为什么需要这么多接口?
硬件十万个为什么 2024-06-20

在硬件设计中存在多种接口类型,是因为不同接口有不同的特性和应用场景,以满足不同系统的需求。

各种接口分类并总结它们的用途、特性以及随着时代发展和技术进步所达到的速率变化。此外,我们还将简要讨论技术演进对这些接口发展的影响。

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串行低速通信总线和接口


  1. I2C(Inter-Integrated Circuit)

    1. 用途:传感器接口、芯片间通信、低速外围设备

    2. 特性:双线制、半双工、多主多从

    3. 速率发展:100 kbps(标准模式)、400 kbps(快速模式)、1 Mbps(高速模式)

      I2C

  2. SPI(Serial Peripheral Interface)

    1. 用途:闪存、显示器、高速数据传输

    2. 特性:四线制、高速、全双工、主从架构

    3. 速率发展:数Mbps到数十Mbps

      SPI

  3. CAN总线(Controller Area Network)

    1. 用途:汽车电子、工业自动化

    2. 特性:可靠、抗干扰、实时性好

    3. 速率发展:125 kbps到1 Mbps(CAN),CAN FD达到5 Mbps

      CAN

  4. LPC(Low Pin Count)

    1. 用途:低速外围设备连接

    2. 特性:低引脚数、串行传输

    3. 速率发展:33 MHz(最大)

  5. 串口(UART):

        1. 用途:调试、配置、低速数据传输

        2. 特性:简单、低速、全双工

        3. 速率发展:初期几百bps到几Mbps

          说说串口


    1、 TTL UART(Transistor-Transistor Logic)

