USB

USB ,是英文Universal Serial BUS(通用串行总线)的缩写,而其中文简称为“通串线,是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

USB使用四种数据传输方式:控制传输(control)、中断传输(interrupt)、批量传输(bulk)及等时传输(isochronous)。

USB的优点

1.用户不需要扩展插卡、无须了解DIP开关设置、跳线、中断IRQ设      置、DMA 道及I/O地址细节
2.即插即用,无须重新启动计算机。
3. 传输速度快。全速:12M b/s总线速度;低速:1.5M b/s。
4. 与系统连接简单、可靠。
5. 可扩展性强,单口可连接127个外设(理论值)

USB电缆只包含4根电线:Vbus、D+、D-和GND。数据以12Mb/s的全速信号或1.5Mb/s的低速信号在D+和D-信号线上差分传

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USB接口要放在板边上,避开其他高速信号

USB差分数据信号与时钟信号保持至少50mil间距

阻抗:90欧姆

参考平面:完整地平面(最优)

USB差分数据信号阻抗要求90Ω

USB差分数据信号与时钟信号保持至少50mil间距

尽量避免高速USB信号有支路信号出现没如果无法避免时要短于200mil

USB差分信号与其他高速信号间距:微带线7h;带状线5h

USB差分数据信号尽量以完整的地平面为参考平面;

RJ45网口

 RJ45接口通常用于数据传输,最常见的应用为网卡接口。

RJ45头跟据线的排序不同的法有两种,一种是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕;另一种是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕;因此使用RJ45接头的线也有两种即:直通线、交叉线。

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靠板边放置

百兆

阻抗控制,单线阻抗50欧,差分线阻抗100欧;

两组收和发差分,1个电源一个地。

等长要求,所有差分线等长,误差10mil内;

 远离其他信号线

千兆

阻抗控制,无单线,差分阻抗100欧;

四组收和发差分,1个电源一个地。

等长要求,所有差分线等长,误差10mil内;

 万兆

万兆以太网相对于以往代表最高适用度的千兆以太网拥有着绝对的优势和特点。

其技术特色首先表现在物理层面上。万兆以太网是一种只采用全双工与光纤的技术,其物理层(PHY)和OSI模型的第一层(物理层)一致,它负责建立传输介质(光纤或铜线)和MAC层的连接,MAC层相当于OSI模型的第二层(数据链路层)。在网络的结构模型中,把PHY进一步划分为物理介质关联层(PMD)和物理代码子层(PCS)。光学转换器属于PMD层。PCS层由信息的编码方式(如64B/66B)、串行或多路复用等功能组成。

其次,万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网及千兆以太网技术,因此在用户普及率、使用方便性、网络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势。在升级到万兆以太网解决方案时,用户不必担心既有的程序或服务是否会受到影响,升级的风险非常低,同时在未来升级到40G甚至100G都将是很明显的优势。  

第三,万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽(10G)和更远的传输距离(最长传输距离可达40公里)。  

第四、在企业网中采用万兆以太网可以最好地连接企业网骨干路由器,这样大大简化了网络拓扑结构,提高网络性能。   第五、万兆以太网技术提供了更多的更新功能,大大提升QoS,具有相当的革命性,因此,能更好的满足网络安全、服务质量、链路保护等多个方面需求

JTAG

JTAG是一种用于可编程芯片下载程序用的一种接口,它通过电缆和编程器相连。

 JTAG下载程序主要用于以下器件 :FPGA、 DSP、 CPLD、ARM

 JTAG的PCB封装主要为IDC系列的封装,大小、管脚数根据电缆的情况而定,常用的是100mil间距的IDC10,也有50mil间距。

网络定义:

  •    TCK:test clk
  •    TMS:test mode select
  •    TDO: test date out
  •    TDI: test date in

以上信号都是低速信号,不需要等长处理。

JTAG一般放置在芯片的周围。

 JTAG若是有位置要求的话,一般会在板边缘。

 JTAG有弯型的接口,注意与板边缘的距离。

 JTAG信号线参考地层布线;

JTAG信号按照阻抗布线即可;

对于JTAG走线为多芯片共用时 TDI作为第一片的输入,TDO作为最后一片的输出;  TCK/TMS从第一片开始走菊花链;

