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接口的发展,数字家庭网络的时代势必到来

发布时间:2021-04-12 阅读数: 92

数字家庭网络是连接数字家电的网络,数字化就是它的连接方式。在数字界面中,有线有1394、USB、PCI-Express和DVI/HDMI等,无线有UWB和WLAN等。虽然现下没什么技术能单独承担建立数字家庭网络整体的能力,但未来我们可以看到的是他们的有机结合。


1394总线是提供理想的数字接口。

1394即IEEE1394,目前有三个相关标准:


1、1394-1995.定义的是6引脚电缆和插座,能够在几个台式电脑主板上看到,6根引脚有两对差距线和电源。主机需要提供1.5A/12V的电流,所以一般只能应用于台式电脑。苹果公司注册的Firewire商标在这种应用中很常见。


2、1394a-2000.是在1394-1995的基础上发展起来,它增加了4引脚电缆和插座的定义,能不需要向其他设备提供电源,这非常适合消费电子产品。索尼公司首先在其数码相机产品上使用该接口,商标为i.Link。而且,1394a是1394-1995的扩张,现在只提到1394a。1394a需要使用STP5电缆,即带屏蔽层的5种双绞线,传输距离为4.5米,传输速度为100Mbps、200Mbps、400Mbps3种。


3、1394b-2002.1394b标准的制定是来源于两方面的需求,在PC行业,计算机外储容量越来越大,需要更快的传输速度,1394b将传输速度提高到800Mbps、1600Mbps、3200Mbps;在消费电子领域,需要将家用电器连接到网上,传输距离更长,1394b将传输距离提供到100米,并提供更多的电缆选择。


非屏蔽5种双绞线,实际上是普通的5种网线,现在制定支持S1600的规格,在家庭中的应用方便实惠。


1394采用对等传输方式和公平竞争的原则,总线的设备(节点)也会总线发送数据,无需主机控制,非常适合消费电子产品的特点。1394支持异步传输和等时传输,可立即插入使用,其中1394b支持闭环连接方式,对用户更加友好。1394采用层层处理的模式,其中物理层和链接层与硬件相关,传输层和应用层与软件相关,利于工程师设计。


USB2.0是PC与外部设备连接的理想选择。


PC机向外扩展的接口有很多,其发展阶段内出现了并口、串口、PS-2、红外、ISA、PCI等,我们把这些接口称为传统接口。传统接口发展到今天已经成为系统的瓶颈,速度慢,没有统一的标准,成本高,占有空间,需要方便、简洁、标准化的接口,USB满足了这些需求。


USB是通用串行总线的简称,现在的版本是2.0.USB2.0支持低速(1.5Mbps)、全速(12Mbps)和高速(480Mbps)3种传输速度。习惯上有人把支持低速和全速的USB称为USB1.1,其实今天不应该有USB1.1的称呼,而应该称为USB2.0的全速。


USB采取的是主机架构,主机控制着所有数据传输。十分适合PC机与外设的连接,PC机是主机,PC机强大的处理器和大量的存储空间能够轻松实现主控制器的硬件和软件,外设只需实现自己的功能,简化设计也降低了成本。


一个USB的根接口能支持127个外部设置,若是主机的USB口不够,可以使用集线器扩展,集线器最多可以有5层,每层之间的电缆长度可以达到5米。当前,许多芯片组提供了8个USB根接口,基本上可以满足电脑外部设备的扩展需求。


USB的主要原因决定了外部设备和外部设备之间无法直接通信,因此不适合消费电器的连接。USB的主机还需要提供500mA的电流,也不适合手持设备的连接,这是USBOTG标准出现的主要原因。


USBOTG为手持设备的连接带来了便利。


在诺基亚、摩托罗拉这些手机厂商的推动下,行业制定了USBOTG标准。OTG是On-The-Go的缩写。


USBOTG可以简单地理解为简化的USB主控制器,该主控制器只需提供有限的主控制功能,不需要像PC机的主控制器那样具有所有的主控制功能。USBOTG需要提供的最小电流只有8mA,这对于手机、PDA电池供电的手持设备尤为重要。台式设备读USB时,也可以提供更大的电流。


USBOTG实现了点对点连接,但是只能在两个设备之间通信,不能实现网络功能,因此USBOTG是USB标准的补充,也不能代替1394在消费电器之间的连接。


PCI-Express为3C融合带来革命。


PC机发展到今天,CPU时钟越来越快,PCI总线也到了瓶颈期,单纯的通过时钟加速和数据线加宽的方法已经无法满足需求,尤其是在PC机内部如此拥挤复杂的环境中。因为是并行总线,加快时钟和扩大数据线会带来无法解决的电磁辐射干扰。


PCI-Express是串行总线,采取了差分数据线的方法,输入输出各为一对,称为一对Lane,用x1表示,输入和输出的传输速度都达到了2.5Gbps。可以根据需要增加Lane数量。例如,用x16代替显卡的AGP总线,在南北桥之间使用x4,这些将会在新台式和笔记本电脑可以看到。


PCI-Express是PCI的延续和传承,软件兼容,因此系统升级只需升级硬件部分。


DVI/HDMI连接显示屏。


DVI指数字视频接口,HDMI是高清多媒体接口,DVI只支持视频信号,HDMI还支持音频信号。DVI/HDMI实现并列/并列转换,在发送端将并列的音频信号转换为并列的TMDS信号,在接收端将TMDS信号恢复为音频信号,这里的音频信号是指未经压缩的原始信号。


DVI/HDMI支持UXGA的分辨率,超过了高清电视所需的分辨率。DVI可以利用HDCP来提供内容保护功能,而HDMI本身就含有HDCP的核心。基于这两个因素,有HDCP的DVI或HDMI已经被美国FCC强制规定必须加入与高清电视相关的电子产品,如高清电视、有线机顶盒、DVD播放器等,欧洲、日本和韩国也有很快相似的要求,中国可能首先将DVI接口作为选项。


DVI/HDMI是一种点对点的连接,其应用范围比较单一,只能用于与显示屏相关的产品,因此在数字家居网络中属于终端接口。


无线传输前景发展好。


当前,常见的无线传输方式有蓝牙-bluetooth、无线局域网-wlan、超宽带-uwb。其中,WLAN适用于高速数据网络,UWB适用于高清音视频信号传输和短距离的高速数据同步。而蓝牙受限于其传输速度过低的缺点,所以在市场上找不到更多的定位点。


随着半导体技术的提高,芯片抗静电能力下降,具有热插拔功能的接口技术要求良好的防静电设计,而电气设备本身也需要良好的接地,若是两者不理想,热插拔时损坏芯片的可能性很高,可能会损坏整个系统。无线传输的最大优点是摆脱电缆的束缚,没有类似的烦恼。


无线传输,尤其是UWB技术的应用前景非常广阔,未来将取代有线连接技术,或者两者平分秋色,我们拭目以待。但是,无论采用什么样的技术和接口,数字家庭网络的时代势必到来。



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