    概述:TTL电平信号用于微控制器和其他嵌入式系统之间的短距离通信。

    电气特性

    电压范围:0V至5V(5V TTL),或0V至3.3V(3.3V TTL)。

    信号类型:单端信号。

    最大传输距离:通常小于1米。

    最大传输速率:可以达到数百kbps至数Mbps。

    连接器

    常用连接器:无固定标准,通常直接通过引脚或排针连接。

    应用场景

    嵌入式系统、微控制器之间的通信,如Arduino、Raspberry Pi等开发板。

    优缺点

    优点:简单、成本低。

    缺点:抗干扰能力差,传输距离短。

    2、RS232

    概述:RS232(Recommended Standard 232)是最早定义的串行通信标准之一,用于计算机和外设之间的通信。

    电气特性

  • 电压范围:信号电压范围从+3V至+15V(逻辑"0")和-3V至-15V(逻辑"1")。

  • 信号类型:单端信号。

  • 最大传输距离:15米(50英尺)。

  • 最大传输速率:20 kbps(传统标准),现代设备常支持更高速率(如115200 bps)。

连接器

  • 常用连接器:DB9、DB25。

应用场景

  • 早期的计算机与外设连接,如鼠标、调制解调器、打印机等。

优缺点

  • 优点:简单、广泛支持。

  • 缺点:抗干扰能力差,电缆长度和速率有限。


3. RS485

概述:RS485(Recommended Standard 485)是一种适合长距离和多点通信的差分串行通信标准。

电气特性

  • 电压范围:信号电压范围通常在+5V和-5V之间。

  • 信号类型:差分信号。

  • 最大传输距离:约1200米。

  • 最大传输速率:10 Mbps(短距离),100 kbps(长距离)。

连接器

  • 常用连接器:通常无固定标准,常见的有端子排、DB9等。

应用场景

  • 工业控制、自动化系统、楼宇管理系统等多点通信场合。

优缺点

  • 优点:抗干扰能力强、传输距离长、多点通信(多达32个节点)。

  • 缺点:复杂度较高,需要终端匹配电阻。

4. RS422

概述:RS422(Recommended Standard 422)是一种适合长距离和高数据速率的差分串行通信标准。

电气特性

  • 电压范围:信号电压范围通常在+5V和-5V之间。

  • 信号类型:差分信号。

  • 最大传输距离:约1200米。

  • 最大传输速率:10 Mbps(短距离),100 kbps(长距离)。

连接器

  • 常用连接器:通常无固定标准,常见的有端子排、DB9等。

应用场景

  • 高速长距离通信,工业自动化系统、测控系统等。

优缺点

  • 优点:抗干扰能力强、传输距离长。

  • 缺点:点对点或一主多从通信,不支持多主多从。

5. RS423

概述:RS423(Recommended Standard 423)是一种单端的串行通信标准,类似于RS232,但提供更高的传输速率和距离。

电气特性

  • 电压范围:信号电压范围通常在+3V至+12V(逻辑"0")和-3V至-12V(逻辑"1")。

  • 信号类型:单端信号。

  • 最大传输距离:约1200米。

  • 最大传输速率:100 kbps。

连接器

  • 常用连接器:通常无固定标准,常见的有端子排、DB9等。

应用场景

  • 需要较长距离的单端通信场合。

优缺点

  • 优点:较长的传输距离。

  • 缺点:抗干扰能力一般,应用较少。


视频显示接口

视频接口及其特性

  1. VGA(Video Graphics Array)

  • 特性:模拟信号,D-Sub 15针连接器,支持多种分辨率

  • 应用场景:旧式显示器、投影仪

  • 速率发展:最大分辨率2048x1536,刷新率和带宽根据分辨率不同而变化

  • DVI(Digital Visual Interface)

    • 特性:数字和模拟信号,支持HDCP,DVI-I、DVI-D、DVI-A三种形式

    • 应用场景:显示器、投影仪

    • 速率发展:最大带宽4.95 Gbps(单通道),9.9 Gbps(双通道),最高分辨率2560x1600

  • HDMI(High-Definition Multimedia Interface)

    • HDMI 1.0:4.95 Gbps,1080p

    • HDMI 1.3:10.2 Gbps,1440p,Deep Color

    • HDMI 2.0:18 Gbps,4K@60Hz,HDR

    • HDMI 2.1:48 Gbps,8K@60Hz,4K@120Hz,Dynamic HDR

    • 特性:数字信号,音视频传输,CEC控制,支持HDCP

    • 应用场景:电视、显示器、投影仪、游戏机

    • 速率发展

  • DisplayPort

    • DisplayPort 1.1:8.64 Gbps,4K@30Hz

    • DisplayPort 1.2:17.28 Gbps,4K@60Hz

    • DisplayPort 1.3:32.4 Gbps,5K@60Hz

    • DisplayPort 1.4:32.4 Gbps,8K@60Hz(压缩)

    • DisplayPort 2.0:80 Gbps,16K@60Hz,8K@120Hz

    • 特性:数字信号,支持多流传输(MST),音视频传输,高带宽

    • 应用场景:显示器、笔记本电脑、显卡

    • 速率发展

  • Mini DisplayPort

    • 特性:与DisplayPort兼容,迷你接口

    • 应用场景:苹果设备(如MacBook),部分Windows笔记本

    • 速率发展:与DisplayPort一致

  • Thunderbolt

    • Thunderbolt 1:10 Gbps

    • Thunderbolt 2:20 Gbps

    • Thunderbolt 3:40 Gbps,支持USB-C

    • Thunderbolt 4:40 Gbps,增强的协议支持

    • 特性:综合数据、视频、音频和电力传输,基于PCIe和DisplayPort协议

    • 应用场景:高性能外设连接,显示器

    • 速率发展

  • USB-C(Alt Mode)

    • 特性:多功能接口,支持音视频传输,通过Alt Mode支持DisplayPort、HDMI

    • 应用场景:现代笔记本电脑、平板电脑、智能手机

    • 速率发展:取决于所支持的具体协议,如USB 3.2(20 Gbps)、Thunderbolt 3/4(40 Gbps)

