最常见的低速串行总线的多氯联苯
在计算的早期,有一个简单的方法用于提高数字数据传输速率:扩大并联导体的数量。多导体在并行总线意味着更多的比特每秒流沿着总线。随着时钟速度和数据率的增加,使用宽并行总线传输大量的数据少了意义。你可以省下一大笔路由空间,连接器的空间,和I / O空间串行协议,传输数据以更高的利率在小数量的导体。
所有高速协议(只有少数例外在DDR和多车道作为PCIe)作为差动串行协议。然而,即使在系统使用串行数字为高带宽通信协议,仍有可能会有低速汽车用于与外围组件通信。当大多数数字设计师开始电路板设计事业,他们将首先处理一些本文中给出的低速串行总线。
常见的低速串行接口
串行接口,运行在低数据率都有一些共同的特点,区别于高速差分接口:
- 他们几乎总是使用单端输电线路
- 他们可能有一个专门的时钟线或没有时钟
- 他们较低的时钟频率(低MHz)
- 他们没有一个阻抗规范
- 他们可以是双向的
读者应该注意从这个列表的一件事:我们对边缘率数字数据在这些公共汽车!为什么会这样的情况?
重点区分从高速计算低速串行接口或串行外围标准(例如,USB)是数据速率。我们知道,这有点让人困惑,尤其是当我们说“高速”我们指的边缘,而不是速度时钟频率。需要注意的是,对于一些组件或在特定的总线设计条件下,低速串行接口可以快速边缘率和可被看作是操作的边缘会被认为是“高速”。
考虑到这一点,看看一些功能的三个最常见的低速汽车下面列出。下面所示的协议inter-integrated电路(I2C)串行外围接口(SPI)和通用异步接收发送器(UART)。除非你是建筑遗产的接口设备,或除非你做一些更专业的工业系统。
I2C |
SPI |
UART |
|
数据/时钟频率 |
3.4 MHz(高速)或5 MHz(超快的) |
60 Mbps |
~ 5 Mbps(没有时钟) |
边缘率取决于: |
上拉电阻的值,总线电容 |
芯片转换速率限制,公共汽车电容 |
芯片转换速率限制 |
导体数 |
2(双向) |
至少3 |
2(双向) |
终止 |
不推荐 |
只在快速边缘系列匹配率 |
没有一个 |
总线类型 |
同步 |
同步 |
异步 |
这不是一个详尽的清单的串行协议,但这三个绝对是最常用的数字组件间的通信。还有一些其他的系列标准微分对运行在低速(rs - 485,)。当你需要运行在更高的数据速率,你会处理一个微分信号标准。
路由对低速汽车的建议
虽然这些协议并不与阻抗定义规范操作,它仍然是最好的实现一些基本的高速PCB设计实践这些公共汽车。下面列出的设计指导方针旨在防止噪音/ EMI和防止串扰
- 利用附近的地面信号屏蔽和确保一个明确的返回路径
- 不会将过多的长度不匹配符号定时巴士吗
- 注意,这些公共汽车可以产生串扰,所以应用最小间距
- 更喜欢使用一个地平面,尽管地面倒在双层板是可以接受的
注意,比如限制通过和通过存根不是必要的。线长度限制也没有必要,即使在大板。原因很简单:这些信号的带宽是局限于低频损失非常低,所以损失这些协议通常被忽略。
如果有一些来源的损失问题,缓冲或电平位移器组件可能有用re-amplifying信号或者只是增加逻辑电平接近公共汽车的司机结束。缓冲区有其他有用的功能
前端工程和设计工作,以及路由低速串行总线,更容易当你使用最好的PCB设计工具OrCAD,这个行业是最好的PCB设计和分析软件从节奏。OrCAD用户可以访问一组完整的原理图捕获功能,混合信号在PSpice软件仿真,和强大的CAD功能,等等。