高速外设接口详解

当数据速率上了 Mbps 量级,通用外设的并行总线 + 单端信号就到头了:高速外设普遍改用差分对、嵌入式时钟与串行化(SerDes),协议栈拆成”控制器(协议层)+ PHY(物理层)”两层。本文是这个栏目的总览。

常见高速接口与量级

接口 量级 典型场景
USB 2.0 480 Mbps 调试口、ADB、U 盘
USB 3.x 5~20 Gbps 大容量存储、视频采集卡
以太网 10/100/1000 Mbps 联网、推流
SDIO(UHS) 50~312 MB/s SD 卡、WiFi 模块
PCIe 2.5 GT/s × N lane WiFi6/7、NVMe、扩展
MIPI CSI-2 / DSI ≤2.5 Gbps / lane 摄像头输入 / 屏幕输出
DDR3 / DDR4 800~3200 MT/s 主存,带宽预算的最终约束

共性概念

  • 差分信号与阻抗控制(典型 100Ω),PCB 等长约束
  • 8b/10b、64b/66b 等线路编码及其开销
  • 控制器与 PHY 分层:驱动调的是前者,信号质量取决于后者
  • 带宽预算:分辨率 × 位深 × 帧率决定”需要多快”

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