答題 | 高速串行簡(jiǎn)史（三）：并行通信之源同步方式

2017-05-15 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

高速串行簡(jiǎn)史(三):并行通信之源同步方式

【文:周偉】

問(wèn)

答

學(xué)習(xí)了并行通信方式,那么串行通信中的時(shí)鐘特點(diǎn)或優(yōu)缺點(diǎn)又有哪些呢?

最近的問(wèn)題感覺(jué)不怎么接地氣,確實(shí)不怎么好回答,但能夠回答的絕對(duì)是鐵桿中的鐵桿哈!

串行通信中的時(shí)鐘又叫自同步,最大的特點(diǎn)就是兩個(gè)芯片之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中包含數(shù)據(jù)與時(shí)鐘。

優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然就是進(jìn)一步減少了IO口的數(shù)量,提升了PCB的可利用空間,當(dāng)然相應(yīng)帶來(lái)的串?dāng)_、EMI等問(wèn)題也得到了抑制。

另外就是解決了信號(hào)速率提升帶來(lái)的時(shí)序問(wèn)題,信號(hào)對(duì)之間的等長(zhǎng)就不是那么重要了,如PCIE等信號(hào),關(guān)注最多的還是對(duì)內(nèi)等長(zhǎng)。

由于數(shù)據(jù)和時(shí)鐘一起在數(shù)據(jù)流中,過(guò)沖還是比較復(fù)雜的,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是串化、解串和時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù),中間會(huì)帶來(lái)另外的電路及模塊開(kāi)銷(xiāo),

成本會(huì)較高。同時(shí)隨著速率的提升,在PCB設(shè)計(jì)上面就需要更加謹(jǐn)慎,對(duì)損耗及串?dāng)_、模態(tài)轉(zhuǎn)換的要求也較高。下一期的文章會(huì)詳細(xì)介紹串行時(shí)鐘相關(guān)的內(nèi)容。

大家的回答基本上都能考慮到上面的一些關(guān)鍵點(diǎn),所以對(duì)于鐵桿當(dāng)然是不能太吝嗇,大家都是3分哈!

(以下內(nèi)容選自網(wǎng)友答題)

1,串行時(shí)鐘的特點(diǎn)是時(shí)鐘沒(méi)有單獨(dú)的線(xiàn)路,而是在發(fā)送端嵌入數(shù)據(jù)里傳輸,在接收端恢復(fù)時(shí)鐘后采樣。 2,串行傳輸優(yōu)點(diǎn),硬件接口簡(jiǎn)單單板布線(xiàn)空間不緊張,線(xiàn)間的傳輸延遲,數(shù)據(jù)的建立保持時(shí)間裕量不再是重點(diǎn)考慮對(duì)象;串行采用低壓差差分傳輸,對(duì)于串?dāng)_等抗干擾能力強(qiáng)。 3,缺點(diǎn),對(duì)于發(fā)生端參考時(shí)鐘抖動(dòng)要求高,電源的紋波噪聲要求高,pll等也有一定要求,因此設(shè)計(jì)時(shí)這些參數(shù)要關(guān)注;由于速率更高,傳輸線(xiàn)路的衰減和反射變得更為重要,對(duì)板材材質(zhì)要求也更高;要求發(fā)送端芯片支持預(yù)加重、去加重,接收端芯片有均衡功能。相對(duì)并行總線(xiàn),相同的帶寬下,傳輸?shù)念l率會(huì)更高。

@ hk

評(píng)分:3分

串行通信時(shí)鐘是隨路時(shí)鐘,一般時(shí)鐘是嵌入在數(shù)據(jù)中隨著數(shù)據(jù)一起發(fā)送,典型的是serdes這樣需要在pcs pma端進(jìn)行預(yù)加重,編解碼,直流均衡等,然后解出時(shí)鐘。有點(diǎn)是可以大帶寬傳輸,抗干擾強(qiáng),硬件簡(jiǎn)單,成本小,但是機(jī)理復(fù)雜,需要算法實(shí)現(xiàn),功耗也是一個(gè)因素。帶寬太高會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題

@ zhl

評(píng)分:3分

優(yōu)點(diǎn):發(fā)送接收各需要一對(duì)差分即可,不需要考慮時(shí)鐘和數(shù)據(jù)之間的skew、采樣點(diǎn),只需要考慮一對(duì)差分的抖動(dòng)和信號(hào)質(zhì)量。缺點(diǎn):采用高級(jí)通信編碼解碼模塊,成本高,速度快但信號(hào)質(zhì)量不好優(yōu)化和測(cè)試

@ Ben

評(píng)分:3分

特點(diǎn):1.采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸結(jié)構(gòu),和低壓差分信號(hào),具有高速傳輸能力和良好的抗干擾能力。2.數(shù)據(jù)在發(fā)送端和接收端采用8b/10b編碼,全雙工傳輸通道。優(yōu)點(diǎn):1.總線(xiàn)數(shù)量減少,我們畫(huà)板走線(xiàn)有空間。2.時(shí)序管控簡(jiǎn)單。3.對(duì)外界信號(hào)的干擾有較強(qiáng)的免疫力。4.有提升空間,新材料新工藝不斷涌現(xiàn)。缺點(diǎn):1.速率加快,信號(hào)完整性問(wèn)題更突出,如碼間干擾、走線(xiàn)和電路板損耗等。2.電路板設(shè)計(jì)成本和制造成本增加。

