現在大家是否有一種很奇怪的感覺(jué)，越來(lái)越多的設備采用程控直流電源串口通訊了，并且還說(shuō)程控直流電源串口就這么簡(jiǎn)單的幾根線(xiàn)比十幾根線(xiàn)的并口速度還快，這個(gè)無(wú)論如何都覺(jué)得有些莫名其妙。若你是這種感覺(jué)的，建議繼續看下去，若覺(jué)得很正常的，請繞道。
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單片機項目，一般都用這個(gè)UART接口，程控直流電源串口速率115200bps、57600bps等，后來(lái)出來(lái)USB轉程控直流電源串口的PL2302和FT232，速率可以到921600bps，這個(gè)就算最高了。因為各種單片機都帶有UART接口，無(wú)論MCU51還是ARM，所以這個(gè)是大家最熟悉的。
同步程控直流電源串口有SPI，IIC等，尤其SPI速度相對高一些，可以到幾M，幾十M。UART之類(lèi)的屬于異步程控直流電源串口，因為需要考慮數據同步信號恢復，所以速度不高。
大家都知道硬盤(pán)IDE接口、打印機接口，還有單片機、ARM等的并口，這些速度相對于程控直流電源串口來(lái)說(shuō)，要快很多，但線(xiàn)也多很多，可以理解簡(jiǎn)單的理解為是多路程控直流電源串口的并聯(lián)。也就是說(shuō)，并口就是各路程控直流電源串口同時(shí)發(fā)數據而已。
但是大家也會(huì )發(fā)現這么一個(gè)現象，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致的，而是總線(xiàn)方式不同。最早intel80接口，讀取信號為Data、Adrr、nCS、nRD、nWR，這個(gè)每次都需要送出地址，芯片譯碼選擇后，才能獲取數據，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不停的讀取數據，地址連續的讀取回來(lái)，這樣就不再需要送地址，選擇譯碼過(guò)程，內部默認了連續讀、寫(xiě)，可以流水線(xiàn)操作，所以速度快很多，當然這類(lèi)針對的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A(yíng)RM9處理器上最常見(jiàn)，如R、G、B各8根數據線(xiàn)，但往往不用全，去掉一些低位數據，組成565形式，之后帶CLK、VS(幀同步信號)、HS(行同步信號)、IIC配置信號。
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，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。電信號的載體是電場(chǎng)、電壓，所以以上的討論都是基于常規的電路回路來(lái)討論的，信號的載體介質(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態(tài)。當信號頻率更高的時(shí)候，這種折疊反射就會(huì )導致信號的清晰度下降，也就是大家所說(shuō)的信號完整性下降，方波變成了正弦波而導致無(wú)法識別。所以要想進(jìn)一步提高通訊速度，必須要改變傳輸的載體，從電場(chǎng)轉變?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(zhù)差分信號，但理解上只是對外界的抗干擾能力，它沒(méi)有解決信號能量傳輸過(guò)程中自己的畸形，只要當差分信號進(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)對了一部分，并且高可靠的信號傳輸，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)理論最基礎的東西。
因為基于電磁場(chǎng)為載體的技術(shù)，速率上遠遠超過(guò)了基于電場(chǎng)理論的速率，這個(gè)等價(jià)于1、2個(gè)數量級的飛躍，所以現在的高速程控直流電源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，是不是現有的高速程控直流電源串口的并行化呢，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，比如SATA 1X、2X、4X這類(lèi)的，不是簡(jiǎn)單的并聯(lián)化，而應該講是網(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。數據的通訊方式已經(jīng)跟現在的互聯(lián)網(wǎng)一樣，實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )化，因為考慮到這些接口，有可能會(huì )有一個(gè)接觸不良，那個(gè)通道就不通了，但也不影響數據通訊，只是速率慢了而已，若還是常規的并聯(lián)方式，就完全失效了。
以上只是本人淺陋的觀(guān)點(diǎn)，歡迎指正
博文后傳：作者回復讀者疑問(wèn)
很感謝大家的討論，有讀者發(fā)現錯誤之處已經(jīng)修改，也有讀者如T.T.指出一些用詞上的錯誤，確實(shí)，其實(shí)想寫(xiě)一篇嚴謹的文章，很難，也沒(méi)有這個(gè)精力，請大家理解我的用意即可。
本文強調的，想解釋的是，為什么常規的程控直流電源串口發(fā)展到并口又回到高速程控直流電源串口去了，并且強調了以前的程控直流電源串口跟現在的程控直流電源串口的理論基礎是不同的，傳輸介質(zhì)也是不同的，比如以前的程控直流電源串口，隨便一、兩根回路線(xiàn)即可，現在的程控直流電源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。還有現在的并口也不是以前的常規并口，可能看起來(lái)是多個(gè)程控直流電源串口并起來(lái)，但實(shí)際上已經(jīng)是網(wǎng)絡(luò )化的，因為以前的并口去掉一根就失效了，而現在因為是程控直流電源串口的網(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)是傳統電學(xué)理論思想，本身也沒(méi)有錯，但到了高速，尤其是G級別后，屬于微波級別，因為波長(cháng)只有幾個(gè)厘米了，器件，傳輸線(xiàn)尺寸跟信號波長(cháng)接近的時(shí)候，就會(huì )出現類(lèi)似光學(xué)的反射、色散現象，因為是電磁場(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，那就是為什么遠距離傳輸的光纖，一般要求是單模光纖而不能是多模光纖，因為多模光纖下，光進(jìn)來(lái)后出現多種類(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，導致光的清晰度模糊而無(wú)法識別，所以要求單一模式的，才能長(cháng)距離傳輸。
高頻微波級別后，電磁場(chǎng)特性出來(lái)后，大家要考慮這個(gè)能量，因為信號是基于能量的，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，那就是信號的傳輸速率問(wèn)題，還有它的建立過(guò)程。它認為速率是無(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。
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