高速串行總線(xiàn)知多少…
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表1：重要的串行總線(xiàn)標準每個(gè)規范定義了產(chǎn)品必須符合標準的要求，包括電氣、光學(xué)、機械、互連等等。管理機構發(fā)起標準化測試，來(lái)檢驗產(chǎn)品是否能通過(guò)標準要求。這些測試可能會(huì )詳細到了指定具體的測試設備。標準不斷發(fā)展，因此參數規格不斷的修改。必須保持目前對產(chǎn)品的測試和規范的要求一致。
我參與許多標準組織并在不同的工作組中和其他公司一道，幫助管理機構制定有效的測試過(guò)程和符合性測試流程。
在這份文檔中，我們會(huì )提到以下三個(gè)標準。泰克公司作為工作組的一員，參與到這些標準的制定中。
SATA
SATA接口是一個(gè)標準的串行存儲接口，廣泛應用于在今天的臺式機和其他計算平臺。最初的速率只用 1.
5Gbps，但最近更新到 3.0Gbps 的第二代規范，已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。下一代標準規定速率是 6Gbps，部分規范正在業(yè)內制定中。
圖1.SATA總線(xiàn)的機械結構像 許多串行標準，S A T A 接口采用低電壓差分信號(LVDS)和8b/10b編碼。數據在發(fā)射端和接收端之間采用全雙工的數據通道，分別由一條發(fā)送通道(Tx)和一條接收通道 (Rx)組成。SATA 接口采用了擴頻時(shí)鐘(SSC)嵌入式時(shí)鐘方法，不提供單獨的參考時(shí)鐘傳送給接收端。
PCI Express
PCI Express已經(jīng)取代PCI成為大多數芯片到芯片級的應用或電路板傳輸和電纜連接中系統中使用。PCIe 是一個(gè)高度可擴展的架構，提供從1到16條全雙工的PCIe連接。在多通道應用，數據流根據現有可用通道的情況而拆分，同時(shí)在多個(gè)通道上傳輸。最快的 PCIe 應用通常是圖像處理應用，通過(guò) 16條高速通道，在系統芯片組和圖形處理器之間傳輸高分辨率的圖形數據。圖2描述了 PCI Express 架構。
圖2.PCI Express架構第一代的每條通道傳輸速率是 2.5Gbps，第二代 PCIe2.0提供5Gbps的速率。很快第三代PCI Express提供8Gbps 的傳輸速率。PCIe 不僅采用嵌入的時(shí)鐘，還將參考時(shí)鐘傳輸到接收端作為 PLL 參考時(shí)鐘。
HDMI
高清多媒體接口(HDMI)是第一個(gè)專(zhuān)為滿(mǎn)足消費娛樂(lè )系統市場(chǎng)而推出的串行總線(xiàn)標準。HDMI接口建立在非常成功的數字視頻接口(DVI)之上，并延伸了更多功能，集成了更多的娛樂(lè )設備，如大屏幕、高清電視和家庭影院系統。圖 3 描述了 HDMI 接口架構。
圖3.HDMI架構HDMI 是一個(gè)單向傳輸的架構，從源端向接收端傳送高分辨率視頻和多聲道音頻。該規范定義了三個(gè)高速串行數據通道，根據顯示分辨率，傳輸速率從250 Mbps到3.4 Gbps 不等。為了追求更高的數據速率和更高的分辨率，在機械部分規格定義了 Type B 型連接器，將兩個(gè) HDMI 接口并聯(lián)，產(chǎn)生了最大吞吐量為 6.8Gbps 的數據流。
雖然大多數高速串行標準依靠 LVDS 信號格式和 8b/10b編碼，但HDMI接口使用的是過(guò)渡時(shí)間最小化差分信號(TMDS)，以減少鏈接上信號的跳變，從而減少電磁干擾(EMI) 。
HDM 接口采用了參考時(shí)鐘的設計，時(shí)鐘頻率為數據率的十分之一。低速串行總線(xiàn) (I2C總線(xiàn))，稱(chēng)為DDC的總線(xiàn)，在源端和接收端進(jìn)行配置和識別時(shí)進(jìn)行雙向信號傳輸。
串行總線(xiàn)結構的基本要素
所有的串行總線(xiàn)結構遵循一個(gè)多層模型，正如圖 4 所示。物理層有電氣子層和邏輯子層構成。本文主要討論的是電氣子層上所進(jìn)行的一致性測試。
圖4.速串行總線(xiàn)分層模型很多高速串行標準的電氣子層有如下要點(diǎn)：
◆差分信號傳輸，提供良好抗干擾能力
◆8b/10b 編碼減小 EMI，改善信號完整性
◆嵌入式時(shí)鐘和參考時(shí)鐘一起使用
◆通過(guò)擴頻時(shí)鐘進(jìn)一步減小時(shí)鐘的 EMI 問(wèn)題
◆典型的測量包含抖動(dòng)、幅度、差分對間延時(shí)、上升 /下降時(shí)間和共模電壓
◆規范和測試需求隨著(zhù)標準不斷發(fā)展而演進(jìn)
表 2：串行總線(xiàn)構架要素總結
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