Antkillerfarm Hacking V8.0

Chip » 硬件杂谈(二), 外设接口杂谈, 硬盘

2023-01-16 :: 5424 Words

硬件杂谈

上拉电阻和下拉电阻

上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平,电阻同时起限流作用。下拉同理,也是将不确定的信号通过一个电阻钳位在低电平。

上拉是对器件输入电流,下拉是输出电流;强弱只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分;对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路)提供电流和电压的能力是有限的,上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。

AMBA

AMBA:Advanced Microcontroller Bus Architecture

AXI:Advanced eXtensible Interface

AHB:Advanced High-performance Bus

ASB:Advanced System Bus

APB:Advanced Peripheral Bus

Others

SERDES是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的简称。

在一个独立的信道上,每次同时传输1bit为串口,每次同时传输多个bit为并口。

标准的串口如XAUI,HDMI等,每对差分线组成一个信道(channel),每个信道是否能成功传输并不取决于其他信道。

而DDR这种,10根线组成一个信道,每次同时传8bit,错了某一bit只能重新传,便是标准并口。

但前述串口本身由于包含多个信道,有一些并行的意思,因此也被称为并用多组差分串行。


https://mp.weixin.qq.com/s/ZexnsNmqsD2yq-7YNASohw

数模转换器的基本原理及DAC类型简介

https://mp.weixin.qq.com/s/1XmbkoRkXUtmR0pnENhfGA

基于高速DDFS的高精度DAC的设计

https://mp.weixin.qq.com/s/aavlfxII5PW_RrsF6nS99g

模-数转换(A/D)技术

http://mp.weixin.qq.com/mp/homepage?__biz=MzUyMTA2OTM1MA==&hid=4&sn=192b1f4e49979e13c7df491725415d06&scene=18

一个OLED方面的公众号

https://mp.weixin.qq.com/s/lBRHV1mnO1JMwlnO_rQjxA

LCD与OLED之争:谁才是真正的赢家?

https://zhuanlan.zhihu.com/p/48343011

芯片中的数学——均衡器EQ和它在高速外部总线中的应用。这个blog主要介绍了眼图的概念。

https://mp.weixin.qq.com/s/oCBSGVtGSwq9c59rcVc2-A

无线接收器的百年创新及架构发展史

https://mp.weixin.qq.com/s/KPmkphlJFv5dScLlhAigEw

新型存储器技术盘点

https://zhuanlan.zhihu.com/p/54517790

内存条应该怎么插?为什么要从远端插起?不遵循为啥还可以work?有啥副作用?

https://mp.weixin.qq.com/s/AJA01Cvm3k2HntUUAg9FPg

关于“陶瓷电容”,你不知道的事

https://mp.weixin.qq.com/s/NKWvIJ7-J_IugnAgUehVIg

博通要卖掉的射频前端,是个怎样的市场?

https://www.zhihu.com/question/514589190

为什么嘉立创打PCB不要钱?

外设接口杂谈

USB_IN和USB_OUT

粗看这个也觉得奇怪,USB总线是双向传输的,怎么还有IN和OUT的区别。后来才知道这是相对于USB HUB而言的。靠近根节点的那边是IN,靠近设备的那边是OUT。这里之所以用“靠近”这个词,是因为USB是树状结构的,USB HUB相当于是这个树中,层与层之间的连接器。

USB HUB的典型实例是用的比较广的1路转2路或者1路转4路的USB扩展器。

UART

UART的硬件形态分为TTL、RS232和RS485等,其中最常用的是RS232,也就是有的PC主板上提供的那种9针的接口。

从原理来讲,RS485和USB类似都采用了双绞线和差分编码。

各种外设接口物理层对比

这里不打算罗列各种外设接口的规格参数,也不打算给出一个表格对比各个方面。我的目的是在对比各种外设接口的过程中,总结设计外设接口所需要注意的地方。

1.数据线

外设接口的目的是传输数据,因此数据线是必不可少的。由于一根数据线无法同时处于两种状态,因此,必须有两根独立的数据线,才能实现真正的全双工。否则,至多是半双工。

2.时钟线

时钟用于划分数据位,起到标尺的作用,否则通信双方是无法理解一段高电平表示的是多少个“1”。(这里假设高电平表示“1”)

时钟有三种形式:

1.约定式。通信双方约定一个时钟频率进行通信。最典型的是UART接口。这种方式的好处是无需时钟线。但由于两侧时钟是异步时钟,时间长了之后就会出现同步错误,因此这种方式只适合慢速接口。一个改进的方法是通过在数据中加入停止位,来纠正累积的时钟同步误差。

2.时钟线。这种方式通常设计为主从式,即主设备提供时钟信号,而从设备利用该信号同步自己的时钟。比较典型的是I2C、I2S、SPI。

3.时钟线和数据线混合式。典型如USB所采用的差分编码,虽然是两根数据线D+和D-,但从信息量来说,相当于其他接口的数据线+时钟线。也可以换句话来说,由于时钟和数据是信息中相互独立的分量,因此,无论采用何种编码方式,都不能以少于2根线的方式提供完整的数据线+时钟线的功能。

正因为如此,USB 2.0虽然有两根数据线,但它实际上只是个半双工接口。而USB 3.0在USB 2.0的基础上,又添加了两根数据线,才成为了真正的全双工设备。

3.数据有效

分为电平式和边沿式两种。前者如I2C,只允许数据在时钟信号为低电平时改变,后者如SPI,规定数据在时钟信号的边沿有效。

参考

https://www.zhihu.com/question/308406342

SPI总线协议如何理解?

