總線及數據傳輸技術【待完善】
作者：桂。
時間：2017-08-05 14:41:36
鏈接：http://www.cnblogs.com/xingshansi/p/7290224.html
前言
最近的工作內容涉及硬件，三個高頻詞匯：總線、接口、協議，例如I2C、PCIe、RS-232C、RapidIO（SRIO）以及Aurora等等，往細裏說還有數據的帶寬、位寬、工作頻率、數據傳輸可靠性等等，打算不定期更新，梳理出一篇文章，理理頭緒。
一、高速數據傳輸
目前涉及的高速數據傳輸都是利用串口（並口不是更快？參考知乎）。Xilinx的V7系列有GTX/H/Z模塊，以提供高速串行通信支持。同時Xilinx提供多種串行通信協議IP核，Aurora 8B/10B，PCI Express 2.0和Serial RapidIO 2.0是其中較為常用的三種協議。
幾種傳輸的實現方式：
A-Aurora 8B/10B
Aurora協議是Xilinx公司提供的一個鏈路層協議，可以用來進行點到點的串行數據傳輸。Aurora允許器件之間以下圖方式通過多個MGT通道綁定完成通信。單個GTX可以實現現750Mbit/s-6.5Gbit/s的通信傳輸，多個GTX通道的組合可實現幾十Gbit/s 甚至上百Gbit/s的通信傳輸。
8B/10B即把8位數據編碼為10位數據。Aurora提供了可直接與FIFO對接的用戶接口，而其他協議通常需要用戶自行編寫GTP接口邏輯。
Aurora核初始化的Aurora通道可傳輸任意大小的數據幀，且能在任意時刻打斷。數字信號T0經過FPGA存入FIFO，通過FIFO對數據的存取實現光纖對數據的收發，再由光纖自接收，通過FOGA恢復T0信號。 高速收發器、Aurora、光纖幾個概念便串了起來。
B-PCI-Express 2.0
參考：http://xilinx.eetrend.com/article/7995
C-Serial RapidIO 2.0
D-RocketIO
RocketIO收發器是在Virtex2 Pro以上系列FPGA中集成的專用串行通信模塊，在使用時不占用FPGA其他邏輯與片上存儲資源。在Virtex5 LXT和SXT系列FPGA中，RocketIO稱為GTP，每兩個GTP共用一個PLL，組成一個GTP_Dual。其結構框圖如下圖所示。後來的GTX/H/Z都可以理解成升級版的RocketIO，指的是串行的高速收發模塊。
DMA介紹：http://www.51hei.com/stm32/3864.html
二、總線技術
A-總線分類
總線（BUS，即公共汽車）分類的方式有很多，如被分為外部和內部總線、系統總線和非系統總線等等，下面是幾種最常用的分類方法。
另外，總線的傳輸核心思想是多路復用：時分多路復用-TDMA/頻分多路復用-FDMA/碼分多路復用-CDMA。
1.2.1按功能分
以微機系統為例：
(1) 片總線(Chip Bus， C-Bus) 又稱元件級總線，是把各種不同的芯片連接在一起構成特定功能模塊(如CPU模塊)的信息傳輸通路，它的寬度可以是8、16、32或64位。目前比較流行的幾種內部總線技術：I2C總線、SCI總線等。
(2) 內總線(Internal Bus， I-Bus) 又稱系統總線或板級總線，是微機系統中各插件(模塊)之間的信息傳輸通路。例如CPU模塊和存儲器模塊或I/O接口模塊之間的傳輸通路。常用的有PC總線、AT總線(ISA總線)、PCI總線等。
(3) 外總線(External Bus， E-Bus)
又稱通信總線，是微機系統之間或微機系統與其他系統(儀器、儀表、控制裝置等)之間信息傳輸的通路，如EIA RS-232C、IEEE-488等。
其中的系統總線，即通常意義上所說的總線，一般又含有三種不同功能的總線，即數據總線DB、地址總線AB和控制總線CB。
地址總線是專門用來傳送地址的。在設計過程中，見得最多的應該是從CPU地址總線來選用外部存儲器的存儲地址。地址總線的位數往往決定了存儲器存儲空間的大小，比如地址總線為16位，則其最大可存儲空間為216（64KB）。
數據總線是用於傳送數據信息，它又有單向傳輸和雙向傳輸數據總線之分，雙向傳輸數據總線通常采用雙向三態形式的總線。數據總線的位數通常與微處理的字長相一致。例如Intel 8086微處理器字長16位，其數據總線寬度也是16位。在實際工作中，數據總線上傳送的並不一定是完全意義上的數據。
控制總線是用於傳送控制信號和時序信號。如有時微處理器對外部存儲器進行操作時要先通過控制總線發出讀/寫信號、片選信號和讀入中斷響應信號等。控制總線一般是雙向的，其傳送方向由具體控制信號而定，其位數也要根據系統的實際控制需要而定。
1.2.2按傳輸方式分
按照數據傳輸的方式劃分，總線可以被分為串行總線和並行總線。從原理來看，並行傳輸方式其實優於串行傳輸方式，但其成本上會有所增加。通俗地講，並行傳輸的通路猶如一條多車道公路，而串行傳輸則是只允許一輛汽車通過單線公路。目前常見的串行總線有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等；而並行總線相對來說種類要少，常見的如IEEE1284、ISA、PCI等。
1.2.3按時鐘信號方式分
按照時鐘信號是否獨立，可以分為同步總線和異步總線。同步總線的時鐘信號獨立於數據，也就是說要用一根單獨的線來作為時鐘信號線；而異步總線的時鐘信號是從數據中提取出來的，通常利用數據信號的邊沿來作為時鐘同步信號。
B-總線評價指標
總線的帶寬指的是單位時間內總線上傳送的數據量，即每鈔傳送MB的最大數據傳輸率。
總線的位寬指的是總線能同時傳送的二進制數據的位數，或數據總線的位數，即32位、64位等總線寬度的概念；總線的位寬越寬，數據傳輸速率越大，總線的帶寬就越寬。
總線的工作時鐘頻率以MHz為單位，它與傳輸的介質、信號的幅度大小和傳輸距離有關。在同樣硬件條件下，我們采用差分信號傳輸時的頻率常常會比單邊信號高得多，這是因為差分信號的的幅度只有單邊信號的一半而已。
總線的帶寬、位寬和工作頻率，這三者密切相關，它們之間的關系：
參考：
- 總線：http://blog.csdn.net/ce123_zhouwei/article/details/6853195
總線及數據傳輸技術【待完善】