@ 山水江南

評(píng)分:3分

優(yōu)點(diǎn)是:1.時(shí)鐘通過(guò)編碼,“藏”在數(shù)據(jù)信號(hào)中,只需要考慮一對(duì)差分線(xiàn),不需要擔(dān)心skew,只考慮jitter.缺點(diǎn)是:速率太快,需要高性能板材,高性能加串解串模塊,需要高速且昂貴的設(shè)備去測(cè)試,成本高。

@ 海鷗

評(píng)分:3分

特點(diǎn)是將時(shí)鐘信息嵌入數(shù)據(jù)碼中,再通過(guò)CDR電路進(jìn)行提取。優(yōu)點(diǎn)是:減少了走線(xiàn)數(shù)量,降低了等長(zhǎng)要求,減小了低頻抖動(dòng)對(duì)信號(hào)采樣的影響。缺點(diǎn)是:增加了總線(xiàn)開(kāi)銷(xiāo),降低了數(shù)據(jù)傳輸率,增加了電路復(fù)雜度。

@ 大海象

評(píng)分:3分

高速串行信號(hào)的時(shí)鐘嵌入到數(shù)據(jù)中,一同通過(guò)串行鏈路傳輸。在接收端對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行恢復(fù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。為了避免連續(xù)的0和連續(xù)的1引起的碼間干擾,同時(shí)提高時(shí)鐘恢復(fù)的效果,通常都會(huì)使用8b10b編碼。因此,傳遞的數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)只占了80%,再除去一些控制信號(hào),有效數(shù)據(jù)就更少了,這可以算是一個(gè)缺點(diǎn)吧。

@ 絕對(duì)零度

評(píng)分:3分

發(fā)送時(shí)鐘發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入移位寄存器,然后在發(fā)送時(shí)鐘的控制下,將該并行數(shù)據(jù)逐位移位輸出。通常是在發(fā)送時(shí)鐘的下降沿將移位寄存器中的數(shù)據(jù)串行輸出,每個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間間隔由發(fā)送時(shí)鐘的周期來(lái)劃分。接收時(shí)鐘在接收串行數(shù)據(jù)時(shí),接收時(shí)鐘的上升沿對(duì)接收數(shù)據(jù)采樣,進(jìn)行數(shù)據(jù)位檢測(cè),并將其移入接收器的移位寄存器中,最后組成并行數(shù)據(jù)輸出。

@ 涌

評(píng)分:3分

串行通信時(shí)鐘采用嵌入式時(shí)鐘,時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)一同傳輸,在接收端將數(shù)據(jù)與時(shí)鐘分離出來(lái),這樣相比于并行總線(xiàn)的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的時(shí)序要求低。缺點(diǎn)就是,由于時(shí)鐘與數(shù)據(jù)一同傳輸,所以時(shí)鐘占用了一定的數(shù)據(jù)位,有效的數(shù)據(jù)將減少,對(duì)于串行通信的時(shí)鐘,一般都有參考時(shí)鐘,所以對(duì)于參考時(shí)鐘的,紋波以及時(shí)鐘穩(wěn)定性要求較高。并且,串行通信速率較高,對(duì)于信號(hào)完整性的問(wèn)題較為突出。

@ 劉棟

評(píng)分:3分

串行通信中的時(shí)鐘,優(yōu)點(diǎn)如下:【1】、發(fā)送接收各需要一對(duì)差分即可,不需要考慮時(shí)鐘和數(shù)據(jù)之間的skew、采樣點(diǎn),只需要考慮這對(duì)差分的抖動(dòng)和信號(hào)質(zhì)量;【2】、布局布線(xiàn)空間相對(duì)于并行通信較為寬裕;【3】、抗干擾能力強(qiáng);【4】、相對(duì)于并行通信,傳輸速率會(huì)更高,缺點(diǎn)如下:【1】、由于傳輸速率更高,碼間干擾、反射、衰減、等信號(hào)完整性問(wèn)題會(huì)更突出?！?】、需要性能更好的高速板材,不利于PCB降成本。

@ 龍鳳呈祥

評(píng)分:3分

常見(jiàn)的串行通信有同步串行通信和異步串行通信兩類(lèi)。同步串行通信要求發(fā)送端既要傳輸數(shù)據(jù),又要傳輸同步時(shí)鐘,接收端通過(guò)該同步時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)采樣接收,而異步串行通信中發(fā)送端和接收端由各自的時(shí)鐘來(lái)控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,接收端采用高倍頻采樣時(shí)鐘對(duì)接收信號(hào)電平寬度判斷接收,或根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)解析同步時(shí)鐘,實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的同步接收。相對(duì)于同步串行通信,異步串行通信不需要傳輸同步時(shí)鐘,具有較好的抗干擾能力,尤其在通信端口有限或遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)能較好地節(jié)省資源?？傊型ㄐ诺膬?yōu)點(diǎn)主要是走線(xiàn)數(shù)量少了,等長(zhǎng)要求低了等等;缺點(diǎn)是速率提高后,信號(hào)完整性的要求高了,板材等的要求也高了,時(shí)鐘恢復(fù)等算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高了。

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