先說(shuō)大家最熟悉的接口，那莫過(guò)于UART接口，RS232類(lèi)型的DB9接口，以前老式的電腦都帶的，可以接modem，大家做MCU51單片機(jī)項(xiàng)目，一般都用這個(gè)UART接口，串口速率115200bps、57600bps等，后來(lái)出來(lái)USB轉(zhuǎn)串口的PL2302和FT232，速率可以到921600bps，這個(gè)就算最高了。因?yàn)楦鞣N單片機(jī)都帶有UART接口，無(wú)論MCU51還是ARM，所以這個(gè)是大家最熟悉的。

 

同步串口有SPI，IIC等，尤其SPI速度相對(duì)高一些，可以到幾M，幾十M。UART之類(lèi)的屬于異步串口，因?yàn)樾枰紤]數(shù)據(jù)同步信號(hào)恢復(fù)，所以速度不高。

 

大家都知道硬盤(pán)IDE接口、打印機(jī)接口，還有單片機(jī)、ARM等的并口，這些速度相對(duì)于串口來(lái)說(shuō)，要快很多，但線(xiàn)也多很多，可以理解簡(jiǎn)單的理解為是多路串口的并聯(lián)。也就是說(shuō)，并口就是各路串口同時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)而已。

 

但是大家也會(huì)發(fā)現(xiàn)這么一個(gè)現(xiàn)象，就是并口有分兩種，比如大家接SDRAM的時(shí)候，就比較明顯，SDRAM相對(duì)于普通的并口，速度高了很多，SDRAM速度很輕松到100MHz，而普通并口速度只能在幾十M附近，尤其做過(guò)普通手機(jī)的，都知道flash的接口速度上不去。這個(gè)其實(shí)主要不是接口速度導(dǎo)致的，而是總線(xiàn)方式不同。最早intel80接口，讀取信號(hào)為Data、Adrr、nCS、nRD、nWR，這個(gè)每次都需要送出地址，芯片譯碼選擇后，才能獲取數(shù)據(jù)，所以速度較慢，一般的MCU51都是這類(lèi)總線(xiàn)，叫intel80，此外很多黑白液晶屏用68K接口，nRD、nWR換成了R/W,E。而新式的接口一般采用Data、Addr、CLK、RAS、CAS、WE等，這個(gè)一般叫burst模式并口，而intel80、68K這類(lèi)的一般叫normal模式并口。burst模式最大的好處就是，配置好后，地址只送一次，之后通過(guò)CLK不停的讀取數(shù)據(jù)，地址連續(xù)的讀取回來(lái)，這樣就不再需要送地址，選擇譯碼過(guò)程，內(nèi)部默認(rèn)了連續(xù)讀、寫(xiě)，可以流水線(xiàn)操作，所以速度快很多，當(dāng)然這類(lèi)針對(duì)的CPU一般都有高速RAM的，或者就是需要整屏讀寫(xiě)的，比如大一些的彩色LCD屏，3.5inch~10inch的都是這類(lèi)接口，LCD屏上，有些人把這個(gè)叫做RGB接口。在ARM9處理器上最常見(jiàn)，如R、G、B各8根數(shù)據(jù)線(xiàn)，但往往不用全，去掉一些低位數(shù)據(jù)，組成565形式，之后帶CLK、VS(幀同步信號(hào))、HS(行同步信號(hào))、IIC配置信號(hào)。

 

以上所討論的有一個(gè)共同點(diǎn)，就是信息的傳播，都是基于電信號(hào)，一般以高于多少V或者低于多少V為1或者0來(lái)判斷的。電信號(hào)的載體是電場(chǎng)、電壓，所以以上的討論都是基于常規(guī)的電路回路來(lái)討論的，信號(hào)的載體介質(zhì)比較隨便，只要能成回路即可。大家都知道，常規(guī)的電路是電磁場(chǎng)理論在低速下的一種近似，是電磁場(chǎng)傳播多次折疊反射之后的穩(wěn)態(tài)。當(dāng)信號(hào)頻率更高的時(shí)候，這種折疊反射就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的清晰度下降，也就是大家所說(shuō)的信號(hào)完整性下降，方波變成了正弦波而導(dǎo)致無(wú)法識(shí)別。所以要想進(jìn)一步提高通訊速度，必須要改變傳輸?shù)妮d體，從電場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶艌?chǎng)，所以傳輸介質(zhì)改成了專(zhuān)用的傳輸線(xiàn)，如微帶線(xiàn)、同軸線(xiàn)等，對(duì)傳輸線(xiàn)的整個(gè)阻抗均勻等都有要求。

 

有些朋友一想到高速傳輸，就想著差分信號(hào)，但理解上只是對(duì)外界的抗干擾能力，它沒(méi)有解決信號(hào)能量傳輸過(guò)程中自己的畸形，只要當(dāng)差分信號(hào)進(jìn)一步約束滿(mǎn)足電磁場(chǎng)阻抗要求的時(shí)候，才能進(jìn)一步的解決自身的信號(hào)畸形問(wèn)題，所以這個(gè)時(shí)候單純的理解差分，只能說(shuō)對(duì)了一部分，并且高可靠的信號(hào)傳輸，很多都是用同軸線(xiàn)、微帶線(xiàn)的，這個(gè)里面就不存在差分概念了。

 

