数据链路层的主要协议分析与解串器AIM916介绍

数据链路层的主要协议有： 

1、Point-to-Point Protocal——PPP点到点。

2、Ethernet——以太网。

3、High-Level Data Link Control Protocal——高级链路控制协议。

4、Frame Relay——帧中继。

5、Asynchronous Transfer Mode——异步传输模式。

随机访问协议：

在随机访问协议中，不采用集中控制方式解决信息发送的次序问题。所有用户都可以根据自己的意愿随机发送信息，占用信道全部速率。在总线网中，当有两个或者多个用户同时发送信息的时候，就会产生帧的冲突。这导致所有冲突用户的发送均失败。
 

为了解决随机接入发生的碰撞，每个用户需要按照一定的规则反复的重传他的帧。知道帧没有碰撞到通过。

这些规则就是随机访问MAC协议。

重用的协议：ALOHA协议，CSMA协议，CSMA/CD协议，CSMA/CA协议

这些协议的核心思想都是：胜利者通过争用获得信道，进而获得信息的发送权，所以说随机访问MAC协议，也叫争用型协议。

MAC采用信道划分机制，那么节点之间的通信，要不就是共享空间，要不就共享时间，要不就两个都共享。

随机MAC：实质上是一种广播信道转化为点到点信道的行为。

因为交换机可以转发广播，随机访问MAC，可以将广播转化为point to point 

1.1、ALOHA协议：随机接入系统协议

1.2、CSMA协议：

如果每个站点在发送前都先侦听一下公用的信道，那么发送信道空闲后再发送，那么将会大大减小冲突的可能。从而提高信道的利用率。

载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）

CSMA协议对ALOHA协议的一种改进，也就是多了一个载波侦听装置。

1.3、CSMA/CD协议：载波侦听多路访问/碰撞检测

是对CSMA协议的改进方案，适用于总线型网络或者半双工网络环境

载波侦听：也就是发送前先侦听，每次发送数据之前都要先检查一下总线上是否有其他站点在发送数据，如果有则暂时不要发送数据，等待信道变为空闲的时候再发送。

碰撞检测：就是一边发送一边侦听，适配器在发送数据的时候变检测信道上的信号电压的变化情况，用来判断自己在发送数据的时候其他站点是否也在发送数据。

CSMA/CD工作流程：先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发总线的传播时延对CSMA/CD的影响很大，CSMA/CD中的站不能同时发送和接收所以CSMA/CD的以太网是不进行全双工通信，只能进行半双工通信。

1.4、CSMA/CA协议

CSMA/CD协议已经应用在使用有线连接的局域网中，但是要在无线局域网的环境下，却不能用。

CSMA/CD协议，尤其是碰撞部分，因为无线局域网中，接受信号的强度远远小于发送信号的强度。而且在无线介质上信号强度变化范围很广，要实现碰撞检测，那么在硬件上要花费很大。

