題 為什麼有些串行接口有很多引腳?


被稱為“串行”的各種硬件連接器,例如, USB和PCI-express,有超過2個引腳/線。事實上即使是舊的“串口”也有它們。

但由於它們是連續的,而不是平行的,人們會認為它們不需要這麼多。如果不是並行通信通道,還有哪些額外的電線?


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2018-01-02 15:08


起源


你在問這些針是用來做什麼的嗎?在某些情況下,根據工程師的不同,有時會接地,有些是開關檢測(在SIM連接器的情況下) - Dave
@DaveRook嗯,是的,雖然我在這里處於混亂的狀態,但問題是“啟發我”:P我可以理解一些額外的“支持”任務的引腳,但是PCI-express有幾十種。 - Bart van Heukelom
因為發送的數據是一個接一個地發送的,而不是彼此並行發送的。這是一個容易研究的主題。 - Ramhound
我認為你對串行和並行的理解可能不完全正確!僅僅因為存在多於1個連接並不意味著在所有連接上完成相同的工作。僅當1個作業被拆分時才將其分為並行。除此之外,它只是同時進行多個序列化任務。 - Dave
@Ramhound我明白這是“串行”的含義,但那麼其他的針腳是什麼? Dave Rook的最後評論清楚地說明了這一點。 - Bart van Heukelom


答案:


原始序列有3個,5個甚至7個引腳,但僅限  攜帶數據。

三個引腳串行如下:

enter image description here

需要額外的公共接地引腳,以便另一台計算機知道將數據信號與之比較。接收和發送線交叉,使得計算機1發送的數據在計算機2的接收引腳上被接收。

如果你想要你可以打電話給這個 兩條串行線

串行電纜的5和7引腳版本增加了額外的信號,允許在準備好接收數據時發出信號,或者在忙碌時發出信號(如果忙,任何發送的數據可能會丟失,因為接收器沒有時間)。


USB(版本1和2)有多條電纜,但只有一對用於傳輸數據信號。因此它是一個串行連接。

看看這張照片(由維基百科提供)。您會注意到兩條電源線和一條數據對(基本上是一條帶差分信號的線路)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/67/USB.svg/220px-USB.svg.png


PCIe具有串行通道。每個通道以串行形式傳輸其數據。具有一個串行通道的PCI-e連接稱為PCI-e x1,其中一個具有四個PCI-e x4等。

這有兩個原因:

  1. 靈活性:重新配置大多數獨立通道更容易
  2. 信號歪斜。

如果我並行發送多條線路上的數據並且路徑(設備內部的電纜+路徑)長度不相等,則部分信號可能會不同步。在高信號傳輸速度下,這是一個嚴重的問題。


編輯,作為評論答案的一部分。這是PCI-e x1連接器的引腳。那個在引腳16和17上使用信號通道,但是有更多連接器用於其他目的(例如向PCI-e卡供電,發信號通知存在卡等)

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2018-01-02 15:19



很好的答案,2個問題1. USB 3有更多的引腳。它是否有像PCI-e這樣的並行“通道”? 2.即使是單通道PCI-e也有近20個引腳(從圖像判斷)。這些用於“子車道”嗎? - Bart van Heukelom
我將添加一個帶有PCIe x1引腳的表。你會發現很多都不是 數據 引腳。 - Hennes
還有,是的。 USB3使用多個數據路徑。一對用於常規USB1 / 2數據,另外兩對用於“超高速”通信。 - Hennes
好的,現在很清楚。它 似乎 儘管我確信它實際上(有點)是最好的方式,但是非常浪費/開銷才能讓很多引腳實際上沒有用於數據。 - Bart van Heukelom
@BartvanHeukelom - 在這種情況下不存在開銷。每個連接都是分開的,除非是為此而設計,否則不會相互影響。 - Ramhound


嗯,這裡真的答案是 因為這是規範,但這顯然有點過於簡單化了。讓我們來談談RS232(“串行”),這個答案在“通常設計這些東西的方式(至少在最複雜的情況下)”的意義上是廣泛適用的。

在RS232的情況下,你是正確的 - 只有兩個這樣的引腳  實際上用於數據傳輸(一次發送,一次接收)。其他的是協議的其他相關位,他們決定給出自己的信號路徑(檢測,發送和接收請求等)。

enter image description here

要使用USB的例子,它只有四個引腳 - 兩個數據傳輸引腳,一個+ 5V連接和一個接地。 USB規範將所有在RS232中獲得自己通道的信令轉到數據通道上。

(PCIe有點誤導 - 它有兩個發送和接收引腳 每車道......由於車道結構的原因,很難將整體設計稱為“串行”。加上一堆理由和力量。)


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2018-01-02 15:19



我只是在這裡猜測,但是引腳/線之間可能存在物理差異,例如:數據連接更寬或更絕緣? - Bart van Heukelom
不是我知道的 - 我會嚴重懷疑它,它會使製造它們更難/更昂貴。 - Shinrai
@BartvanHeukelom - 引腳數量不是串行和並行電纜之間的重要區別。它的傳輸和接收線的使用方式以及標準的設計方式(串行數據與並行數據)理論上如果你願意,你可以設計相同數量的引腳。 - Ramhound


為了完整起見,這裡是早期PC中使用的RS232 DB25引腳排列

RS232 DB25 pinout

根據我的經驗,大多數計算機和串行設備最多只使用引腳1-8,20,22。

這是那個時代的典型診斷突破盒:

RS232 Breakout Box


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2018-01-02 16:13