淺談通訊接口技術
發布時間:2018-02-26 來源:電子技術設計 責任編輯:lina
【導讀】xianzaidajiashifouyouyizhonghenqiguaideganjiao,yuelaiyueduodeshebeicaiyongchuankoutongxunle,bingqiehaishuochuankoujiuzhemejiandandejigenxianbishijigenxiandebingkousuduhaikuai,zhegewulunruhedoujiaodeyouxiemomingqimiao。ruonishizhezhongganjiaode,jianyijixukanxiaqu,ruojiaodehenzhengchangde,qingraodao。

先說大家最熟悉的接口,那莫過於UART接口,RS232類型的DB9接口,以前老式的電腦都帶的,可以接modem,大家做MCU51單片機項目,一般都用這個UART接口,串口速率115200bps、57600bps等,後來出來USB轉串口的PL2302和FT232,速率可以到921600bps,這個就算最高了。因為各種單片機都帶有UART接口,無論MCU51還是ARM,所以這個是大家最熟悉的。
同步串口有SPI,IIC等,尤其SPI速度相對高一些,可以到幾M,幾十M。UART之類的屬於異步串口,因為需要考慮數據同步信號恢複,所以速度不高。
大家都知道硬盤IDE接口、打印機接口,還有單片機、ARM等deng的de並bing口kou,這zhe些xie速su度du相xiang對dui於yu串chuan口kou來lai說shuo,要yao快kuai很hen多duo,但dan線xian也ye多duo很hen多duo,可ke以yi理li解jie簡jian單dan的de理li解jie為wei是shi多duo路lu串chuan口kou的de並bing聯lian。也ye就jiu是shi說shuo,並bing口kou就jiu是shi各ge路lu串chuan口kou同tong時shi發fa數shu據ju而er已yi。
但是大家也會發現這麼一個現象,就是並口有分兩種,比如大家接SDRAM的時候,就比較明顯,SDRAM相對於普通的並口,速度高了很多,SDRAM速度很輕鬆到100MHz,而普通並口速度隻能在幾十M附近,尤其做過普通手機的,都知道flash的接口速度上不去。這個其實主要不是接口速度導致的,而是總線方式不同。最早intel80接口,讀取信號為Data、Adrr、nCS、nRD、nWR,這個每次都需要送出地址,芯片譯碼選擇後,才能獲取數據,所以速度較慢,一般的MCU51都是這類總線,叫intel80,此外很多黑白液晶屏用68K接口,nRD、nWR換成了R/W,E。而新式的接口一般采用Data、Addr、CLK、RAS、CAS、WE等,這個一般叫burst模式並口,而intel80、68K這類的一般叫normal模式並口。burst模式最大的好處就是,配置好後,地址隻送一次,之後通過CLK不停的讀取數據,地址連續的讀取回來,這樣就不再需要送地址,選擇譯碼過程,內部默認了連續讀、寫,可以流水線操作,所以速度快很多,當然這類針對的CPU一般都有高速RAM的,或者就是需要整屏讀寫的,比如大一些的彩色LCD屏,3.5inch~10inch的都是這類接口,LCD屏上,有些人把這個叫做RGB接口。在ARM9處理器上最常見,如R、G、B各8根數據線,但往往不用全,去掉一些低位數據,組成565形式,之後帶CLK、VS(幀同步信號)、HS(行同步信號)、IIC配置信號。
以上所討論的有一個共同點,就是信息的傳播,都是基於電信號,一般以高於多少V或者低於多少V為1或者0來判斷的。電信號的載體是電場、電(dian)壓(ya),所(suo)以(yi)以(yi)上(shang)的(de)討(tao)論(lun)都(dou)是(shi)基(ji)於(yu)常(chang)規(gui)的(de)電(dian)路(lu)回(hui)路(lu)來(lai)討(tao)論(lun)的(de),信(xin)號(hao)的(de)載(zai)體(ti)介(jie)質(zhi)比(bi)較(jiao)隨(sui)便(bian),隻(zhi)要(yao)能(neng)成(cheng)回(hui)路(lu)即(ji)可(ke)。大(da)家(jia)都(dou)知(zhi)道(dao),常(chang)規(gui)的(de)電(dian)路(lu)是(shi)電(dian)磁(ci)場(chang)理(li)論(lun)在(zai)低(di)速(su)下(xia)的(de)一(yi)種(zhong)近(jin)似(si),是(shi)電(dian)磁(ci)場(chang)傳(chuan)播(bo)多(duo)次(ci)折(zhe)疊(die)反(fan)射(she)之(zhi)後(hou)的(de)穩(wen)態(tai)。