  • S-Video(Separate Video)

    • 特性:模拟信号,Y/C分离,4针接口

    • 应用场景:旧式电视、录像机、投影仪

    • 速率发展:最大分辨率480i或576i

  • Component Video(分量视频)

    • 特性:模拟信号,Y/Pb/Pr三路信号分离

    • 应用场景:DVD播放器、旧式电视

    • 速率发展:最大分辨率1080p

  • Composite Video(复合视频)

    • 特性:模拟信号,单路RCA连接

    • 应用场景:旧式电视、录像机

    • 速率发展:最大分辨率480i或576i

  • MIPI DSI(Mobile Industry Processor Interface - Display Serial Interface)

    • 特性:低功耗、高速串行接口,适用于移动设备

    • 应用场景:智能手机、平板电脑

    • 速率发展:最大可达数Gbps,具体取决于实现和配置

  • DVP(Digital Video Port)

    • 特性:并行接口,专为图像传感器设计

    • 应用场景:摄像头模块、图像处理设备

    • 速率发展:取决于具体实现,通常数百Mbps


    摄像头视频接口及其特性

    1. MIPI CSI(Camera Serial Interface)

    • 特性:低功耗、高速串行接口,适用于移动设备,支持多种数据格式(如RAW、YUV、JPEG)

    • 应用场景:智能手机、平板电脑、单板计算机

    • 速率发展:CSI-2常见速率为每对通道1 Gbps到2.5 Gbps,CSI-3速率更高,每对通道可达数Gbps

  • DVP(Digital Video Port)

    • 特性:并行接口,通常为8位或16位,适用于低成本、低功耗设备

    • 应用场景:嵌入式系统、图像处理设备

    • 速率发展:速率通常为几十到几百Mbps

  • USB(Universal Serial Bus)

    • 特性:通用性强,即插即用,广泛兼容

    • 应用场景:电脑摄像头、外接摄像头、工业相机

    • 速率发展:USB 2.0(480 Mbps)、USB 3.0(5 Gbps)、USB 3.1(10 Gbps)

  • Ethernet/IP(以太网)

    • 特性:长距离传输,支持POE(Power over Ethernet),高带宽,网络视频传输

    • 应用场景:安防摄像头、工业相机、IP摄像头

    • 速率发展:10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps、10 Gbps

  • HD-SDI(High Definition Serial Digital Interface)

    • 特性:专业视频传输,低延迟,长距离

    • 应用场景:广播摄像机、专业视频设备

    • 速率发展:1.485 Gbps(HD-SDI),2.970 Gbps(3G-SDI)

  • Camera Link

    • 特性:并行接口,高带宽,低延迟,专业图像传输

    • 应用场景:工业相机、机器视觉

    • 速率发展:数百Mbps到数Gbps,最高可达6.8 Gbps(Camera Link Full)

  • CoaXPress

    • 特性:高速串行接口,长距离传输,支持热插拔

    • 应用场景:工业相机、机器视觉

    • 速率发展:单通道最高6.25 Gbps,多通道可叠加

  • GigE Vision

    • 特性:基于以太网,长距离传输,支持高带宽

    • 应用场景:工业相机、机器视觉

    • 速率发展:1 Gbps(GigE),10 Gbps(10GigE)

  • FireWire(IEEE 1394)

    • 特性:高速数据传输,支持多设备连接

    • 应用场景:工业相机、专业摄像机

    • 速率发展:400 Mbps(IEEE 1394a)、800 Mbps(IEEE 1394b)

