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USB、UART、SPI等总线速率
电子禅石 | 2019-06-21 11:18:50    阅读:2327   发布文章
1.   USB总线

USB1.1:
——-低速模式(low speed):1.5Mbps
——-全速模式(full speed): 12Mbps
USB2.0:向下兼容。增加了高速模式,最大速率480Mbps。
——-高速模式(high speed): 25~480Mbps  
USB3.0:向下兼容。
——-super speed :理论上最高达4.8Gbps,实际中,也就是high speed 的10倍左右。

2.    UART

RS232:传输速率一般不超过20Kbps,速率低,抗干扰能力差,RS-232C能传输的最大距离不超过15m(50英尺)。

RS422:定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mbps,传输距离延长到4000英尺(速率低于100Kbps时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。

RS485:增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。最高传输速率10Mbps,抗干扰能力强,可以传距离1。5km。

平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100Kbps速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。

3.     SPI总线

全双工通信,传输速率可达几Mbps水平,比I2C快。

4.  I2C总线

半双工,只有2根线。数据线和时钟线。
——–标准速度:100kbps
——–快速模式:400kbps
——–高速模式:3.4Mbps

5.      Ethernet,也就是通常的网速。

——–早期的以太网传输速率只有10Mbps。
——–百兆网:理论上最大100Mbps。
——–千兆网:理论上最大1Gbps。

  1. SD总线:最高能达10Mbps。

  2. SATA接口:
    ——–SATA1.0:理论传输速度是150MB/s(或者1.5Gb/s),实际也就30MBps。
    ——–SATA2.0: 300MBps,即3Gbps。实际也就80MBps。
    ——–SATA3.0: 600MBps,即6Gbps。
    ——–eSATA:理论传输速度可达到1.5Gbps或3Gbps。

  3. PCI总线
    ——–PCI:32位,33MHz时钟频率,速率是33*4 = 133MBps,即1Gbps。
    ——– PCI 2.1:64位,66MHz时钟频率来说:速率是66*8 = 528MBps,即4Gbps。

  4. PCI-e:
    PCI Express 总线频率 2500 MHz,这是在 100 MHz 的基准频率通过锁相环振荡器(Phase Lock Loop,PLL)达到的。
    串行总线带宽(MB/s) = 串行总线时钟频率(MHz) * 串行总线位宽(bit/8 = B) * 串行总线管线 * 编码方式 * 每时钟传输几组数据(cycle)
    ——PCI Express x1 总线位宽是 1位,总线频率 2500 MHz,串行总线管线是 1 条,每时钟传输 2组数据,编码方式为 8b/10b,它的带宽为 476.84 MB/s,即 3814.7 Mbps。(带宽是 PCI 的 3.75 倍。)
    公式是 2500000000(Hz) * 1/8(bit) * 1(条管线) * 8/10(bit) * 2(每时钟传输2组数据) = 500000000 B/s = 476.8371582 MB/s,即 3814.6972656 Mbps。
    下面给出其它类型组合的带宽。
    ——PCI Express x2 的带宽为 953.68 MB/s,即 7629.4 Mbps。(此模式仅用于主板内部接口而非插槽模式)
    ——PCI Express x4 的带宽为 1907.36 MB/s,即 15258.9 Mbps。
    ——PCI Express x8 的带宽为 3814.72 MB/s,即 30517.8 Mbps。
    ——PCI Express x16 的带宽为 7629.44 MB/s,即 61035.5 Mbps。(带宽是 AGP 8X 的 3.75 倍。)
    ——PCI Express x32 的带宽为 15258.88 MB/s,即 122071 Mbps。

  5. XGMII/XLGMII/CGMII
    在以太网标准中,MAC层与PHY层之间的10Gbps/40Gbps/100Gbps速率等级所对应的接口分别为XGMII/XLGMII/CGMII,由于XGMII/XLGMII是并行总线,而且采用的是单端信号,HSTL电平,最大传输距离只有7cm。所以在实际应用中,XGMII/XLGMII基本上被XAUI/XLAUI替代。XAUI/XLAUI是四通道串行总线,采用的差分信号,CML逻辑传输,并且进行了扰码,大大增强了信号的抗扰性能,使得信号的有效传输距离增加到50cm。
       XAUI/XLAUI在物理结构上是一样的,收发通道独立,各四对差分信号线。对于XAUI总线,每对差分线上的数据速率为3.125Gbps,总数据带宽为12.5Gbps,有效带宽为12.5Gbps*0.8=10Gbps (因为XAUI总线数据在传输前进行了8B/10B变换,编码效率为80%)。

    对于XLAUI总线,每对差分线上的数据速率为10.3125Gbps,总数据带宽为41.25Gbps,有效带宽为41.25Gbps*(64/66)=40Gbps(因为XLAUI总线数据在传输前进行了64B/66B变换,编码效率为96.97%)。


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