eng
Производительность системы зависит от скорости обмена данными между входящими в нее устройствами. В последнее время для повышения скорости обмена все чаще используют быстродействующие интерфейсы, поддерживающие дифференциальный метод передачи с использованием сигналов низкого уровня (Low-Voltage Differential Signaling – LVDS) и многоточечный двунаправленный способ обмена информацией (Multipoint-LVDS – M-LVDS). Эти методы позволяют организовать сверхскоростной обмен между микросхемами на печатной плате и установить эффективное взаимодействие между блоками и стойками. Кроме того, применение таких методов обеспечивает значительное уменьшение числа соединительных проводников и габаритов разъемов при увеличении надежности и снижении стоимости всего комплекса.
Существуют различные варианты обмена данными между устройствами (рис.1). Простейший из них, как следует из названия, Simplex (точка-точка) позволяет передавать информацию только в одну сторону и только одному приемнику. На приемной стороне тракта передачи обязательно наличие согласующего резистора (терминатора). Вариант Multidrop предполагает применение одного передатчика и нескольких приемников, каждый из которых располагается рядом с основной линией передачи. И в этом случае необходим только один резистор для устранения отраженных сигналов. Полудуплексный режим позволяет организовать двухсторонний обмен данными, но с разделением во времени, т. е. в любой момент времени информация передается только в одном направлении (отсюда и приставка "полу-"). В полудуплексном режиме обмен точка-точка происходит только между двумя устройствами. При многоточечном полудуплексном режиме (half-duplex multipoint) двухсторонний обмен возможен между любыми устройствами, но опять же с условием временного разделения потоков информации. В этом случае терминальные резисторы должны быть установлены на обеих сторонах основного канала передачи и приема.
Основное назначение любого последовательного интерфейса – "сворачивание" параллельного кода в скоростной последовательный канал и "разворачивание" последовательного кода в параллельный на приемной стороне. Каждый тип интерфейса, как видно из кривых соотношения скорости обмена и допустимого расстояния (рис.2), имеет свою нишу и предназначен для определенных областей применения. При расстояниях до 30 м и скоростях передачи менее 50 Мбит/с обычно используют интерфейсы стандартов TIA/EIA-422 (RS-422, multidrop) и TIA/EIA-485 (RS-485, multipoint). Их положительные качества – выходные дифференциальные сигналы высокого уровня, наличие чувствительных приемников, работоспособность при уровнях помех до 7 В – гарантируют эффективный обмен данными между удаленным оборудованием. Передачу и прием со скоростью около 10 Гбит/с обеспечивают микросхемы типа ECL или PECL (положительная эмиттерно-связанная логика). Однако при этом высокая скорость обмена достигается за счет роста стоимости и существенного увеличения потребляемой мощности. А экономичность интерфейса имеет немаловажное значение. Вот почему при скоростях передачи выше 50 Мбит/с, а также в устройствах, где важно низкое потребление энергии, применяют LVDS- или M-LVDS-интерфейсы, занимающие лидирующие позиции по этому параметру (рис.3). Благодаря токовому выходу оконечного каскада (рис.4) потребляемая мощность интерфейсов этого типа практически не зависит от скорости передачи информации. К тому же, LVDS- или M-LVDS-интерфейсы, как видно из рис.2, работоспособны при самых низких значениях напряжения питания. Работа с сигналами низкого уровня и дифференциальная схема передачи существенно облегчают решение проблемы электромагнитной совместимости, что добавляет очки в пользу LVDS-и M-LVDS-интерфейсов. Эти достоинства особенно важны для автономных и портативных устройств.
Обширную номенклатуру микросхем LVDS-интерфейсов предлагает фирма Texas Instruments (рис.5). Они поддерживают скорость обмена данными до 2 Мбит/c. Но, подобно спортивному скоростному автомобилю, которому необходима специальная трасса, эти интерфейсы для обеспечения сверхвысоких скоростей обмена требуют тщательного проектирования всего тракта передачи и приема.
LVDS-интерфейсы (один передатчик – несколько приемников, стандарт TIA/EIA-644) не позволяют, подобно интерфейсам
RS-485 (стандарт TIA/EIA-485), напрямую организовывать двунаправленный многоточечный обмен. Для поддержки многоточечного полудуплексного режима "несколько передатчиков – несколько приемников на одной шине" фирмами Texas Instruments и National Semiconductor создан многоточечный M-LVDS-интерфейс (стандарт TIA/EIA-899-2001), с помощью которого возможен двухсторонний обмен данными. M-LVDS-интерфейс – это высокоскоростной экономичный многоточечный интерфейс стандарта RS-485, позволяющий создавать сеть, содержащую до 32 узлов, со скоростью обмена до 500 Мбит/c.
Для создания скоростной шинной архитектуры M-LVDS на фирме Texas Instruments также разработаны интерфейсные микросхемы LVDM с более высоким – в два раза – токовым выходом, чем у LVDS, что необходимо при работе на линию с двумя согласующими резисторами (полудуплексный обмен), – рис.6. У фирмы National Semiconductor подобные микросхемы называются BusLVDS или BLVDS. Выходной ток микросхем LVDM- и BusLVDS-интерфейсов составляет 8–10 мА, M-LVDS – примерно 11 мА.
