USB、UART、SPI等總線速率


USBUARTSPI等總線速率

  1. USB總線

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 :理論上最高達4.8Gbps,實際中,也就是high speed 的10倍左右。

  1. UART

RS232:傳輸速率一般不超過20Kbps,速率低,抗干擾能力差,RS-232C能傳輸的最大距離不超過15m(50英尺)。

RS422:定義了一種平衡通信接口,將傳輸速率提高到10Mbps,傳輸距離延長到4000英尺(速率低於100Kbps時),並允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范,被命名為TIA/EIA-422-A標准。

RS485:增加了多點、雙向通信能力,即允許多個發送器連接到同一條總線上,同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性,擴展了總線共模范圍,后命名為TIA/EIA-485-A標准。最高傳輸速率10Mbps,抗干擾能力強,可以傳距離1.5km。

平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100Kbps速率以下,才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

  1. SPI總線

全雙工通信,傳輸速率可達幾Mbps水平,比I2C快。

  1. I2C總線

半雙工,只有2根線。數據線和時鍾線。
——–標准速度:100kbps
——–快速模式:400kbps
——–高速模式:3.4Mbps

  1. Ethernet

也就是通常的網速。

——–早期的以太網傳輸速率只有10Mbps。
——–百兆網:理論上最大100Mbps。
——–千兆網:理論上最大1Gbps。

  1. SD總線

最高能達10Mbps。

  1. SATA接口

——–SATA1.0:理論傳輸速度是150MB/s(或者1.5Gb/s),實際也就30MBps。
——–SATA2.0: 300MBps,即3Gbps。實際也就80MBps。
——–SATA3.0: 600MBps,即6Gbps。
——–eSATA:理論傳輸速度可達到1.5Gbps或3Gbps。

  1. PCI總線

——–PCI:32位,33MHz時鍾頻率,速率是33*4 = 133MBps,即1Gbps。
——– PCI 2.1:64位,66MHz時鍾頻率來說:速率是66*8 = 528MBps,即4Gbps。

  1. PCI-e

PCI Express 總線頻率 2500 MHz,這是在 100 MHz 的基准頻率通過鎖相環振盪器(Phase Lock Loop,PLL)達到的。
串行總線帶寬(MB/s) = 串行總線時鍾頻率(MHz) * 串行總線位寬(bit/8 = B) * 串行總線管線 * 編碼方式 * 每時鍾傳輸幾組數據(cycle)
——PCI Express x1 總線位寬是 1位,總線頻率 2500 MHz,串行總線管線是 1 條,每時鍾傳輸 2組數據,編碼方式為 8b/10b,它的帶寬為 476.84 MB/s,即 3814.7 Mbps。(帶寬是 PCI 的 3.75 倍。)
公式是 2500000000(Hz) * 1/8(bit) * 1(條管線) * 8/10(bit) * 2(每時鍾傳輸2組數據) = 500000000 B/s = 476.8371582 MB/s,即 3814.6972656 Mbps。
下面給出其它類型組合的帶寬。
——PCI Express x2 的帶寬為 953.68 MB/s,即 7629.4 Mbps。(此模式僅用於主板內部接口而非插槽模式)
——PCI Express x4 的帶寬為 1907.36 MB/s,即 15258.9 Mbps。
——PCI Express x8 的帶寬為 3814.72 MB/s,即 30517.8 Mbps。
——PCI Express x16 的帶寬為 7629.44 MB/s,即 61035.5 Mbps。(帶寬是 AGP 8X 的 3.75 倍。)
——PCI Express x32 的帶寬為 15258.88 MB/s,即 122071 Mbps。

  1. XGMII/XLGMII/CGMII

在以太網標准中,MAC層與PHY層之間的10Gbps/40Gbps/100Gbps速率等級所對應的接口分別為XGMII/XLGMII/CGMII,由於XGMII/XLGMII是並行總線,而且采用的是單端信號,HSTL電平,最大傳輸距離只有7cm。所以在實際應用中,XGMII/XLGMII基本上被XAUI/XLAUI替代。XAUI/XLAUI是四通道串行總線,采用的差分信號,CML邏輯傳輸,並且進行了擾碼,大大增強了信號的抗擾性能,使得信號的有效傳輸距離增加到50cm。
XAUI/XLAUI在物理結構上是一樣的,收發通道獨立,各四對差分信號線。對於XAUI總線,每對差分線上的數據速率為3.125Gbps,總數據帶寬為12.5Gbps,有效帶寬為12.5Gbps*0.8=10Gbps (因為XAUI總線數據在傳輸前進行了8B/10B變換,編碼效率為80%)。

 


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