚个数，提高了效率。
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（9）严格规范。PCI总线对协议、时序、电气性能、机械性能等指标都有严格的规定，保证了PCI的可靠性和兼容性。由于PCI总线规范十分复杂，其接口的实现就有较高的技术难度。
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自从IBM兼容PC问世以来，PC上已经先后出现过多种总线类型了，每种接口使用的电压都不同，并不能兼容，要解决这种情况，就只能推出一个大一统的新标准取代这些杂乱的总线标准。英特尔公司联合众多PC公司成立了PCI-SIG组织，在2000年前后陆续推出PCI Express（PCI-E）总线标准。
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PCI-Express的原名为3GIO（The 3rd Generation Input Output），是由Intel首先提出的，顾名思义，Intel当初提出时就是要将它作为第三代I/O接口标准（第一代I/O接口标准是ISA，第二代I/O接口标准是PCI），后来，Intel将3GIO标准转交给PCI-SIG（PCI总线特殊兴趣小组），名字被改为“PCI-Express”，并进行了标准化。
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PCI-Express总线的基本架构包括根组件（Root Complex）、交换器（Switch）和各种终端设备（Endpoint）。根组件可以集成在北桥芯片中，用于处理器和内存子系统与I/O之间的连接；交换器的功能通常以软件的形式提供，包括多个逻辑PCI到PCI的桥连接，以及与传统PCI设备的兼容性，在PCI-Express架构中出现的新设备是交换器，主要用来为I/O总线提供输出端，它也支持在不同终端设备间进行对等数据传输。
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EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线标准。它是在ISA总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在实用中，EISA总线完全兼容ISA总线信号。
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VME总线是一种通用的计算机总线，结合了Motorola公司Versa总线的电气标准和在欧洲建立的Eurocard标准的机械形状因子。它定义了一个在紧密耦合（closely coupled）硬件构架中可进行互连数据处理、数据存储和连接外围控制器件的系统。经过多年的改造升级，VME系统已经发展的非常完善，围绕其开发的产品遍及了工业控制、军用系统、航空航天、交通运输和医疗等领域。
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VME的数据传输机制是异步的，有多个总线周期，地址的宽度是16、24、32、40或64位，数据线路的宽度是8、16、24、32、64位，系统可以动态的选择它们。它的数据传输方式为异步方式，因此只受制于信号交换协议，而不依赖于系统时钟；其数据传输速率为0～500Mb/s；此外，还有Unaligned Data传输能力，误差纠正能力和自我诊断能力，用户可以定义I/O端口；其配有21个插卡插槽和多个背板，在军事应用中可以使用传导冷却模块。
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Compact PCI（Compact Peripheral Component Interconnect，CPCI），是国际工业计算机制造者联合会（PCI Industrial Computer Manufacturer's Group，PICMG）于1994年提出来的一种总线接口标准，是以PCI电气规范为标准的高性能工业用总线。为了将PCI SIG的PCI总线规范用在工业控制计算机系统，1995年11月PCI工业计算机制造者联合会（PICMG）颁布了CPCI规范1.0版，以后相继推出了PCI-PCI Bridge规范、Computer Telephony TDM规范和User-defined I/O pin assignment规范。
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在电气特性上，CPCI总线以PCI电气规范为基础，解决了VME等总线技术与PCI总线不兼容的问题，使得基于PC的x86架构、硬盘存储等技术能在工业领域使用。同时由于在接口等地方做了重大改进，使得采用CPCI技术的服务器、工控电脑等拥有了高可靠性、高密度的优点。在机械结构上，CPCI总线结构使用了欧卡连接器和标准3U、6U板卡尺寸。此外，CPCI总线具有很好的抗震性和通风性，而且还可以从前面板拔插板卡，使更换和维修板卡极为方便。
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PCMCIA是英文Personal Computer Memory Card InternationaL Association的缩写，PCMCIA是专门用在笔记本或PDA、数码相机等便携设备上的一种接口规范（总线结构）。PCMCIA定义了三种不同形式的卡，它们的长宽都是85.6mm×54mm，只是在厚度方面有所不同。Type Ⅰ是最早的PC卡，厚3.3mm，主要用于RAM和ROM；Type Ⅱ将厚度增至5.5mm，适用范围也大大扩展包括了大多数的Modem（调制解调器）和FaxModem（传真调制解调器），LAN适配器和其他电气设备；Type Ⅲ则进一步增大厚度到10.5mm这种PC卡主要用于旋转式的存储设备（例如硬盘）。
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PCMCIA总线分为两类，一类为16位的PCMCIA；另一类为32位的CardBus。
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CardBus是一种用于笔记本计算机的新的高性能PC卡总线接口标准，就像广泛地应用在台式计算机中的PCI总线一样。该总线标准与原来的PC卡标准相比，具有以下的优势：
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.32位数据传输和33MHz操作。CardBus快速以太网PC卡的最大吞吐量接近90 Mb/s，而16位快速以太网PC卡仅能达到20～30 Mb/s。
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.总线自主。使PC卡可以独立于主CPU，与计算机内存间直接交换数据，这样CPU就可以处理其他的任务。
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.3.3V供电，低功耗。提高了电池的寿命，降低了计算机内部的热扩散，增强了系统的可靠性。
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.后向兼容16位的PC卡。老式以太网和Modem设备的PC卡仍然可以插在CardBus插槽上使用。
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