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应该如何选择数字处理方案器件
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大多数电子系统的核心是一个用于处理数字输入以产生增值输出的处理器。选择合适的处理解决方案常常是系统决策的第一步。紧随处理器选择之后的是选择正确的驱动器与接收器。本文着重介绍选择这些器件时的考虑因素。
要求规范
在选择一种处理器时，人们常常关心的是时钟速度、存储器及 MIPS。但对于驱动器与接收器来说，还必须规定拓扑、信号传输速率与距离、以及功耗与互换性。拓扑是指互连的节点数量。大多数基本拓扑都是包括一个驱动器与一个接收器的点对点（单工）拓扑。由于驱动器与接收器之间的路径不复杂，因此单工可提供最高的信号质量。设计者常常用带单工接口的时钟分配树来提高信号完整性。当接口速率高于数百 Mbps 时，单工架构也是一种较好的选择。RS-232 及 LVDS （TIA/EIA-644） 即为单工标准。在电路设计中驱动器与接收器的选择解决方案多路及多点为复杂程度更高的驱动器 / 接收器拓扑。多路是指一个驱动器与多个接收器通信。超过一个接收器时需采用主总线分出的抽头。这些抽头会产生不连续，从而使信号质量下降。LVDS （TIA/EIA-644-A） 最近经过改进后可支持多路工作。多点架构拥有多个与一个（或多个）接收器相连的驱动器。当总线上有多个节点需要成为活动发射器时，即选择多点架构。工控应用可能拥有互连的多个电机、传感器与处理器，需要共享速度、位置及温度信息以便处理器发出正确的扭矩与位置命令。 RS-485 及 M-LVDS 即为两项多点工业标准。规定拓扑后，即必须规定信号传输速度。时钟信号以 MHz 表示，而数据传输则以 Mbps 表示。乘以 2 即可将以 MHz 表示的时钟速度转换成以 Mbps 表示的数据传输速率。传输距离是另一项重要参数。很多驱动器与接收器都专门针对短距离应用而设计。这些限制源自于所采用的信号传输（单端比差分）、电压电平与接收器的共模电压范围。信号传输速率与传输距离之间存在着倒数关系。对于大多数器件来说，信号传输速率会随距离增加而减小。这种倒数关系是由于存在符号间干扰 （ISI）。电缆及其腐蚀会滤掉从驱动器出来的信号的陡峭边缘，从而导致在线的另一端引起干扰的单独位脉冲。这种 ISI 可量化为抖动。抖动幅度随距离增加而增加。假设可接受抖动的幅度恒定（以位周期的百分比表示），则很容易了解这种倒数关系。其他需考虑的参数包括功耗与互换性。需要规定器件在加载条件下所消耗的电流。当有替代解决方案时，通常选择功耗较低的解决方案。互换性是指标准器件以及公共占板面积或引脚。标准器件通常优于专用解决方案。标准接口允许设计不同的子系统，并能进行平滑集成。标准器件与公共占板面积可确保原有器件与替代器件的互换性。
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