超完整高速匯流排介面PCI E、SATA、乙太網、MIPI、USB、HDMI 總結

Mondo 數碼 更新 2024-02-03

1.pci-e

PCI-E匯流排簡介

PCI-E(PCI-Express)是Intel倡導和推廣的通用匯流排規範,其最終設計是取代現有計算機系統內部的匯流排傳輸介面,其中不僅包括顯示介面,還包括CPU、PCI、HDD、Network等應用介面。

PCI-E使用多對高速差分訊號傳輸資料,資料速率可以是25gbps.第 2 代為 5Gbps,第 3 代為 8Gbps。 根據匯流排吞吐量頻寬,可以選擇 x1 x2 x4 x8 x16 x32 模式。 x1 x2 x4 x8 x16 x32 指匯流排上的車道數,例如,在 X4 模式下,每次傳送和接收使用4對高速差分線,在 x16 模式下,每次傳送和接收使用16對高速差分線。 由於可以根據傳輸頻寬需求選擇系統通道的數量,因此PCI-E的使用非常靈活。 PCI-E匯流排協議採用類似於TCP IP over Ethernet的分層結構,從下到上分為物理層、資料鏈路層和事務層。 傳輸層上方的軟體介面相容傳統的PCI PCI-X,因此早期在PCI PCI-X介面上開發的程式可以移植到PCI-E介面上,無需過多修改,大大節省了公升級成本。

應用場景

由於PCI-E匯流排的高吞吐率、低實現成本和成熟的技術,它已成為台式機、膝上型電腦、伺服器等應用中的標準外設介面,在許多需要高速資料交換的嵌入式應用中越來越受歡迎。

1.南橋和北橋北橋(多整合在CPU內部):掛起高速裝置,如顯示卡、記憶體 南橋:掛低速裝置,如LPC介面、網絡卡2外設 1)帶 PCI-E 介面的外設 2) 其他處理器系統,例如:

1.X1 X2 用於擴充套件網絡卡、音效卡等低速裝置,並更換 PCI 插槽。

2.X4 用於擴充套件中速裝置,例如 RAID 卡,以取代 PCI-X 插槽。

3.x8 x16 用於擴充套件顯示卡等高速裝置並消除 AGP 插槽。

PCI-E 介面定義在PCI-E匯流排物理鏈路的資料路徑(通道)中,它由兩組差分訊號組成,共四條訊號線。 其中,發射機的TX分量和接收機的RX分量採用一組差分訊號連線,該鏈路也稱為發射機的發射鏈路,也是接收機的接收鏈路; 發射機的RX部分使用另一組差分訊號連線到接收機的TX部分,該鏈路也稱為傳送方的接收鏈路,也是接收機的發射鏈路。

PCI-E 鏈路可以由多個通道組成,目前 PCI-E 鏈路可以支援 32 個通道,即 1、2、4、8、12、16 和 32 寬的 PCI-E 鏈路。

除了TX RX資料對外,PCI-E介面還定義了許多輔助訊號線,包括PERST訊號、RefClk+和RefClk-訊號、WAKE訊號、SMCLK和SMDAT訊號、PRSNT1和PRSNT2訊號、JTAG訊號等。 2.sata關於SATA在台式機、膝上型電腦和伺服器應用中,硬碟是必不可少的儲存介質,而硬碟和計算機主機板之間的傳統連線介面是並行的 ATA 介面。 為了提供更高的傳輸速度和更方便的連線,序列ATA(SATA)已經取代並行ATA成為硬碟介面的主流。 SATA 用 7 針聯結器取代了傳統的並行 ATA 的 40 針電纜,使其更容易連線並具有更高的傳輸速率。 SATA使用兩對差分線提供雙向資料傳輸和接收,因此它可以以相對較小的訊號擺幅提供更高的傳輸速率,並且差分線本身具有更好的抗干擾能力和更小的EMI,因此它們可以支援更高的訊號傳輸速率。 SATA匯流排採用嵌入式時鐘頻率訊號,具有比以往更多的糾錯能力,可以檢查傳輸的指令(不僅是資料),發現錯誤時自動糾正錯誤,提高資料傳輸的可靠性。 SATA與前代最明顯的區別是,它使用了更細的線纜,有利於機箱內部的空氣流通,增加了整個平台的穩定性。 ◆應用場景它主要用於主機板與硬碟、光碟機等大量儲存裝置之間的資料傳輸。

介面定義SATA介面的訊號部分由7根電纜組成,其中3根地線可以減弱和消除串列埠電纜之間的干擾,另外4根訊號線成對差分,分別作為發射和接收。

3.ethernet乙太網技術簡介

乙太網廣泛應用於PC和資料通訊等領域。 自 20 世紀 90 年代引入 10BASE-T 標準以來,現在廣泛使用的乙太網技術發展非常迅速。 目前普遍採用基於雙絞線介質的10M、100M、1000M乙太網,10G及更高速率的乙太網技術也廣泛應用於伺服器、資料交換等領域。 10BASE-T、100BASE-TX 和 1000BASE-T 都是使用雙絞線介質和 RJ-45 聯結器(有時稱為水晶頭)進行資料傳輸的乙太網標準。