基于這個(gè)理論，當(dāng)前的高速串行接口就出來(lái)了，比如USB、1394、網(wǎng)口、SATA、LVDS等都是基于電磁場(chǎng)理論發(fā)展起來(lái)的，他們都有一個(gè)共同的特征，要求阻抗匹配，而這個(gè)就是電磁場(chǎng)理論最基礎(chǔ)的東西。

 

因?yàn)榛陔姶艌?chǎng)為載體的技術(shù)，速率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了基于電場(chǎng)理論的速率，這個(gè)等價(jià)于1、2個(gè)數(shù)量級(jí)的飛躍，所以現(xiàn)在的高速串口就比普通的低速并口速率還高了，這個(gè)就不奇怪了。

 

那么大家要問(wèn)，再進(jìn)一步提高速率，是不是現(xiàn)有的高速串口的并行化呢，這個(gè)是一方面，比如DDR2之類(lèi)的，已經(jīng)是如此了，但還有一種趨勢(shì)，比如SATA 1X、2X、4X這類(lèi)的，不是簡(jiǎn)單的并聯(lián)化，而應(yīng)該講是網(wǎng)絡(luò)化。也就是說(shuō)從1X、2X到4X，由一個(gè)通道，變成了4個(gè)網(wǎng)絡(luò)通道了。數(shù)據(jù)的通訊方式已經(jīng)跟現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)一樣，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，因?yàn)榭紤]到這些接口，有可能會(huì)有一個(gè)接觸不良，那個(gè)通道就不通了，但也不影響數(shù)據(jù)通訊，只是速率慢了而已，若還是常規(guī)的并聯(lián)方式，就完全失效了。

 

以上只是本人淺陋的觀點(diǎn)，歡迎指正

 

本文后傳：作者回復(fù)讀者疑問(wèn)

 

很感謝大家的討論，有讀者發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之處已經(jīng)修改，也有讀者如T.T.指出一些用詞上的錯(cuò)誤，確實(shí)，其實(shí)想寫(xiě)一篇嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈恼拢茈y，也沒(méi)有這個(gè)精力，請(qǐng)大家理解我的用意即可。

 

本文強(qiáng)調(diào)的，想解釋的是，為什么常規(guī)的串口發(fā)展到并口又回到高速串口去了，并且強(qiáng)調(diào)了以前的串口跟現(xiàn)在的串口的理論基礎(chǔ)是不同的，傳輸介質(zhì)也是不同的，比如以前的串口，隨便一、兩根回路線(xiàn)即可，現(xiàn)在的串口要求基于傳輸線(xiàn)或者是微帶線(xiàn)、同軸線(xiàn)，還要匹配。還有現(xiàn)在的并口也不是以前的常規(guī)并口，可能看起來(lái)是多個(gè)串口并起來(lái)，但實(shí)際上已經(jīng)是網(wǎng)絡(luò)化的，因?yàn)橐郧暗牟⒖谌サ粢桓褪Я耍F(xiàn)在因?yàn)槭谴诘木W(wǎng)絡(luò)化后的并口，去掉一根是不會(huì)失效的。

 

其次大家會(huì)用常規(guī)電路里面的比如差分等來(lái)說(shuō)明，這個(gè)只能說(shuō)是傳統(tǒng)電學(xué)理論思想，本身也沒(méi)有錯(cuò)，但到了高速，尤其是G級(jí)別后，屬于微波級(jí)別，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)只有幾個(gè)厘米了，器件，傳輸線(xiàn)尺寸跟信號(hào)波長(zhǎng)接近的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似光學(xué)的反射、色散現(xiàn)象，因?yàn)槭请姶艌?chǎng)這個(gè)能量場(chǎng)在傳輸，若匹配不好，能量傳輸過(guò)去無(wú)法被吸收，就必然反射引起振蕩等，出現(xiàn)波形失真，這個(gè)不是干擾之類(lèi)的可以解釋的，而是它本身的問(wèn)題。

 

若大家還不能理解，可以去思考這么一個(gè)問(wèn)題，那就是為什么遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓饫w，一般要求是單模光纖而不能是多模光纖，因?yàn)槎嗄９饫w下，光進(jìn)來(lái)后出現(xiàn)多種類(lèi)型的模式傳輸，而各個(gè)類(lèi)型的速率等特性會(huì)有不同，類(lèi)似色散，導(dǎo)致光的清晰度模糊而無(wú)法識(shí)別，所以要求單一模式的，才能長(zhǎng)距離傳輸。

 

高頻微波級(jí)別后，電磁場(chǎng)特性出來(lái)后，大家要考慮這個(gè)能量，因?yàn)樾盘?hào)是基于能量的，能量若沒(méi)有被完全吸收，就會(huì)反射，這個(gè)在現(xiàn)實(shí)中大家很容易理解的，但經(jīng)典電路回避了一個(gè)問(wèn)題，那就是信號(hào)的傳輸速率問(wèn)題，還有它的建立過(guò)程。它認(rèn)為速率是無(wú)限的，但實(shí)際上，他是有限的，那就是電磁場(chǎng)的速度，既然有電磁場(chǎng)的速度存在，就無(wú)法回避能量匹配的問(wèn)題。

 

當(dāng)然電磁場(chǎng)是比較復(fù)雜的，也非我簡(jiǎn)單的描述幾句就能講解清楚的。后續(xù)的文章中，我打算專(zhuān)門(mén)寫(xiě)一些通俗易懂的關(guān)于電磁場(chǎng)的文章，但請(qǐng)大家不要過(guò)于苛求，尤其是嚴(yán)謹(jǐn)性方面。