在无线通信中，并非所有的站点都可以侦听到对方，也就是隐蔽站的问题。

CSMA/CA协议，广泛用于无线局域网。

把碰撞检测改成了碰撞避免（Collision Avoidance，CA）。

碰撞避免：不是指协议可以完全避免碰撞，而是指协议的设计要尽量减少碰撞的发生概率。

CSMA/CA采用二进制指数退避算法。通过预约信道，ACK帧，RTS/CTS帧，三种机制来实现碰撞避免

RTS/CTS帧，主要用来解决无线网的隐蔽站问题。

预约信道，ACK帧，都是必须要实现的。

预约信道：发送方在发送数据的同时想起他站点通过告知自己传输数据需要的时间长度，方便让其他站点在这段时间内部发送数据，避免碰撞。

ACK帧：所有站点在正确接收到发送给自己的数据帧后，都需要向发送方应答一个ACK帧。

总结：

CSMA/CA协议的基本思想：发送数据的时候先广播告知其他节点，让其他节点在某个时间段内不要发送数据，避免碰撞。

CSMA/CD协议的基本思想：发送前先侦听，边发送边侦听，一旦出现碰撞马上停止发送。

轮询访问MAC：令牌传递协议：

在轮询访问中，用户不能随机的发送信息，是通过集中控制的监控站，以循环的方式轮询每个节点。然后决定信道的分配。

当某个节点使用信道的时候，其他节点都不能使用信道。典型的轮询MAC协议是令牌传递协议，令牌环局域网。

令牌传递协议：一个令牌在各个节点以一个固定的次序交换。令牌是个特殊的比特组成的帧，当换上的站希望传递帧的时候，就必须等待令牌，一旦收到令牌，站点就可以启动发送帧。

轮询MAC适合复杂很高的广播信道，负载很高的信道就是多个节点在同一时刻发送数据概率很大的信道。

如果广播信道采用随机MAC，发生冲突的概率很大，而采用轮询MAC则可以更好满足各个节点的要求。

轮序的实质：不共享时间，空间。实质上就是在随机MAC的基础上，限定了有权利发送数据的节点只能有一个。

即使是广播信道，都可以通过MAC使得广播信道逻辑上变成点对点的信道。所以说数据链路层研究的是点对点之间的通信。

局域网使用的协议主要在数据链路层。

广域网使用的协议主要在网络层。

也就是说网络中的两个节点要进行数据交换，节点除了要给出数据外，还要给数据包装上一层控制信息，用来实现检错纠错的功能。如果这层信息是数据链路层的协议控制信息，就叫做使用了数据链路的协议，如果这层控制信息是在网络层，就是使用了网络层的协议。

广域网强调：资源共享。

局域网强调：数据传输。

广域网中一个重要问题：路由选择和分组转发。

路由选择协议：负责搜索分组从某个节点到目的节点的最佳路由，以便构成路由表。

分组转发：从路由表构造出转发分组的转发表。

PPP协议和HDLC协议是目前最常用的两种广域网数据链路层的面向字节的协议

PPP协议（Point to Point Protocol）:

使用串行线路通信的面向字节的协议，PPP协议应用在直接连接的两个节点的连路上。

目的：通过拨号或者专线方式建立点对点的连接放松数据，让它成为各种主机，网桥，路由器之间简单连接的解决方法。

PPP协议：在SLIP的基础上发展而来，可以在异步线路上传输，也可以在同步线路上用。

不仅用于Modem链路，还可以用于路由器和路由器之间的链路。

PPP组成：

链路控制协议LCP：用来建立，配置，测试，管理数据链路。

网络控制协议NCP：由于PPP可以同时用多种网络层协议，每个不同的网络层协议要用一个相应的NCP来配置。一个将IP数据报封装到串行链路的方法。

PPP帧和HDLC帧的格式一样，收尾都是相同的标志字段为7E。

PPP协议是点对点的，不是总线型，不用CSMA/CD协议。

HDLC协议：

高级数据链路控制（High-level Data Link Control）：面向比特的数据链路层协议。

HDLC协议不依赖任何一种字符集编码，数据报文可以透明传输。

PPP是面向字节的，HDLC协议是面向比特的。

TCP/IP协议簇：TCP，IP，ICMP，ARP，RARP，UDP，DNS，FTP，HTTP。

HDLC，PPP是ISO提出的数据链路层协议，不属于TCP/IP协议簇

产品描述;

AIM916是首款基于车载高清链路协议（AHDL）的解串器。本解串器和与之对应的AIM915串行器一起使用，即可建立一个纯数字的高清传输界面，以实现车载高清显示、百万像素视频传感器以及双向通讯等应用中的音视频以及控制数据的同步传输。

AIM916接受来自单个差分STP对或单个电缆的串行界面，即车载高清链路（AHDL）界面，并将其转换为4路LVDS数据/控制流、一对LVDS时钟以及I2S音频数据。