В номенклатуру микросхем интерфейсов фирмы Texas Instruments входят и LVDT-интерфейсы (буква "Т" обозначает наличие в микросхеме встроенного согласующего резистора – терминатора – с сопротивлением ~100 Ом). Следует учесть, что LVDT-микросхемы можно устанавливать только на оконечных (основных) узлах основного тракта, так как на промежуточных узлах согласующие резисторы не нужны.
LVDS- и M-LVDS-каналы легко создаются на печатной плате или с помощью широко распространенного кабеля CAT5. Рассмотренные скоростные интерфейсы выпускаются многими известными компаниями, что значительно расширяет выбор при построении скоростной сети различного уровня сложности. Основные типы микросхем для шинной архитектуры M-LVDS приведены в табл.1, а соответствие некоторых микросхем LVDS- и M-LVDS-интерфейсов ведущих мировых производителей – в табл.2.
Авторы будут чрезвычайно признательны за замечания и пожелания по материалам статьи, которые можно направлять по электронному адресу ti@compel.ru. При необходимости можно обратиться в центр информационно-технической поддержки (EPIC) фирмы Texas Instruments по адресу epic@ti.com.
За дополнительной информацией обращайтесь к сотрудникам фирмы КОМПЭЛ по адресам:
Москва: Санкт-Петербург:
Тел.: (095) 995-0901 Тел.: (812) 327-9404
Факс: (095) 995-0902 Факс: (812) 118-4892
E-mail: compel@compel.ru E-mail: spb@compel.ru
Материалы фирм:
Texas Instruments (www.ti.com);
National Semiconductor (www.national.com);
Philips (www.semiconductors.philips.com);
Maxim (www.maxim-ic.com)
Обширную номенклатуру микросхем LVDS-интерфейсов предлагает фирма Texas Instruments (рис.5). Они поддерживают скорость обмена данными до 2 Мбит/c. Но, подобно спортивному скоростному автомобилю, которому необходима специальная трасса, эти интерфейсы для обеспечения сверхвысоких скоростей обмена требуют тщательного проектирования всего тракта передачи и приема.
LVDS-интерфейсы (один передатчик – несколько приемников, стандарт TIA/EIA-644) не позволяют, подобно интерфейсам
RS-485 (стандарт TIA/EIA-485), напрямую организовывать двунаправленный многоточечный обмен. Для поддержки многоточечного полудуплексного режима "несколько передатчиков – несколько приемников на одной шине" фирмами Texas Instruments и National Semiconductor создан многоточечный M-LVDS-интерфейс (стандарт TIA/EIA-899-2001), с помощью которого возможен двухсторонний обмен данными. M-LVDS-интерфейс – это высокоскоростной экономичный многоточечный интерфейс стандарта RS-485, позволяющий создавать сеть, содержащую до 32 узлов, со скоростью обмена до 500 Мбит/c.
Для создания скоростной шинной архитектуры M-LVDS на фирме Texas Instruments также разработаны интерфейсные микросхемы LVDM с более высоким – в два раза – токовым выходом, чем у LVDS, что необходимо при работе на линию с двумя согласующими резисторами (полудуплексный обмен), – рис.6. У фирмы National Semiconductor подобные микросхемы называются BusLVDS или BLVDS. Выходной ток микросхем LVDM- и BusLVDS-интерфейсов составляет 8–10 мА, M-LVDS – примерно 11 мА.
В номенклатуру микросхем интерфейсов фирмы Texas Instruments входят и LVDT-интерфейсы (буква "Т" обозначает наличие в микросхеме встроенного согласующего резистора – терминатора – с сопротивлением ~100 Ом). Следует учесть, что LVDT-микросхемы можно устанавливать только на оконечных (основных) узлах основного тракта, так как на промежуточных узлах согласующие резисторы не нужны.
LVDS- и M-LVDS-каналы легко создаются на печатной плате или с помощью широко распространенного кабеля CAT5. Рассмотренные скоростные интерфейсы выпускаются многими известными компаниями, что значительно расширяет выбор при построении скоростной сети различного уровня сложности. Основные типы микросхем для шинной архитектуры M-LVDS приведены в табл.1, а соответствие некоторых микросхем LVDS- и M-LVDS-интерфейсов ведущих мировых производителей – в табл.2.
Авторы будут чрезвычайно признательны за замечания и пожелания по материалам статьи, которые можно направлять по электронному адресу ti@compel.ru. При необходимости можно обратиться в центр информационно-технической поддержки (EPIC) фирмы Texas Instruments по адресу epic@ti.com.
За дополнительной информацией обращайтесь к сотрудникам фирмы КОМПЭЛ по адресам:
Москва: Санкт-Петербург:
Тел.: (095) 995-0901 Тел.: (812) 327-9404
Факс: (095) 995-0902 Факс: (812) 118-4892
E-mail: compel@compel.ru E-mail: spb@compel.ru
Материалы фирм:
Texas Instruments (www.ti.com);
National Semiconductor (www.national.com);
Philips (www.semiconductors.philips.com);
Maxim (www.maxim-ic.com)
Отзывы читателей
