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  • 高速信号常见于各类的串行总线与并行总线,只有你知道是什么总线,你还得知道它跑多快,才能开始进行布线。什么是串行总线,什么是并行总线?对于串行总线,并行总线,从字面意义你就知道个大概了。串行就是数据是一...

    描述

    做PCB设计的都知道,没有一点高速方面的知识,你就不是一个有经验的PCB设计工程师。高速信号常见于各类的串行总线与并行总线,只有你知道是什么总线,你还得知道它跑多快,才能开始进行布线。

    什么是串行总线,什么是并行总线?

    对于串行总线,并行总线,从字面意义你就知道个大概了。串行就是数据是一位一位的发送,并行就是数据一组一组的发送。如下图所示

    5e8b2dbc6e49b478901cbdcaab1ae62b.png

    并行传输最好的例子就是存储芯片DDR,它是有一组数据线D0—D7,加DQS,DQM,这一组线是一起传输的,无论哪位产生错误,数据都不会正确的传送过去,只有重新传输。所以数据线每根线要等长,必须得绕几下才行。

    串行数据就不一样,数据是一位一位的传,位与位之间是没有联系的。不会因为这位有错误,使下一位不能传输。并行数据是一组数据其中一位不对,整组数据都不行。

    高速并行,串行布线的区别

    并行数据因为是一组一组一起传的,每一位都必须是一起传输到位,不能说有一位可以迟到一点,因此一组线之间在PCB布线时就得等长。不信你来看看下面的几张图

    19592144ad9b33c071fe1ba0dc31ea7a.png

    这些弯弯曲曲的线就是为了一组线能等长,所以短的线就必须这样绕几下,是不是看着就有千条蛇在爬,心慌的很。这就是蛇形线的由来。

    串行数据虽说是一位一位的传,不用等长,但也并不是一根线,高速线一般都是走差分线,也就是一正一负两根线。这是为了提高抗干扰性能。不过串行总线能走10G,20G的信号,并行总线就不行了。就让大家来见识一下串行总线的模样吧

    看出什么了吗?跟其它布线有不一样吧。线走的不是一般的45度角,这个其实是10度走线,为什么是10度?这个是老外仿真及实践的结果,10度比走圆弧对信号传输的性能还要好。

    各种高速总线接口的速率

    这里给大家科普一下,给大家看看各种总线的速率,如下图所示

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    这其中速率最高的是雷电接口,最高达到了40G,USB理论上最快的是USB3.1达到10G,HDMI最快能到10.2G。显示接口也挺快达到了32.4G。PCI-E最快是16G。注意这些统统都是串行高速通信接口。

    我们家里的网络一般是通过光纤接进来的,光传输设备速率一般分为155Mb/s、622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s,也就是说目前光纤的最大传输速率是10Gb/s。

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  • 并行总线

    2019-04-22 15:18:29
    讲述了计算机的一般结构,使用并行总线结构,即地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB
  • 由于FPGA技术和ARM技术应用越来越广泛,通过设计并行总线接口来实现两者之间的数据交换,可以较容易地解决快速传输数据的需求,因此设计满足系统要求的FPGA并行总线显得尤为重要。本文设计的FPGA的ARM外部并行总线...
  • 总线的定义, 并行总线和串行总线

    千次阅读 2020-09-24 08:47:17
    任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将... 微机中总线一般内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件

     任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。

      微机中总线一般有内部总线系统总线外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。

           另外,从广义上说,计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总线串行总线

           并行通信速度快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;

          串行通信速率虽低,但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。

    串行通信一般可分为异步模式和同步模式。 -随着微电子技术和计算机技术的发展,总线技术也在不断地发展和完善,而使计算机总线技术种类繁多,各具特色。下面仅对微机各类总线中目前比较流行的总线技术分别加以介绍。

     

    一、内部总线

      1.I2C总线

      I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点。在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象。

      2.SPI总线

      串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功能很强,所以,与SPI有关的软件就相当简单,使CPU有更多的时间处理其他事务。3.SCI总线 串行通信接口SCI(serial communicaTIon interface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART,与MCS-51的异步通信功能基本相同。

      二、系统总线

      1.ISA总线 ISA(industrial standard architecture)

      总线标准是IBM 公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准,所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展,以适应8/16位数据总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛,以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚。

      2.EISA总线

      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。

      3.VESA总线

      VESA(video electronics standard associaTIon)总线是 1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线,简称为VL(VESA local bus)总线。它的推出为微机系统总线体系结构的革新奠定了基础。该总线系统考虑到CPU与主存和Cache 的直接相连,通常把这部分总线称为CPU总线或主总线,其他设备通过VL总线与CPU总线相连,所以VL总线被称为局部总线。它定义了32位数据线,且可通过扩展槽扩展到64 位,使用33MHz时钟频率,最大传输率达132MB/s,可与CPU同步工作。是一种高速、高效的局部总线,可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。