AHDL 协议支持经由单个差分STP对或单个电缆的全双向通讯，即高速的正向数据传输通道和低速反向通讯通道。封包后的全音视频数据和控制数据经由单个差分STP对或单个电缆传输，可减少系统内部连接，简化系统设计并消除传输漂移。

车载高清链路协议（AHDL）协议内植双向控制协议，I2C以及GPIO的远程控制模式下最高可以近乎0延迟地运行在5Mbits/s，从而赋能串行/解串器以及所连接的局域或远程设备的远程实时编程，并独立于音视频本身的时序。

AIM916满足ISO10605以及IEC 61000-4-2 ESD 标准，并通过AEC Q100 2级认证。

AIM916 为48-pin (7mm x 7mm) WQFN 封装，0.5mm引线距并可运行在-45oC 至 +125oC的温度范围。

1 Description

The AIM916 is the first De-Serializer based on

Automotive High Definition Link (AHDL) protocol. In

conjunction with an AIM915 Serializer, a complete

high-speed digital interface, for concurrent

transmission of video, audio, and control data for

automotive HD display and megapixel image sensor

applications, is established.

The AIM916 receives and converts a single-signal

pair or single cable high-speed serialized interface,

the Automotive High Definition Link (AHDL), to four

LVDS data/control streams, one LVDS clock pair, and

I2S audio data. The AHDL protocol supports a full

duplex, high speed forward channel data transmission

and a low-speed reverse channel communication over

a single differential STP pair, or a single cable.

Packetizing all information of audio, video, and control

data over a single differential STP pair or a single

cable reduces the interconnectivity and simplifies

system design, while also eliminating skew issues.

The bi-directional control protocol, embedded in the

AHDL serial link protocol, operates up to 5Mbits/s for

I2C and GPIO remote control with near-zero latency,

allowing real-time programming of Serializer, de

Serializer, and any local or remote device attached,

independent of audio/video timing.

The AIM916 meets ISO10605 and IEC 61000-4-2

ESD standard, and AEC Q100 Grade2 qualified.

The AIM916 is available in a 48-pin (7mm x 7mm)

WQFN package with 0.5 lead pitch and operates over

temperature range from -45oC to +125oC.

5 应用场景;

车载导航系统以及信息娱乐系统的ECU 至显示屏连接

车载后排和驾驶员副座的信息娱乐系统

高级自动驾驶辅助系统（ADAS）

车载高清摄像系统

车载360o 环视系统

机器人系统

工业级视频传输和控制系统

简化的应用框图;

6 功能及优势；

车辆智能显示系统;

双向控制通道界面与I2C串行控制总线

兼容;强健的EMI/EMC 容忍以及极小的功耗

业内最优的DC平衡和数据加扰构架

最小功耗：65mA

最优化供电电流：60mA

单端3.3V 供电，同时支持1.8V或者3.3V 兼容的I/O 界面

全速下交流耦合的SPT线（100 Ω）或电缆线（50 Ω ）的链接线缆长度可达10米

48-Pin (7mmx7mm) WQFN 封 装 ，0.5 引线距

高速正向AHDL通道;

高清视频显示可达1080p60线速率可达3.4 Gbits/s

支持15MHz至95MHz的PCLK

支 持 RGB888, RGB565, YUV422,

YUV444, VS, HS, DE 以及I2 S 等音视频格式

支持7.1CH环绕立体声所需的4路I2S数字音频输入

内置PRBS 模式发生器，支持BER测试、连接质量测试

内置彩条发生器，支持连接测试及评估

强健的双向控制通道;

自适应电缆平衡匹配

远程命令、局域或远程访问速率最高可达5Mbit/s

两个通用I/O通道专用管脚，支持4个双向通用I/O通道

符合标准;

符合AEC Q100 的2级认证

HBM 模式下耐压 >8-kV ；

符合 ISO10605 以及ISO 61000-4-2 ESD 评级

以上是AIM916是首款基于车载高清链路协议（AHDL）的解串器替换TI916一起交流广大电子好友欢迎过来指导工作共同进步.