毕业设计(论文)-高速串行通讯技术的研究.doc
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1、目录 - 1 - 目录 摘要 ABSTR ACT(英文摘要) 第一章 并行通信和串行通信1 1.1 计算机的两种数据传输方式及其特点 1 1.2 两种传输方式的现状 6 1.3 并行传输技术遭遇发展困境 7 第二章 现行几种主要高速串行通信技术10 2.1 通用串行总线 USB10 2.2 突破芯片组传输瓶颈的 LVDS 技术 12 2.3 为硬盘插上翅膀的 SATA 技术 15 2.4 让图像传输如虎添翼的 FireWire 技术 19 2.5 高速接口技术的主流-SERDES 技术20 2.6 挑战网络时代的 10G 以太网技术 26 第三章 开启信号高速传输之门的金钥匙差分技术33 3.
2、1 差分信号总概 33 3.2 差分信号为何传输速度快 34 3.3 差分信号传输的过程36 第四章 实现高速串行通信的设计方法39 目录 - 2 - 4.1 引言39 4.2 利用接口控制线来实现高速通信40 4.3 仅使用数据线时实现高速通信的方法41 第五章 高速串行通信中应注意的两个问题43 5.1 波特率误差问题 43 5.25.2 通信数据的准确性问题46 第六章 参考文献 48 第七章 致谢及声明50 目录 - 3 - 中文摘要 摘要 通信是电子技术最初得到的应用之一。今天,在光线、卫星电视、传真机、 和蜂窝电话普遍应用时代,通信系统仍处在引导电子技术发展的前沿。或许再 没有其它
3、电子分支技术更能够对人们日常生活产生深刻的影响。 信号源或信息信号可以是模拟的或数字的。数字信号与模拟信号相比,更 易于再生。与模拟电路相比,数字电路不易产生失真和干扰。因为二进制数字 电路工作在全通或全断的开关状态下才有意义,所以干扰必须足够大才能使电 路从一个状态变到另一个状态。这两种工作状态有助于信号的再生,因而能在 传输中有效地抑制噪声和其他累积干扰。然而,模拟信号不是双态信号,它的 波形有无限多个。在模拟电路中,即使很小的干扰也能导致信号产生难以接受 的失真。失真一旦产生,就无法通过放大器来去除。由于模拟信号与累积噪声 密不可分,所以不能完全再生。若采用数字技术,通过检错与纠错可获得
4、极低 的差错概率从而产生高保真信号,而模拟系统则没有类似的技术。 数字通信系统还有其他优点:数字电路比模拟电路更可靠,且其生产成本 比模拟电路低。数字硬件比模拟硬件更具有灵活性,比如微处理器、数字开关、 大规模集成(LSl)电路等;时分复用(TDM)信号比频分复用(FDM)的模拟信号更 简单:不同类型的数字信号(数据、电报、电话、电视等)在传输和交换中都被 看成是相同的信号比特信号;为方便交换,还可将数字信号以数据包 (packet)的形式进行处理。数字技术本身借助于信号处理,具有抗人为千扰和 自然干扰的能力,还能够提供加密和隐私处理。计算机与计算机之间、数字设 备或终端与计算机之间的数据通信
5、需求越来越多,这些数字终端可以通过数字 通信链路获得最好的服务。 尽管并行输人-输出方案能提供快速数据传送,并且操作简便,但要求大 量的连线是其缺点。例如,典型 8 位并行数据端口使用 8 根数据线,再加上一 或两根信息交换线和一根及其以上的地线。为每根信号线都提供一根独立的地 线返回线是相当普遍的,因此 8 位端口,通常要使用 20 芯连接导线。尽管这 种多芯导线对只有几米的短距离连接是可接受的,但对长距离连接来说则太昂 中文摘要 贵。 中文摘要 因为长距离情况下,除了多芯导线成本高之外,10 根信号线每根可能都需 要有独立的驱动和接收电路。在一部分连线是由无线电波代替(例如通过空间 卫星)
6、的情况下,每个数据位所需求的无线电频道可能彼此不同,这就难以接 受了。 替代并行数据传输的一种方法是串行系统。在串行系统中,数据各位的状 态是按顺序通过单根导线传送的。数据的每一位都分配有一个固定的时槽。在 接收端,检测出每一位的状态,并将其存储在彼此分离的触发器中,以便将数 据重新组装起来,生成并行的数据字。这种串行传送的优点是,不论所传送的 数据字的位数是多少,它只需一根信号线和一根接地返回线。而其主要缺点是 数据所能传送的速度,比并行传送要低。因为各位数据是按顺序处理的,字位 越长,传送的最高速度就变得越低。可是,对大多数应用场合而言,串行数据 流可以提供足够的数据传输率。由于数据的传送
7、只需一个通道,因此这种类型 的通信系统非常适于无线电或电话线连接。本文就介绍几种最新的高速串行通 信技术 【关键词】:高速、串行通信 英文摘要 ABSTRACT Communication was one of the first applications of electrical technology. Today, in the age of fiber optics and satellite television, facsimile machines and cellular telephones, communication systems remain at the leadi
8、ng edge of electronics. Probably no other branch of electronics has as profound an effect on peoples everyday lives. The source or information signal can be analog or digital. The primary advantage is the ease with which digital signals, compared with analog signals, are regenerated. Digital circuit
9、s are less subject to distortion and interference than analog circuits. B binary digital circuits operate in one of two states fully on or fully of - to be meanin disturbance must be large enough to change the circuit operating point from one state to the other Such two-state operation facilitates s
10、ignal regeneration and thus prevents noise and disturbances from accumulating in transmission. Analog signals, however, are not two-state s they can take an infinite variety of shapes. With analog circuits, even a small disturbance can the reproduced waveform unacceptably distorted. Once the analog
11、signal is distorted, the dis cannot be removed by amplification. Because accumulated noise is irrevocably bound to, signals, they cannot be perfectly regenerated. With digital techniques, extremely low error rates producing high signal fidelity are possible through error detection and correction but
12、 similar procedures are not available with analog. Typical Block Diagram and Transformations reliable and can be produced at a lower cost than analog circuits. Also, digital hardware lends itself to more flexible implementation than analog hardware (e.g., microprocessors, digital switching, and larg