  • CSI-2 over C-PHY

    • 特性:类似MIPI CSI-2,但使用C-PHY物理层,更高的传输速率

    • 应用场景:高端智能手机、高分辨率摄像头

    • 速率发展:每条链路最高可达17.1 Gbps


    存储器接口

    易失性存储器接口

    1. SRAM(Static RAM)

      1. 特性:数据不需要刷新,速度快,功耗低,结构简单

      2. 应用场景:高速缓存(Cache)、嵌入式系统

      3. 速率发展:通常在数百MHz至数GHz之间

    2. SSRAM(Synchronous SRAM)

      1. 特性:同步时钟信号,更高速度和效率

      2. 应用场景:高速缓存、网络设备

      3. 速率发展:数百MHz

    3. DRAM(Dynamic RAM)

      1. 特性:需要周期性刷新,密度高,成本低

      2. 应用场景:主存储器、图形内存

      3. 速率发展:数百MHz

    4. SDRAM(Synchronous DRAM)

      1. 特性:同步时钟信号,提高了数据传输效率

      2. 应用场景:主存储器、图形内存

      3. 速率发展:100 MHz至200 MHz

    5. DDR(Double Data Rate SDRAM)

      1. 特性:每个时钟周期传输双倍数据

      2. 应用场景:主存储器

      3. 速率发展:DDR(200-400 Mbps)、DDR2(400-1066 Mbps)、DDR3(800-2133 Mbps)、DDR4(1600-3200 Mbps)、DDR5(3200-6400 Mbps)

    6. LPDDR(Low Power DDR)

      1. 特性:低功耗,适用于移动设备

      2. 应用场景:智能手机、平板电脑

      3. 速率发展:LPDDR(100-266 Mbps)、LPDDR2(400-1066 Mbps)、LPDDR3(800-2133 Mbps)、LPDDR4(1600-4266 Mbps)、LPDDR5(3200-6400 Mbps)

    7. QDR(Quad Data Rate SRAM)

      1. 特性:每个时钟周期四倍数据传输

      2. 应用场景:网络设备、高速缓存

      3. 速率发展:数百MHz至数GHz

    8. GDDR(Graphics DDR)

      1. 特性:高带宽,专为图形处理器设计

      2. 应用场景:显卡、游戏机

      3. 速率发展:GDDR2(400-1000 Mbps)、GDDR3(800-1600 Mbps)、GDDR4(1600-3600 Mbps)、GDDR5(3600-8000 Mbps)、GDDR5X(8000-14000 Mbps)、GDDR6(12000-16000 Mbps)

    9. HBM(High Bandwidth Memory)

      1. 特性:高带宽、低功耗、3D堆叠架构

      2. 应用场景:高性能计算、显卡

      3. 速率发展:HBM(128 GB/s)、HBM2(256 GB/s)、HBM3(819 GB/s)

    10. eDRAM(Embedded DRAM)

      1. 特性:嵌入在芯片内,提高速度和减少延迟

      2. 应用场景:处理器缓存、高性能计算

      3. 速率发展:依赖具体工艺和设计

    11. Wide I/O

      1. 特性:宽总线接口,低功耗、高带宽

      2. 应用场景:移动设备、嵌入式系统

      3. 速率发展:数百Mbps至数Gbps


    非易失性存储接口及其特性

    1. eMMC(embedded MultiMediaCard)

    • 特性:集成控制器,易于集成

    • 应用场景:智能手机、平板电脑

    • 速率发展:MMC标准达到HS400(400MB/s)

  • UFS(Universal Flash Storage)

    • 特性:高性能、低功耗、全双工

    • 应用场景:智能手机、高端存储设备

    • 速率发展:UFS 2.0(300MB/s)、UFS 3.0(1450MB/s)、UFS 3.1(2900MB/s)、UFS 4.0(4200MB/s)

  • SATA(Serial ATA)

    • 特性:串行传输、热插拔

    • 应用场景:HDD、SSD

    • 速率发展:SATA I(1.5 Gbps)、SATA II(3 Gbps)、SATA III(6 Gbps)

  • SAS(Serial Attached SCSI)

    • 特性:高性能、高可靠性、点对点连接

    • 应用场景:企业级存储设备、服务器

    • 速率发展:SAS 1.0(3 Gbps)、SAS 2.0(6 Gbps)、SAS 3.0(12 Gbps)、SAS 4.0(22.5 Gbps)