應用場景

乙太網。 介面定義(以RJ45為例)。

RJ45聯結器上有8個引腳,可以連線4對雙絞線。 其中,10base-t和100base-tx只使用兩對,一對用於傳送,另一對用於接收。 在1000BASE-T標準中,將同時使用四對雙絞線,每對雙絞線將同時傳送和接收資料。

4.mipi關於MIPI

MIPI(Mobile Industry Processor Interface)是由ARM、諾基亞、意法半導體、TI等公司於2003年成立的聯盟,旨在對手機內部的介面進行標準化,如攝像頭、顯示介面、射頻基帶介面等,從而降低手機設計的複雜度,增加設計靈活性。 MIPI聯盟下有不同的工作組,為手機定義了一系列內部介面標準,如攝像頭介面CSI、顯示介面DSI、射頻介面DIGRF、麥克風揚聲器介面Slimbus等。 統一介面標準的好處是,手機廠商可以根據自己的需求靈活地從市場上選擇不同的晶元和模組,從而更快、更容易地改變設計和功能。 目前,成熟的MIPI應用包括攝像頭的CSI介面、顯示器的DSI介面以及基帶和無線電之間的DigiRF介面。 UFS、LLI等規範正在逐步制定和完善中。

應用場景用於移動通訊的內部介面。

介面定義 (MIPI DSI)。

CSI DSI 的物理層 (PHYer) 由專門的工作組開發,目前的 PHY 標準是 D-PHY。 D-PHY 使用 1 對源同步差分時鐘和 1 4 對差分資料線進行資料傳輸。 資料傳輸採用DDR方式,即時鐘的上下沿有資料傳輸。 MIPI-DSI介面

5.usbUSB匯流排簡介

USB 是一種外部匯流排標準,用於調節計算機和外部裝置之間的連線和通訊。 USB 埠是熱插拔的。 USB 埠允許您連線各種外圍裝置,例如滑鼠和鍵盤。 USB於1994年底由英特爾等公司於1996年推出,並已成功取代了串列埠和並行埠,成為當今計算機和大量智慧型裝置的必備介面。 USB 系統裝置型別包括主機、集線器和裝置。 USB 主機負責管理 IO 系統和應用軟體、管理外設列舉以及在操作期間初始化特定外設上的操作。 USB 集線器提供擴充套件的 USB 外設介面,最多可級聯 5 級並連線多達 127 個 USB 裝置。 USB 裝置接受主機發起的操作並傳送或接收資料。

USB其匯流排標準主要有:USB11 - 支援 1.用於低速(半速)。全速時為 5Mbps 和 12Mbps; usb2.0 - 480Mbps 高速; usb3.0 - 支援 5Gbps 超高速。

應用場景USB具有傳輸速度快、使用方便、熱插拔、連線靈活、獨立供電等優點,可連線鍵盤、滑鼠、大容量儲存裝置等多種外圍裝置,介面也廣泛應用於智慧型手機中。 計算機與其他智慧型裝置之間的互動以及外部資料之間的互動主要基於網路和USB介面。

介面定義

usb 3.原始 USB 2 中為 00 在 4 線(VCC、GND、D、D)的基礎上新增 2 對差分線,使 USB 30 介面上共有 8 根電線。 原來的 4 根與原來的 USB 2 完全相容0 臺裝置; 另外兩對差分線採用全雙工模式,一對線負責傳送,另一對線負責接收,傳送和接收都可以達到5Gbps的資料速率。

6.hdmiHDMI簡介

高畫質介面(HDMI)是乙個全數字和聲音傳送介面,可以傳送未壓縮的音訊和訊號。 HDMI可用於機頂盒、PC、PC、電視、遊戲機、功放、數字音像電視等裝置。 HDMI可以同時傳送音訊和訊號,因為音訊和訊號使用同一根電纜,大大簡化了系統線路的安裝難度。

根據HDMI標準的定義,HDMI裝置分為源裝置、接收裝置(接收裝置)和有線裝置。 源裝置是生產HDMI訊號輸出的裝置,如機頂盒、數位相機、電腦、遊戲機等; 接收器裝置接收並顯示 HDMI 訊號,例如電視、投影、監視器等。 除此之外,還有乙個中繼器裝置(中繼裝置),用於接收HDMI訊號並重新分配輸出,因此中繼器裝置既有接收器裝置的介面,又有源裝置的介面。