1553B

1553B总线是MIL-STD-1553总线的简称,其中B就是BUS,MIL-STD-1553总线是飞机内部时分制命令/响应式多路复用数据总线。

1553B数据总线标准是20世纪70年代由美国公布的一种串行多路数据总线标准。

特点

一是实时性好,1553B总线的数据传输率为1Mbps,每条消息最多包含32个字,传输一个固定不变的消息所需时间短。数据传输速率比一般的通讯网高。

二是合理的差错控制措施和特有的方式命令,为确保数据传输的完整性,1553B采用了合理的差错控制措施――反馈重传纠错方法。

三是总线效率高, 总线形式的拓扑结构对总线效率的要求比较高,为此1553B对涉及总线效率指标的某些强制性要求如命令响应时间、消息间隔时间以及每次消息传输的最大和最小数据块的长度都有严格限制。

四是具有命令/响应以及“广播”通讯方式,BC能够以“广播”方式向所有RT发送一个时间同步消息,这样总线上的所有消息传输都由总线控制器发出的指令来控制,相关终端对指令应给予响应并执行操作。

优点

线性局域网络结构

合理的拓扑结构使得1553B总线成为航空系统或地面车辆系统中分布式设备的理想连接方式。与点对点连接 相比,它减少了所需电缆、所需空间和系统的重量。便于维护,易于增加或删除节点,提高设计灵活性。

冗余容错能力

由于其固有的双通道设计,1553B总线通过在两个通道间自动切换来获得冗余容错能力,提高可靠性。通道的自动切换对软件透明。

支持“哑”节点和“智能”节点

1553B总线支持非智能的远程终端。这种远程终端提供与传感器和激励器的连接接口。十分适合智能中央处理模块和分布式从属设备的连接

高水平的电器保障性能

由于采用了电气屏蔽和总线耦合方式,每个节点都能够安全地与网络隔离;减少了潜在的损坏计算机等设备的可能性。

良好的器件可用性

1553B总线器件的制造工艺满足了大范围温度变化以及军标的要求。器件的商品化使得1553B总线得以广泛地应用在苛刻环境的项目当中。

保证了的实时可确定性

1553B总线的命令/响应的协议方式保证了实时的可确定性。这可能是大多数系统设计者在设计使命关键系统中选择1553B总线的最主要的原因。

发展

1553B总线具有高速、灵活的特点,通信效率高,修改、扩充和维护简便。

传输速率 1M 比特/秒

半双工传输方式

传输介质有同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆等,通过变压器藕合或直接藕合方式把终端藕合到总线上去。

1553B协议最初是为空军设计的,随着1553B总线的优越性的不断体现和武器装备的升级换代,1553B协议已应用到各个兵种,在陆军和海军的武器和维护系统中已开始采用1553B总线。

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1553B总线:差分线形式                

阻抗无要求

因信号电流大,信号线需加粗

为了减少寄生电容,

信号线必须在所有电地层隔离;

IEEE1394

1995年美国电气和电子工程师学会(IEEE)制定了IEEE1394标准。

IEEE1394接口是由APPLE和TI公司开始的高速串行接口标准,Apple称之为FireWire(火线),Sony称之为i.Link,TexasInstruments称之为Lynx

IEEE1394接口有6针和4针两种类型。6角形的接口为6针,小型四角形接口则为4针。

两种接口的区别在于能否通过连线向所连接的设备供电。

6针接口中有4针是用于传输数据的信号线,另外2针是向所连接的设备供电的电源线,传送电源的两根线,它们之间的电压一般为8~40V,最大电流1.5A。

4针接口由于省去了2根电源线,因此只剩4根信号线。

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IEEE1394总线:差分线形式

阻抗:110欧姆

有完整的参考平面

差分对间无等长要求,

差分对间保持在3W间距以上。

RS232/RS422

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的,RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。

为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s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。

目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。

收、发端的数据信号是相对于信号地。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5~+15V,负电平在-5~-15V电平。当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3~+12V与-3~-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20Kbps。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3kΩ~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

1.平衡传输
  RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B。
  通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2~6V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
  接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

2.RS-422电气规定
  RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线,共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。

RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
  RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。3.RS-485电气规定
  由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。
  而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进, 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。
  RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12k,RS-422是4k;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。

RS-485与RS-422一样,其最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s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1Mb/s。
  RS-485需要2个终接电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。

RS232布局要求如客户运用9芯插头(DB9),在布局时必须将4个引脚一排靠近板框,不可倒置!

RS232:单线线形式,无阻抗。

RS422、RS485:差分线形式,无阻抗要求。

差分对间无等长要求,差分对间保持在3W间距以上.

最后修改日期:2021-01-11

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