  • PCIe(PCI Express)

    • 特性:高带宽、低延迟、可扩展

    • 应用场景:NVMe SSD、显卡、网络设备

    • 速率发展:PCIe 1.0(2.5 GT/s)、PCIe 2.0(5 GT/s)、PCIe 3.0(8 GT/s)、PCIe 4.0(16 GT/s)、PCIe 5.0(32 GT/s)、PCIe 6.0(64 GT/s)

  • NVMe(Non-Volatile Memory Express)

    • 特性:专为NAND闪存设计的高性能接口,低延迟

    • 应用场景:高性能SSD

    • 速率发展:依赖于PCIe标准,PCIe 4.0可达7000MB/s,PCIe 5.0预计可达14000MB/s

  • CFast(CompactFlash Fast)

    • 特性:基于SATA接口的高性能存储卡

    • 应用场景:专业摄影、视频设备

    • 速率发展:SATA III(6 Gbps)

  • XQD

    • 特性:基于PCIe接口,高性能

    • 应用场景:专业摄影、视频设备

    • 速率发展:1 Gbps以上

  • CFexpress

    • 特性:基于PCIe和NVMe,下一代高性能存储卡

    • 应用场景:专业摄影、视频设备

    • 速率发展:PCIe 3.0、PCIe 4.0(理论速度达到4 GB/s及以上)

  • SD(Secure Digital)microSD

    • 特性:广泛应用于消费电子,便携性好

    • 应用场景:相机、智能手机、嵌入式设备

    • 速率发展:SD(25 MB/s)、UHS-I(104 MB/s)、UHS-II(312 MB/s)、UHS-III(624 MB/s)

  • Optane(基于3D XPoint技术)

    • 特性:介于DRAM和NAND Flash之间,高耐久性、低延迟

    • 应用场景:高性能计算、缓存加速

    • 速率发展:依赖于PCIe和NVMe标准,速度可达数GB/s


    各种以太网接口

    PHY层

    1. 10BASE-T

    • 特性:使用双绞线电缆,最大传输距离100米,基于CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)

    • 应用场景:局域网(LAN)

    • 速率:10 Mbps

  • 100BASE-TX(Fast Ethernet)

    • 特性:使用双绞线电缆,最大传输距离100米,向后兼容10BASE-T

    • 应用场景:局域网、办公网络

    • 速率:100 Mbps

  • 1000BASE-T(Gigabit Ethernet)

    • 特性:使用Cat 5e或更高标准的双绞线电缆,最大传输距离100米,支持全双工模式

    • 应用场景:企业网络、高速局域网

    • 速率:1 Gbps

  • 2.5GBASE-T

    • 特性:使用Cat 5e或Cat 6双绞线电缆,最大传输距离100米,为1 Gbps和10 Gbps之间的中间速率提供升级路径

    • 应用场景:企业网络、Wi-Fi 6接入点

    • 速率:2.5 Gbps

  • 5GBASE-T

    • 特性:使用Cat 5e或Cat 6双绞线电缆,最大传输距离100米,兼容较旧的布线基础设施

    • 应用场景:企业网络、高速Wi-Fi接入点

    • 速率:5 Gbps

  • 10GBASE-T

    • 特性:使用Cat 6a或更高标准的双绞线电缆,最大传输距离100米,支持全双工模式

    • 应用场景:数据中心、服务器、存储网络

    • 速率:10 Gbps

  • 25GBASE-T

    • 特性:使用Cat 8双绞线电缆,主要用于短距离高速连接

    • 应用场景:数据中心、高速服务器连接

    • 速率:25 Gbps

  • 40GBASE-T

    • 特性:使用Cat 8双绞线电缆,主要用于短距离高速连接

    • 应用场景:数据中心、高速服务器连接

    • 速率:40 Gbps

  • 100GBASE-T

    • 特性:仍在开发和标准化过程中,旨在提供更高带宽的铜缆解决方案

    • 应用场景:高性能计算、数据中心

    • 速率:100 Gbps(预期)