應用場景HDMI可以同時傳輸音訊和視訊訊號,可用於機頂盒、**機、個人電腦、電視娛樂儀器、放大器、數字音訊和電視。

介面定義在HDMI匯流排上,主要訊號傳輸是4對差分訊號,包括1對差分時鐘訊號和3對差分資料訊號。 通常,時鐘線上的時鐘頻率是資料線上資料傳輸速率的1 10,例如,每對資料線上的資料速率為1在485Gbps時,時鐘線上傳輸的時鐘訊號頻率為1485mhz。除了***S訊號外,HDMI匯流排上還有乙個用於裝置插入檢測的熱插拔(HPD訊號熱插拔控制),乙個用於接收裝置EDID資訊讀數的DDC通道(Display DataChannel),以及乙個用於為外設供電的5V訊號。

displayportdisplayport介紹

DisplayPort (DP) 是由 PC 和晶元製造商聯盟開發並由電子標準協會 (VESA) 標準化的數字介面標準。 該介面免認證和許可費,主要用於源與顯示器等裝置之間的連線,還支援音訊、USB等形式資料的承載。 該介面旨在取代傳統的 VGA、DVI 和 FPD-Link (LVDS) 介面。 使用有源或無源介面卡時,該介面向後相容 HDMI 和 DVI 等傳統介面。 DisplayPort 可用於同時傳輸音訊和 **,兩者可以單獨傳輸,而沒有另乙個。 DP 介面 (DisplayPort) 不僅支援全高畫質顯示解像度 (1920 1080),還支援 4K 解像度 (3840 2160) 和最新的 8K 解像度 (7680 4320)。 DP介面不僅傳輸速率高,而且可靠穩定。

DisplayPort介面傳輸的訊號由傳輸影象的資料通道訊號和傳輸影象相關的狀態和控制資訊的輔助通道訊號組成,包括DisplayPort資料傳輸的主鏈路、輔助通道和鏈路訓練。

主鏈路:主鏈路是單向、高頻寬、低時延的通道,用於傳輸同步資料流,例如未壓縮的**和音訊。 輔助通道:輔助通道是用於鏈路管理和裝置控制的半雙工雙向通道。 應用場景

DisplayPort 是計算機和顯示器的首選,HDMI 是家庭娛樂裝置的首選; 顯示色彩校準:首選DisplayPort,因為HDMI介面的RGB範圍會丟失; 多屏擴充套件:DisplayPort 支援多屏擴充套件,而 HDMI 僅支援單屏。 介面定義

8.lvdsLVDS簡介

LVDS,即低壓差分訊號,是一種低壓差分訊號技術介面。 它是一種數碼訊號傳輸模式,旨在克服在TTL電平模式下傳輸寬頻和高位元率資料時的高功耗和EMI電磁干擾的缺點。 LVDS輸出介面使用非常低的電壓擺幅(約350mV)在兩條PCB走線或一對平衡電纜上差分傳輸資料,即低壓差分訊號傳輸。 LVDS輸出介面可用於使訊號在差分PCB線或平衡電纜上以幾百Mbit的速率傳輸,並且由於採用低電壓和低電流驅動方式,因此實現了低雜訊和低功耗。

LVDS訊號傳輸由差分訊號傳送器、差分訊號互連和差分訊號接收器三部分組成。

傳送器:將非平衡TTL訊號轉換為平衡LVDS訊號。 有單獨的和整合的。

接收器:將平衡LVDS訊號轉換為具有高輸入阻抗的非平衡TTL訊號。

互連:包括連線線(電纜或 PCB 走線)、端接匹配電阻器。 根據IEEE規定,電阻為100歐姆。 我們通常選擇 100 或 120 歐元。

應用場景

LVDS在需要高訊號完整性、低抖動和共圖案化的系統中應用越來越廣泛。 廣泛應用於17英吋及以上的液晶顯示器。

介面定義

介面分類:單通道6位LVDS:單通道傳輸,每原色6位資料,共18位RGB資料; 雙通道6位LVDS:雙通道傳輸,每原色6位資料,18位奇數路徑資料,18位偶數資料,共36位RGB資料; 單通道8位LVDS:單通道傳輸,每原色8位資料,共24位RGB資料; 雙通道8位LVDS:雙通道傳輸,每原色使用8位資料,奇數路徑資料為24位,偶數通道資料為24位,共計48位RGB資料。 單通道 6 位 LVDS

單通道 6 位資料(如果是 6 位 Y3M P,這組紅線就沒有這組線)有 4 組差分線、3 組訊號線和 1 組時鐘線。 y0m、y0p、y1m、y1p、y2m、y2p、clkout_m、clkout_p。單個 8 位資料通道有 5 組差分線、4 組訊號線和 1 組時鐘線。 它們是 y0m、y0p、y1m、y1p、y2m、y2p、clkout m、clkout p。

— 馮科卓辰 —

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