當(dang)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)更(geng)高(gao)的(de)時(shi)候(hou),這(zhe)種(zhong)折(zhe)疊(die)反(fan)射(she)就(jiu)會(hui)導(dao)致(zhi)信(xin)號(hao)的(de)清(qing)晰(xi)度(du)下(xia)降(jiang),也(ye)就(jiu)是(shi)大(da)家(jia)所(suo)說(shuo)的(de)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)下(xia)降(jiang),方(fang)波(bo)變(bian)成(cheng)了(le)正(zheng)弦(xian)波(bo)而(er)導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)識(shi)別(bie)。所(suo)以(yi)要(yao)想(xiang)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)通(tong)訊(xun)速(su)度(du),必(bi)須(xu)要(yao)改(gai)變(bian)傳(chuan)輸(shu)的(de)載(zai)體(ti),從(cong)電(dian)場(chang)轉(zhuan)變(bian)為(wei)電(dian)磁(ci)場(chang),所(suo)以(yi)傳(chuan)輸(shu)介(jie)質(zhi)改(gai)成(cheng)了(le)專(zhuan)用(yong)的(de)傳(chuan)輸(shu)線(xian),如(ru)微(wei)帶(dai)線(xian)、同軸線等,對傳輸線的整個阻抗均勻等都有要求。
youxiepengyouyixiangdaogaosuchuanshu,jiuxiangzhechafenxinhao,danlijieshangzhishiduiwaijiedekangganraonengli,tameiyoujiejuexinhaonengliangchuanshuguochengzhongzijidejixing,zhiyaodangchafenxinhaojinyibuyueshumanzudiancichangzukangyaoqiudeshihou,cainengjinyibudejiejuezishendexinhaojixingwenti,suoyizhegeshihoudanchundelijiechafen,zhinengshuoduileyibufen,bingqiegaokekaodexinhaochuanshu,henduodoushiyongtongzhouxian、微帶線的,這個裏麵就不存在差分概念了。
基於這個理論,當前的高速串行接口就出來了,比如USB、1394、網口、SATA、LVDS等都是基於電磁場理論發展起來的,他們都有一個共同的特征,要求阻抗匹配,而這個就是電磁場理論最基礎的東西。
因為基於電磁場為載體的技術,速率上遠遠超過了基於電場理論的速率,這個等價於1、2個數量級的飛躍,所以現在的高速串口就比普通的低速並口速率還高了,這個就不奇怪了。
那麼大家要問,再進一步提高速率,是不是現有的高速串口的並行化呢,這個是一方麵,比如DDR2之類的,已經是如此了,但還有一種趨勢,比如SATA 1X、2X、4X這類的,不是簡單的並聯化,而應該講是網絡化。也就是說從1X、2X到4X,由一個通道,變成了4個(ge)網(wang)絡(luo)通(tong)道(dao)了(le)。數(shu)據(ju)的(de)通(tong)訊(xun)方(fang)式(shi)已(yi)經(jing)跟(gen)現(xian)在(zai)的(de)互(hu)聯(lian)網(wang)一(yi)樣(yang),實(shi)現(xian)了(le)網(wang)絡(luo)化(hua),因(yin)為(wei)考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)些(xie)接(jie)口(kou),有(you)可(ke)能(neng)會(hui)有(you)一(yi)個(ge)接(jie)觸(chu)不(bu)良(liang),那(na)個(ge)通(tong)道(dao)就(jiu)不(bu)通(tong)了(le),但(dan)也(ye)不(bu)影(ying)響(xiang)數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun),隻(zhi)是(shi)速(su)率(lv)慢(man)了(le)而(er)已(yi),若(ruo)還(hai)是(shi)常(chang)規(gui)的(de)並(bing)聯(lian)方(fang)式(shi),就(jiu)完(wan)全(quan)失(shi)效(xiao)了(le)。
以上隻是本人淺陋的觀點,歡迎指正
本文後傳:作者回複讀者疑問
很感謝大家的討論,有讀者發現錯誤之處已經修改,也有讀者如T.T.指出一些用詞上的錯誤,確實,其實想寫一篇嚴謹的文章,很難,也沒有這個精力,請大家理解我的用意即可。