  • 100BASE-FX

    • 特性:使用多模光纤,最大传输距离2公里,适用于长距离传输

    • 应用场景:园区网络、光纤到桌面(FTTD)

    • 速率:100 Mbps

  • 1000BASE-SX

    • 特性:使用多模光纤,最大传输距离550米,适用于短距离高速传输

    • 应用场景:局域网、数据中心

    • 速率:1 Gbps

  • 1000BASE-LX

    • 特性:使用单模光纤,最大传输距离10公里,适用于长距离传输

    • 应用场景:广域网(WAN)、城域网(MAN)

    • 速率:1 Gbps

  • 10GBASE-SR

    • 特性:使用多模光纤,最大传输距离400米,适用于数据中心内部连接

    • 应用场景:数据中心、高速局域网

    • 速率:10 Gbps

  • 10GBASE-LR

    • 特性:使用单模光纤,最大传输距离10公里,适用于长距离传输

    • 应用场景:城域网、广域网

    • 速率:10 Gbps

  • 40GBASE-SR4

    • 特性:使用多模光纤,最大传输距离100米,采用并行传输技术

    • 应用场景:数据中心、高速局域网

    • 速率:40 Gbps

  • 40GBASE-LR4

    • 特性:使用单模光纤,最大传输距离10公里,适用于长距离传输

    • 应用场景:城域网、广域网

    • 速率:40 Gbps

  • 100GBASE-SR10

    • 特性:使用多模光纤,最大传输距离100米,采用10通道并行传输

    • 应用场景:数据中心、高速局域网

    • 速率:100 Gbps

  • 100GBASE-LR4

    • 特性:使用单模光纤,最大传输距离10公里,采用4通道并行传输

    • 应用场景:城域网、广域网

    • 速率:100 Gbps


    MAC层接口

    1. MII(Media Independent Interface)

    • 特性:定义了MAC与PHY(物理层)之间的接口,支持10 Mbps和100 Mbps以太网

    • 数据线:16根数据线(4位发送数据线TXD0-3,4位接收数据线RXD0-3),另外还有时钟线和控制线

    • 应用场景:早期的以太网设备、工业控制

  • RMII(Reduced Media Independent Interface)

    • 特性:MII的简化版本,使用更少的引脚,支持10 Mbps和100 Mbps以太网

    • 数据线:7根数据线(2位发送数据线TXD0-1,2位接收数据线RXD0-1),共用的时钟线和控制线

    • 应用场景:空间受限的嵌入式系统、工业设备

  • GMII(Gigabit Media Independent Interface)

    • 特性:扩展了MII接口,支持1 Gbps以太网

    • 数据线:24根数据线(8位发送数据线TXD0-7,8位接收数据线RXD0-7),另外还有时钟线和控制线

    • 应用场景:千兆以太网设备、高速网络设备

  • RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)

    • 特性:GMII的简化版本,使用更少的引脚,支持1 Gbps以太网

    • 数据线:12根数据线(4位发送数据线TXD0-3,4位接收数据线RXD0-3),双倍数据率,少了时钟线和控制线

    • 应用场景:高密度集成的嵌入式系统、网络设备

  • XGMII(10 Gigabit Media Independent Interface)

    • 特性:支持10 Gbps以太网,提供高带宽传输

    • 数据线:32位发送数据线(TXD0-31),32位接收数据线(RXD0-31),双倍数据率,还有控制线

    • 应用场景:10 Gbps以太网设备、数据中心、高速路由器和交换机

  • SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface)

    • 特性:串行接口,减少引脚数,支持1 Gbps以太网,兼容千兆以太网标准

    • 数据线:4根数据线(1位发送数据线TX,1位接收数据线RX),另外有时钟和控制线

    • 应用场景:高速网络设备、小型化设备

  • QSGMII(Quad Serial Gigabit Media Independent Interface)