      4.PCI总线

      PCI(peripheral component interconnect)总线是当前最流行的总线之一,它是由Intel公司推出的一种局部总线。它定义了32位数据总线,且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小,其功能比VESA、ISA有极大的改善,支持突发读写操作,最大传输速率可达132MB/s,可同时支持多组外围设备。 PCI局部总线不能兼容现有的ISA、EISA、MCA(micro channel architecture)总线,但它不受制于处理器,是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。

      5.Compact PCI

      以上所列举的几种系统总线一般都用于商用PC机中,在计算机系统总线中,还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线,比如STD总线、 VME总线、PC/104总线等。这里仅介绍当前工业计算机的热门总线之一——Compact PCI。

      Compact PCI的意思是“坚实的PCI”,是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统,是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准,是当今最新的一种工业计算机标准。Compact PCI是在原来PCI总线基础上改造而来,它利用PCI的优点,提供满足工业环境应用要求的高性能核心系统,同时还考虑充分利用传统的总线产品,如ISA、STD、VME或PC/104来扩充系统的I/O和其他功能。
     

      三、外部总线

      1.RS-232-C总线

      RS-232-C是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry AssociaTIon)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道,在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C标准规定,驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。

      2.RS-485总线

      在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

      3.IEEE-488总线

      上述两种外部总线是串行总线,而IEEE-488 总线是并行总线接口标准。IEEE-488总线用来连接系统,如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号,连接方式为总线方式,仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元,但总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为20米,信号传输速度一般为500KB/s,最大传输速度为1MB/s。

      4.USB总线

      通用串行总线USB(universal serial bus)是由Intel、 Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等7家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。它基于通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源,而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外,快速是USB技术的突出特点之一,USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,而且USB还能支持多媒体。

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  • 总线:电脑里面不同设备交互数据的电路 总线带宽:总线传输数据的速度 串行总线:比如USB,就是“”通用串行总线的意思 并行总线

    总线:电脑里面不同设备交互数据的电路

    总线带宽:总线传输数据的速度

    串行总线: 

    单车道(单链路),一次只能传一个比特;

    机关枪,每次一个人跑步,其他人跟后面(一个人虽然少,但是跑得快,不需协同);

    由于不需要协同,受到的限制少,可以把频率提到很高;

    单链路传输,所以不需要很多线;

    新的电脑设备一般都用串行了,靠速度弥补数量上的不足,是未来趋势和进步。

                      

    并行总线:

    多车道(多链路);

    霰弹枪,一群人走方正队列(需要协同数据传输,和抗干扰);

    多链路一起传输,需要很多线,接口需要很多针脚,线宽,针脚多接口大,麻烦;

    老式电脑喜欢用并行,但是为了跑齐就不能跑的很快,限制了速度的提升

                     

     

    补充:

    1.串行总线也可以做多链路传输,比如显卡的金手指上的一排,是PCIE X16接口。

    但是串行的多链路,每根链路之间是独立的,相互之间无关,所以不需协同(实际需要点抗干扰)

    2.纠错能力上,并行出错了需要重传那一整排,但是串行错了只需要重传那一个

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  • 并行总线的传输速率已不能满足应用(受限于 位宽和信号同步,所有信号线共用一个时钟,所以信号与时钟很难做到同步),故产生串行总线(采用差分信号),因为工作频率的上升所以串行总线更优势,不过软件控制复杂...

    串行总线和并行总线、单工、半双工、全工
    1、 随着现代处理器技术的发展,并行总线的传输速率已不能满足应用(受限于 位宽和信号同步,所有信号线共用一个时钟,所以信号与时钟很难做到同步),故产生串行总线(采用差分信号),因为工作频率的上升所以串行总线更有优势,不过软件控制复杂。
    2、 单工:
    单工的通行方式芯片内部只有驱动器或者接收器;所以芯片只能够做发数据或者接数据;
    3、 半双工:
    半双工的芯片特征是内部的驱动器和接收器均存在且内部的控制器控制芯片工作时是打开驱动器还是接收器在某个时段只能够打开一个。对应芯片内部连接方式:在一根线上挂着驱动器和接收器,两者具体哪个开启由芯片控制器控制。如图:
    图1
    同步就是:需要通过时钟触发
    异步:不需要时钟触发,直接发。
    4、 全工:
    具有全双工接口芯片的特征是内部的驱动器和接收器均存在且内部的控制器控制芯片工作时分开控制驱动器和接收器,驱动器与芯片发射引脚相连,接收器与接收引脚相连。对应芯片外部存在:RX和TX引脚。所以芯片可以在某个时候同时开启驱动器和接收器。下图以SPI为例。

