總線(xiàn)傳輸----信號傳輸線(xiàn)分析

總線(xiàn)傳輸率的選擇

任何總線(xiàn)傳輸的 關(guān)鍵在物理層，而物理層的完美在總線(xiàn)傳輸率的選定。
我們常?？吹揭恍┛偩€(xiàn)規范，標示其最大傳輸率有多大而容易造成我們誤解，其實(shí)那亦需是在一定環(huán)境的， 舉例說(shuō) RS-232 其在PC能表現的最大傳輸率是 115200 ，那當我們真正布線(xiàn)出去能如此表現嗎 ? 答案是不能的，因為總線(xiàn)長(cháng)度跟速率大有直接關(guān)系。又舉例，常用的RS-485 也真正能飆速到 10Mbit 嗎 ? 那 CANbus 能到 1Mbit
嗎 ? 其實(shí)這些高速都是指點(diǎn)對點(diǎn)且線(xiàn)長(cháng)在一米以?xún)?，那一米以?xún)鹊目偩€(xiàn)又能做什用 ? 只不過(guò)能在實(shí)驗室測試吧!

我們接下來(lái)分析總線(xiàn)跟頻率的關(guān)系 :

1.一條傳輸線(xiàn)是結合電感跟電容的串并組合，我們學(xué)過(guò)基本電學(xué);我們了解依各容抗跟感抗組合的負載將產(chǎn)生諧震。并聯(lián)諧震會(huì )將我們灌入的信號加倍放大;而串聯(lián)諧震卻會(huì )將信號消耗殆盡，因此選定頻率將是完美總線(xiàn)的第一問(wèn)題。

2.我們的傳輸信號是方波，根據負立葉(工程數學(xué))分析，我們知道方波是很多不同頻率組合的波形，其最大成分都是奇諧波， 依此奇諧波也是反射波最大來(lái)源，
奇諧波在總線(xiàn)上所造成既是我們俗稱(chēng) ”鬼影”。這是一各相同信號但卻又延遲來(lái)的信號，他容易造成接收端的誤判。

3.因為傳輸線(xiàn)是結合電感跟電容的串并組合，因此當我們灌入的方波也會(huì )因為諧震變形，其實(shí)說(shuō)是變形不如說(shuō)是總線(xiàn)只將符合他的頻率讓其通過(guò)。因此他將會(huì )使波形鈍化成正Sin波，當方波鈍化成Sin波的時(shí)候，其0度角將比原信號落后約 10 度，
且零點(diǎn)有可能因為線(xiàn)上充滿(mǎn)電荷而有殘留直流，導致整個(gè)信號被直流拖起而喪失交界點(diǎn)。這問(wèn)題最容易發(fā)生在高速傳輸率身上，如果我們采用正負波形方式將可避免，
但正負波要做總線(xiàn)仲裁就會(huì )有些困難。

4.如上，因為傳輸線(xiàn)是結合電感跟電容的串并組合，因此還有一頭痛問(wèn)題;那就是波形因為電荷充電波形象負趨近，造成有負壓現象， 這也是總線(xiàn)常造成的問(wèn)題，
輕的阻擋傳輸重者將燒掉端點(diǎn)， 這種狀況也常見(jiàn)。

5.現場(chǎng)他源干擾， 這問(wèn)題也是不可避免的，當然選用隔離網(wǎng)線(xiàn)可避免，但線(xiàn)材成本又叫您吃不消。因此常常會(huì )用賭的方式施工， 一但賭對都沒(méi)問(wèn)題，但麻煩的是常常會(huì )賭錯，因此如何避開(kāi)跟如何共存將是決定這場(chǎng)總線(xiàn)的成功與否。針對這問(wèn)題我們只能抱歉的說(shuō)，工程人員務(wù)必親自現場(chǎng)指導走線(xiàn)，避開(kāi)高壓線(xiàn) 避開(kāi)射出成型機 避開(kāi)馬達 ……等。

上述分析五種狀況后，接下來(lái)我們要如何選擇傳輸率 ?傳輸率到底要多少我們必須認真去分析。

對于傳輸率的算法，這我們態(tài)度是比較保守的，我們常常已達成滿(mǎn)載率去推算，
畢竟在低造價(jià)下，不可能用無(wú)限的硬件成本換取速率。那什幺叫達成滿(mǎn)載率 ?就是計算所有端點(diǎn)預收發(fā)時(shí)間與沖突排成，端點(diǎn)的沖突因為透過(guò)總線(xiàn)沖突排成幾乎沒(méi)在浪費什幺時(shí)間;如此我們就很簡(jiǎn)單的可以計算出到底線(xiàn)最低要多少速率 ?

舉例而言如果每端點(diǎn)發(fā)送率平均只有每秒傳輸16 Byte，端點(diǎn)總共有50點(diǎn)， 那我們可得知最低底限頻率為 16 *8 *50 = 6400 。當然，我們要考慮誤差 ( 含起始及凈空)，因此 我們捉 7000 Bit/Sec 既可， 當然或許會(huì )問(wèn)我們怎沒(méi)計算反應度 ?反應度這名詞很抽象 !因為在上層的軟件要設計成在總線(xiàn)聯(lián)機，那便不可能設計出立既反應，
除非你用端點(diǎn)對端點(diǎn) !否則我們必須了解依各端點(diǎn)送出至反應其需多大 ?

這點(diǎn)我們公司曾經(jīng)好幾次的研究跟討論，最后我們決定用人類(lèi)神經(jīng)最大反應每秒 16
次反映為基準， 如果在這套上上面數值即為 7K * 16 =114 K Bit/Sec 。 但真正需要這幺大嗎 ? 我們應該認真思考真正每個(gè)端點(diǎn)都是每秒傳一次嗎 ?其實(shí)我們剛算的那是最大值， 也就是說(shuō) 7K – 114K (Bit/Sec) 是我們傳輸率的自然范圍， 那要選多少 ?
我們建議選最低 ……… 7K Bit/Sec。

由上面分析，我們大概能對總線(xiàn)速率來(lái)定奪傳輸線(xiàn)上的速率，但我們要知道這頻率符不符和線(xiàn)上使用
根據經(jīng)驗我們有下列數遽 :

1.直線(xiàn)配線(xiàn) ------ 90 K Max Bit/Sec

2.星狀配線(xiàn) ------ 140 K Max Bit/Sec

3.樹(shù)狀配線(xiàn) ------ 20 K Max Bit/Sec

上述條件是 a. 。線(xiàn)材是采用網(wǎng)絡(luò ) UTP 線(xiàn)材

b. 傳送方式 曼徹斯特 方式

c. 對等有效終端 75 歐母

上述技術(shù)規劃我們使用達五年， 暫時(shí)還沒(méi)失望過(guò)，愿跟大家分享 ………。。

備注 :
使用總線(xiàn)為控制方向并非做資料儲存傳遞，如果您設計是做大資料的傳遞，我們建議您使用 最廉價(jià)網(wǎng)絡(luò ) ，這點(diǎn)是您使用總線(xiàn)的最先認識 。