    • 特性:四倍速的SGMII,支持4个千兆以太网通道的串行接口

    • 数据线:与SGMII相同的引脚数,支持4个通道

    • 应用场景:多端口网络设备、企业级交换机和路由器

  • XAUI(10 Gigabit Attachment Unit Interface)

    • 特性:用于10 Gbps以太网的高性能接口,4通道,每通道3.125 Gbps

    • 数据线:每个通道4根数据线,支持高带宽传输

    • 应用场景:10 Gbps以太网设备、数据中心、高速网络交换机和路由器

  • SFI(Serial Interface for 10 Gigabit Ethernet)

    • 特性:用于10 Gbps以太网的串行接口,单通道,高速

    • 数据线:1对差分信号线(TX+/-,RX+/-)

    • 应用场景:10 Gbps以太网设备、数据中心、高速网络交换机和路由器


    高速接口

    1. PCI (Peripheral Component Interconnect)

      1. 特性:并行总线接口,支持即插即用

      2. 数据速率:33 MHz 时钟频率,带宽133 MB/s

      3. 应用场景:早期的PC和工作站扩展卡

    2. PCI-X (PCI eXtended)

      1. 特性:PCI的扩展版本,提供更高带宽

      2. 数据速率:最高可达133 MHz,带宽1.06 GB/s

      3. 应用场景:服务器、高性能工作站

    3. PCIe (PCI Express)

      1. 特性:串行总线接口,点对点架构,支持高带宽和低延迟

      2. 数据速率:每通道带宽从250 MB/s(PCIe 1.0)到近2 GB/s(PCIe 5.0),通道可叠加(x1、x4、x8、x16)

      3. 应用场景:现代PC、服务器、存储设备、网络设备

    4. VMEbus (Versa Module Europa)

      1. 特性:并行总线接口,广泛用于工业和军事应用

      2. 数据速率:最高40 MB/s(VME64x)