I2C

I2C的读写时序一般如上图所示。从中可以看出I2C的数据由从机地址、读写标志位、寄存器地址和普通数据位组成。其中后面的三部分在其他的外设接口中也能见到,意义大致相同,这里就不赘述了。这里重点谈谈从机地址。

I2C相比于UART和SPI,其优点在于一个接口可以外接多个设备(多个从设备的情况较多)。从机地址就是用于区分这些设备的。以7位从机地址为例,高4位一般由设备厂家分配设定,低3位由用户设定。因此一个I2C总线上可以挂接多个同类设备,只要用户设定好它们的地址就可以了。与SPI的片选不同,I2C的用户设定位采用连接上下拉电阻的方式设定,而不用连接到主设备上。

在Linux内核中,使用I2C_BOARD_INFO宏设置从机地址。

SMBus

SMBus(System Management Bus,系统管理总线)是1995年由Intel提出的,应用于移动PC和桌面PC系统中的低速率通讯总线。由于它大部分基于I2C总线规范,因此在Linux内核中,被归类为I2C总线。

参考:

https://zhuanlan.zhihu.com/p/201075632

什么是I3C总线?它和I2C和SMBus是什么关系?

https://mp.weixin.qq.com/s/7PiFeh7DXPfghMTypFC_bQ

I3C下一代接口技术

MIPI

MIPI(Mobile Industry Processor Interface)联盟在2003年由ARM、Nokia、ST、TI等公司成立,目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化,从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。

网线

硬盘

早期,磁带和硬盘驱动器的面密度相似。但由于的市场规模和硬盘销售收入的增加,为更大规模的研发工作提供了资金,这使得他们的制造商能够更积极地扩大存储密度。因此,大容量硬盘驱动器的当前面密度约为最新磁带驱动器的100倍。

相比之下,磁带存储设备目前的区域密度远低于超顺磁极限。因此,磁带的摩尔定律可以持续十年或更长时间,而不会遇到基础物理学方面的障碍。

磁带的规格由LTO组织负责制定:

https://www.lto.org/

名称 容量 传输速率
LTO 1 100GB 15MB/s
LTO 2 200GB 35MB/s
LTO 3 400GB 80MB/s
LTO 4 800GB 120MB/s
LTO 5 1.5TB 140MB/s
LTO 6 2.5TB 160MB/s
LTO 7 6TB 300MB/s
LTO 8 12TB 360MB/s
LTO 9 18TB 400MB/s

以上类型只向下兼容两代,两代中最近的一代为读写兼容,之后为只读兼容,速度仍然按照各个类型的速度,例如LTO4可以读写LTO3速度为80M/s,可以只读LTO2的磁带速度为35M/s。

LTO磁带机的价格非常昂贵,LTO 9目前需要5万元,即使是被淘汰的LTO 5也需要800元。所以如果数据规模小于10块千元主流硬盘的话,磁带存储没有任何价格优势。

参考:

https://mp.weixin.qq.com/s/Fzu5YmWYxEohDJjmcGGjhQ

为什么说,数据存储的未来属于磁带


千年盘,是美国Millenniata的公司将推出新型磁盘存储技术,这种光盘新技术可以将数据在室温下存储1000年,使用这种技术的特殊光盘叫Millennial Disc。


https://zhuanlan.zhihu.com/p/38847308

为什么硬盘转速是5400或者7200这么奇怪的数字?7200转的硬盘一定比5400快吗?

https://www.zhihu.com/answer/470917953

Windows等操作系统是如何做到复制几G文件不出错的?

https://mp.weixin.qq.com/s/7athL-OWrFSxMwxqvR73TA

为了让你的硬盘资源能完好地传给曾曾曾孙,科学家想到了这些办法

https://mp.weixin.qq.com/s/ChAfcT5xDgExiEXytTfynw

关于存储技术的最强入门科普

https://www.sohu.com/a/394211914_444417

SMR硬盘到底能用不?

https://zhuanlan.zhihu.com/p/378639081

给大家科普下什么是叠瓦盘?顺便告诉你叠瓦盘为什么不能买?

光刻+

https://mp.weixin.qq.com/s/NZGNrO_LxNc6qrIdofOIfQ

假如没有他(林本坚),就没有今天的台积电

https://mp.weixin.qq.com/s/-cudXRIo0t4gNpEqVJ7vKw

芯片光刻的流程详解

https://mp.weixin.qq.com/s/V2AY7VcUEFCMAdMPJ54ZiA

一文看懂光刻机

https://mp.weixin.qq.com/s/VY0WeBfZ2vN8OaupcsEvxw

光刻胶发展历史

https://mp.weixin.qq.com/s/odDzhxRsGuZYOdYtbrHV8Q

一文看懂光刻胶

https://mp.weixin.qq.com/s/jqP52LFcmd5oGRLBfE2J_A

光刻机编年史(1959-1969)

https://mp.weixin.qq.com/s/YvzxV5NLz4FkKO71bxpAIA

给孩子讲讲光刻机吧

https://mp.weixin.qq.com/s/6BnrAEMpZxJ3ChBHWQ9mWA

台积电缺电!30台EUV光刻机一天耗电90万度

https://mp.weixin.qq.com/s/AUDDEYETPdJSyIdpMl4hLQ

一文看懂ASML EUV光刻技术

https://mp.weixin.qq.com/s/DFU4zoteqehOJkBpVVhXyA

EUV光刻机里的低调王者

Fork me on GitHub