高速串行接口特征与应用

在当今移动应用的宽范围内，高速串行接口取代并行拓扑结构。当今很多公用互连标准(如USB，PCIExpress)都是基于串行传输来实现速度，物理紧密度和链路些韧性，广泛提供给用户，如笔记本电脑显示互连、高速背板互连和呈现出的存储器结构。

尽管目标和特定环境中性能的最佳化不同，但高速串行互连都采用少量基本元件。主要的是靠采用不同信令实现，其好处包括：降低噪声发射，使信号幅度降低，从而降低所需信号功率量。

作为一个微控制器系统设计者了解有关高速串行口技术的应用特征与选择要领至关重要，值此本文将作分析说明。需要说明的是常见的HDMI／DVI连接、桌上型电脑、移动PC、服务器、存储、PC扩展卡与嵌入式系统及数据采集系统等均离不开高速串行总化线与桥接器接口。

1、解决串行高速信号传输难题HDMI切换开关产品

*随着HDMll.3标准的推出，其3.3Gbps的高速传输速率对信号传输质量形成挑战。HDMI不只局限于板卡上的信号传送，它同时更关注不同器材间的信号传送。在长距离缆线的传输上，信号质量通常都会受到衰减而变差。另外，当系统设置上需要多个信号源或多个接收终端时，串音干扰也是一个问题。通常，当DVI／HDMI信号以1．65Gbps速度通过25m长的24AWG线缆传送时，会造成15dB-16dB的信号失真，这一失真足以导致信号传送失败。针对这一问题，如美信与百利通的HDMI切换开关采用整合型均衡器(16dB)及解预强(9.5dB)技术，确保HDMI信号达到最长的传输和接收距离并减低字符串扰。

*举例应用

完全兼容HDMI 1.3应用的MAX3814电缆均衡器／驱动器,以轻松实现HDMI／DVI连接提供15dB损耗补偿并可吸收连接器反射，见图1所示。

图1

MAX3814均衡器／驱动器能够补偿电缆及电路板的信号损失，并且吸收连接器反射,以极低价格提供所有功能。这款小尺寸、5mmx 5mm器件可以直接放置在HDMI／DVI接口处，为长电缆或电路板引线提供高达15dB的损耗补偿。为了吸收连接器反射，可以选择大电流输出以便使用背向终端匹配电阻。MAX3814非常适合VGA、SVGA、XGA和UXGA计算机分辨率，以及480P、720p、1080i和1080pHDTV分辨率。完全兼容HDMI 1.3应用。

其HDMI扩展器/均衡器特征为：将28AWG HDMI电缆的数据传输离延长至36m；将FR4电路板的数据传输距离延长至2m；增加15dB(最大值)的损耗补偿裕量。

其HDMI电缆驱动器特征为：兼容于HDMI和DVI标准的输出；可选择大电流模式，以便使用吸收输出反射的终端匹配电阻；关断模式下关闭输出。

2、PCI总线始于数据采集系统的应用

外围组件互连(PCI)总线是当今使用的最为广泛的内部计算机总线之一。通常会发现在台式计算机上有3个或更多的PCI插槽。PCI总线的广泛使用使得它成为数据采集系统的首要选择。另一方面，PCI提供了高速的传输，理论带宽的速度可达1056Mbits／s。因此，那些需要高速数据流盘应用的客户可能喜欢使用PCI而不是一些其他的总线选择。如NI公司针对PCI提供了多功能的数据采集设备，并且具有多种采样速率(高达1.25MS／s)且并行采样速率高达10MS／s。PCI也提供闭锁连接器，这对于在恶劣环境下的工业应用来说是一个重要的特性。近年来出现了一些对PCI总线的改进。现在，一些PCI插槽提供32位传输，而另外一些的传输数据速率高达66MHz。甚至PCI板卡需要的电源也有所改不同，一些需要5V，而另外的则仅需要3.3V。另外一个技术标准，称为PCI-X，允许高达133MHz的传输速率。

通过保持这些设备专门针对通用信号，来保证所提供的基于PCI的数据采集设备与目前所有的改进的PCI协议兼容。此外，如NI公司，M系列下一代数据采集设备在PCI上实现了高性能的16位或18位数据采集。

2.1基于PCI的 PXl模块化仪器平台

需指出的是，传统的33M PCI并行总线正在被采用高速串行技术的PCI-Express取代，而它的最新标准支持的数据率已经到5Gb/S，一个U1的宽度仅200ps。而PXl是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，具备机械、电气与软件等多方面的专业特性。PXl(PCIextensionsforlnstrumentation)充分利用了当前最普及的台式计算机高速标准结构-PCI。PXl规范是CompactPCI规范的扩展。CompactPCI定义了封装坚固的工业版PCI总线架构，在硬件模块易于装卸的前提下提供优秀的机械整合性。

其PXI系统机箱为系统提供了坚固的模块化封装结构。按尺寸不同，机箱有4槽到18槽不等，机箱具有高性能PXI背板，它包括PCI总线，定时和触发总线(见图2所示)，并且还可以有一些专门特性，如DC电源和集成式信号调理。PXl在背板上结合了工业标准的PCI总线和测量与自动化系统专用的定时与触发特性高级及同步扩展。