      3. 应用场景:工业控制、嵌入式系统、军事设备

    5. VXS (VME Switched Serial)

      1. 特性:VMEbus的扩展版本,增加了高速串行交换能力

      2. 数据速率:每通道高达3.125 Gbps

      3. 应用场景:高性能计算、数据采集系统

    6. VPX (VITA 46)

      1. 特性:支持高速串行通信,增强的机械和电气规范,适用于苛刻环境

      2. 数据速率:支持多达6.25 Gbps的高速串行接口

      3. 应用场景:国防、航空、工业控制

    7. SAS (Serial Attached SCSI)

      1. 特性:串行接口,专为存储设备设计

      2. 数据速率:6 Gbps、12 Gbps

      3. 应用场景:企业级存储、服务器

    8. SATA (Serial ATA)

      1. 特性:串行接口,广泛用于PC和消费电子

      2. 数据速率:6 Gbps

      3. 应用场景:个人计算机、笔记本、消费级存储设备

    9. RapidIO(Rapid Input/Output)是一种高性能的串行互联接口标准,专门设计用于连接处理器、协处理器、存储器和其他外围设备,以实现高带宽、低延迟的数据传输。以下是关于RapidIO接口的详细信息:

      1. 点对点架构:每个设备通过单独的通道与另一个设备连接,避免了总线冲突和抢占。

      2. 支持多级拓扑:允许构建复杂的网络拓扑结构,例如星型、树状和网状拓扑。

      3. 数据速率:通常从1.25 Gbps到25 Gbps不等,支持双工数据传输。

      4. 低延迟:具有较低的传输延迟,适合需要实时数据处理的应用。


    USB 接口

    USB接口原本就是电脑外设,因为其优势,被广泛应用。

    1. 连接方式

    • 插拔式接口:支持热插拔,即插即用,无需关闭电源或重新启动设备。

    • 点对点连接:USB设备通过主机控制器(通常是计算机或其他主设备)直接连接,形成点对点通信链路。

  • 速率和版本

    • 数据速率:USB接口的数据传输速率从最初的1.5 Mbps(USB 1.0 / 1.1)到10 Gbps(USB 3.2 Gen 2x2)不等。

    • USB版本:主要版本包括USB 1.x、USB 2.0、USB 3.x以及USB4,每个版本都提供了不同的速率和特性支持。

  • 电源供应

    • 电源输出:USB接口不仅传输数据,还可以提供电力供应给连接的设备,例如充电手机、外部硬盘等。

    • 标准电流:通常USB接口提供5V的电压,最大电流取决于USB版本和连接设备的充电需求。

  • 协议支持

    • 通信协议:USB支持多种通信协议,包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输,以满足不同应用的需求。

    • 设备类别:USB定义了多种设备类别,如存储设备(U盘、外接硬盘)、键盘、鼠标、音频设备、打印机、摄像头等。

  • 物理接口

    • 连接器类型:常见的USB连接器包括Type-A(矩形插头,用于主机端)、Type-B(方形插头,用于设备端)、Micro-USB、Mini-USB、USB-C等。

    • 机械特性:不同的连接器设计适应了各种设备的物理尺寸和使用场景。

  • 应用领域

    • 个人电脑:连接鼠标、键盘、打印机、摄像头等外设。

    • 消费电子:手机、平板电脑、数字相机、音频设备等。

    • 工业自动化:连接传感器、控制器、数据采集设备等。

    • 医疗设备:医疗传感器、诊断设备等。


    总体而言,接口种类的多样化和速率的提升是技术进步和多样化应用需求的结果。现代系统设计必须在性能、功耗、成本和兼容性之间取得平衡,以满足各种不同应用场景的需求。

    下载各种接口协议,可以到硬十网站下载:

    • 目前相关的接口规范协议已经上传到《硬十课堂》

    • 需要下载协议的,请点击阅读原文,或者通过公众号菜单进去《硬十课堂》


    • DDR

      • DDR5_JESD79-5

      • GDDR4 Specific SGRAM Functions

      • DDR4_JESD79-4

      • DDR3_JESD79-3E

      • DDR2_JESD79-2C

    • PCI & PCIe

      • PCI_Express_Base_5.0r1.0-2019-05-22

      • PCI_Express_Base_4.0

      • PCI_Express_V2.0

      • PCI_Express_V1.1

      • PCI_V3.0

      • PCI_V2.3

      • PCI_V2.2

    • SPI

      • SPI_V4.0.1

      • SPI_V3.0.6

    • USB

      • USB Type-C Specification Release 1.4

      • Enhanced Host Controller Interface Specification for Universal Serial Bus

      • USB_V3.0

      • USB_V2.0

    • 以太网

      • JESD204B_serdes

      • SGMII

      • RMII

      • RGMII

    • I2C

      • PMBUS1.3Part1

      • PMBUS1.3Part2

      • PMBUS1.3Part3

      • PMBUS

      • SMBUS2.0

      • I2C_V2.1中文

      • I2C_V2.1

      • I2C_V5.0

    • RapidIO

      • RapidIO 3.1

      • RapidIO4.0

      • RapidIO1.2

    • CAN

      • CAN Specification 2.0, AD

      • CAN Specification 2.0, Part B

      • CAN Specification 2.0, Part A

    • HDMI

      • HDCP Specification Rev1_2

      • HDCP on HDMI Specification Rev2_2_Final1

      • HDMI_Spec_1.3_GM1

    • JTAG

      • IEEE_1149.1_JTAG

    • LPC

      • LPC_V1.1

    • SAS

      • SAS2

    • I2S

      • I2S

    • MIPI

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      • MIPI_D-PHY_specification_v1-2

      • MIPI_D-PHY_specification_v1-1

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