    图二
    这是我开始将自学总结的文档上传网络上,后续打算在重新学习一下低速接口并写成总结性的文档。

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  • 记得第一听说串口硬盘还是大二的时候,当时班上的一个同学买了一个串口的硬盘,速度很快,当时就不理解,为什么串行会比并行快的,因为直观上讲,串行一次只能传送一个二进制数字也就是0或者1,而并行总线一次可以...
  • 通过EP2C20Q240 器件和LPC2478 处理器,研究ARM 应用系统外部并行总线的工作原理和时序特性,以及在FPGA 中进行双向总线设计的原
  • 并行计算有哪些实现方式

    千次阅读 2020-05-20 13:24:16
    转载至并行计算简介 并行计算 Intel指令集中MMX,SSE,SSE2,SSE3和SSE4指的是什么? MMX(Multi Media eXtension,多媒体扩展指令集)是一些整数并行运算指令。...并行计算有哪些实现方式? 单指令多数据流SIMD、
  • PDIUSBD12 带并行总线的USB接口器件 特性 !" 符合通用串行总线USB 1.1 版规范 !" 高性能USB 接口器件集成了SIE FIFO 存储器收发器以及电压调整器 !" 符合大多数器件的分类规格 !" 可与任何外部微控制器/微处理...
  • 总线揭密 串行传输VS并行传输

    千次阅读 2018-11-15 09:10:27
    总线揭密 串行传输VS并行传输
  • 总线

    2020-10-07 10:54:54
    总线的分类 串行总线与并行总线(按数据传输格式) 串行总线传输速度不一定比并行总线低。 系统总线的结构 单总线结构 双总线结构 三总线结构 四总线结构
  • 概括的说就是8个车bai道同一时刻能传送8位(一个字节)数据 结构:并口采用的是25针D形接头。所谓“并行”,是指8位数据同时通过并行线进行传送,这样数据传送速度大大提高,但并行传送的线路长度受到限制,因为...
  • 总线是一种内部结构,它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统。 在计算机系统中,各个部件之间...
  • 每路串口收发均挂上FIFO,本设计采用了8路并行串口,实现了数据发送控制
  • 上一个博客是实现串行显示,现在给大家实现一个并行显示,8位总线的实现,其实四位总线的实现和1602差不多,这里就不去实现了。 先来贴贴1284的一些资料。和1602和相似。 显示屏地址: 具体的资料...
  • 依据传递的内容不同,总线又分为数据总线、地址总线和控制总线3种。 1)数据总线:数据总线用于传递数据信息。此处的“数据”是广义的,既可以是一般意义上的数据(例如送往打印机上的打印数据),也可以是指令代码...
  • 并行总线的工作频率无法持续提高,而串行总线可以通过不断提高工作频率来提高传输速度,最终超过并行总线。 (1)串行总线 优点:只需要一条传输线,成本低廉,广泛应用于长距离传输;应用于计...
  • 总线揭密:串行传输VS并行传输

    万次阅读 多人点赞 2011-10-30 15:17:10
    从技术发展的情况来看,串行传输方式大有彻底取代并行传输方式的势头,USB取代 IEEE 1284,SATA取代PATA,PCI Express取代PCI……  从原理来看,并行传输方式其实优于串行传输方式。通俗地讲,并行传输的通路...
  • 当前对于各种加密算法.除了针对性的破解算法,最基本的思想就是穷举密钥进行匹配,通常称为暴力破解... PCI总线(外设互联总线)与传统的总线标准——ISA总线(工业标准结构总线)相比,具有更高的传输率(132MBps)、支
  • 总线分类及常见总线

    千次阅读 2019-08-14 19:42:16
    1.1.2并行总线 1.2按传输数据类型分为 1.2.1 数据总线 1.2.2 地址总线 1.2.3 命令总线 1.3按总线在soc系统的不同层次位置上分类 1.3.1 片上总线(片内总线) 1.3.2 片间总线 1.3.3系统总线 1.3.4 外部总线 ...
  • 并行I/O端口扩展及I2C串行总线扩展8255A控制字简介电路原理图汇编代码C代码仿真结果   利用单片机51的并行I/O端口扩展,实现51与8255的PA端口按方式0输出,PB口按方式0输入,将PB口外接8个开关的状态通过PA口外接...
  • 总线2大分类

    2019-02-14 08:55:55
    并行总线 串行总线
  • 总线标准的发展

    2020-11-26 16:04:12
    其中ISA(并行总线)、EISA(并行总线)、PCI(并行总线)、PCI-E-全称是PCI-Express(串行总线)、USB(串行总线)这五种考试频率较高!
  • 通信与总线

    2018-06-07 15:58:09
    9.1 通信通信:分为并行通信和串行通信Ø 并行通信---并行总线Ø 串行通信---串行总线串行通信分为l 串行同步通信l 串行异步通信。串行通信标准:RS232、RS422、RS485、USB 9.2 总线分为内部总线、外部总线和...

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并行总线有哪些