13、e-scale integrated (LSI) circuits). The combining of digital signals using time- division multiplexing (TDM) is simpler than the combining of analog signals using frequency-division multiplexing (FDM). Different types of digital signals (data, telegraph, telephone, television) can be treated as iden
14、tical signals in transmission and switching - a bit is a bit. Also, for convenient switching, digital messages can be 英文摘要 handled in autonomous groups called packets. Digital techniques lend themselves naturally to signal processing functions that protect against interference and jamming, or that p
15、rovide encryption and privacy. Also, much data communication is from computer to computer, or from digital instruments or terminal to computer. Such digital terminations are naturally best served by digital communication links. Although a parallel input-output scheme can provide fast data transfer a
16、nd is simple in operation, it has the disadvantage of requiring a large number of interconnections. As an example a typical 8 bit parallel data port uses 8 data lines, plus one or two handshake lines and one or more ground return lines. It is fairly common practice to provide a separate ground retur
17、n line for each signal line, so an 8 bit port could typically use a 20core interconnection cable. Whilst such a multiway cable is quite acceptable for short distance links, up to perhaps a few meters, it becomes too expensive for long distance links where, in addition to the cost of the multicore ca
18、ble, separate driver and receiver circuits may be required on each of the 10 signal lines. Where part of the link is to be made via a radio link, perhaps through a space satellite, separate radio frequency channels would be required for each data bit and this becomes unacceptable. An alternative to
19、the parallel transfer of data is a serial system in which the states of the individual data bits are transmitted in sequence over a single wire link. Each bit is allocated a fixed time slot. At the receiving end the individual bit states are detected and stored in separate flip-flop stages, so that
20、the data may be reassembled to produce a parallel data word. The advantage of this serial method of transmission is that it requires only one signal wire and a ground return, irrespective of the number of bits in the data word being transmitted. The main disadvantage is that the rate at which data c
21、an be transferred is reduced in comparison with a parallel data transfer, since the bits are dealt with in sequence and the larger the number of bits in the word, the slower the maximum transfer speed becomes. For most applications however, a serial data stream can provide a perfectly adequate data
22、英文摘要 transfer rate. This type of communication system is very suitable for radio or telephone link .This article introduces some of the latest high-speed serial communications technology Key words: High Speed 、Serial Communication 第一章 并行通信和串行通信 - 1- 第一章并行通信和串行通信 1.1 计算机的两种数据传输方式及其特点 数据通信主要采用并行通信和串行通
23、信两种方式。 (1) 并行通信 并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输,各个位同时传送, 可以以字或字节为单位并行进行。传输速度快,信息率高。但它比串行通信所 用的电缆多,故常用在传输距离较短(几米至几十米) 、数据传输率较高的场 合。计算机或 PLC 各种内部总线就是以并行方式传送数据的。另外,在 PLC 底 板上,各种模块之间通过底板总线交换数据也以并行方式进行。 实现并行通信的接口就是并行接口。 并行接口可设计为只作为输入/输出 接口,也可设计为既作为输入又作为输出的接口。它可以用两种方法实现,一 种是利用同一个接口中的两个通路,一个作输入通路,一个作输出通路;另一 种使用同一
24、个双向通路,既作为输入又作为输出。连接设备接口有 PS/2,PATA,LPT 等。它有 2 个主要特点;一是同时并行传送的二进位数就是 数据宽度;二是在计算机与外设之间采用应答式的联络信号来协调双方的数据 传送操作,这种联络信号又称为握手信号。 一、简单的并行接口 简单的并行接口分 0 线握手并行接口、1 线握手并行 接口和 2 线握手并行接口等多种。 1、0 线握手并行接口 所谓 0 线握手(连络) ,即接口电路中不含协调数据传送的连络信号,这是并行接口的最简形式,它 又分输入并行接口和输出并行接口以及输入输出双向并行接口 3 种形式。 0 线握手输入接口 在输入量比较稳定的情况下(输入的状
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