benwenqiangtiaode,xiangjieshideshi,weishenmechangguidechuankoufazhandaobingkouyouhuidaogaosuchuankouqule,bingqieqiangtiaoleyiqiandechuankougenxianzaidechuankoudelilunjichushibutongde,chuanshujiezhiyeshibutongde,biruyiqiandechuankou,suibianyi、兩根回路線即可,現在的串口要求基於傳輸線或者是微帶線、tongzhouxian,haiyaopipei。haiyouxianzaidebingkouyebushiyiqiandechangguibingkou,kenengkanqilaishiduogechuankoubingqilai,danshijishangyijingshiwangluohuade,yinweiyiqiandebingkouqudiaoyigenjiushixiaole,erxianzaiyinweishichuankoudewangluohuahoudebingkou,qudiaoyigenshibuhuishixiaode。
其次大家會用常規電路裏麵的比如差分等來說明,這個隻能說是傳統電學理論思想,本身也沒有錯,但到了高速,尤其是G級別後,屬於微波級別,因為波長隻有幾個厘米了,器件,傳輸線尺寸跟信號波長接近的時候,就會出現類似光學的反射、色se散san現xian象xiang,因yin為wei是shi電dian磁ci場chang這zhe個ge能neng量liang場chang在zai傳chuan輸shu,若ruo匹pi配pei不bu好hao,能neng量liang傳chuan輸shu過guo去qu無wu法fa被bei吸xi收shou,就jiu必bi然ran反fan射she引yin起qi振zhen蕩dang等deng,出chu現xian波bo形xing失shi真zhen,這zhe個ge不bu是shi幹gan擾rao之zhi類lei的de可ke以yi解jie釋shi的de,而er是shi它ta本ben身shen的de問wen題ti。
若(ruo)大(da)家(jia)還(hai)不(bu)能(neng)理(li)解(jie),可(ke)以(yi)去(qu)思(si)考(kao)這(zhe)麼(me)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti),那(na)就(jiu)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)遠(yuan)距(ju)離(li)傳(chuan)輸(shu)的(de)光(guang)纖(xian),一(yi)般(ban)要(yao)求(qiu)是(shi)單(dan)模(mo)光(guang)纖(xian)而(er)不(bu)能(neng)是(shi)多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian),因(yin)為(wei)多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)下(xia),光(guang)進(jin)來(lai)後(hou)出(chu)現(xian)多(duo)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)模(mo)式(shi)傳(chuan)輸(shu),而(er)各(ge)個(ge)類(lei)型(xing)的(de)速(su)率(lv)等(deng)特(te)性(xing)會(hui)有(you)不(bu)同(tong),類(lei)似(si)色(se)散(san),導(dao)致(zhi)光(guang)的(de)清(qing)晰(xi)度(du)模(mo)糊(hu)而(er)無(wu)法(fa)識(shi)別(bie),所(suo)以(yi)要(yao)求(qiu)單(dan)一(yi)模(mo)式(shi)的(de),才(cai)能(neng)長(chang)距(ju)離(li)傳(chuan)輸(shu)。
gaopinweibojibiehou,diancichangtexingchulaihou,dajiayaokaolvzhegenengliang,yinweixinhaoshijiyunengliangde,nengliangruomeiyoubeiwanquanxishou,jiuhuifanshe,zhegezaixianshizhongdajiahenrongyilijiede,danjingdiandianluhuibileyigewenti,najiushixinhaodechuanshusulvwenti,haiyoutadejianliguocheng。tarenweisulvshiwuxiande,danshijishang,tashiyouxiande,najiushidiancichangdesudu,jiranyoudiancichangdesuducunzai,jiuwufahuibinengliangpipeidewenti。
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