總線傳輸----信號傳輸線分析

總線傳輸率的選擇

任何總線傳輸的 關鍵在物理層，而物理層的完美在總線傳輸率的選定。
我們常常看到一些總線規范，標示其最大傳輸率有多大而容易造成我們誤解，其實那亦需是在一定環境的， 舉例說 RS-232 其在PC能表現的最大傳輸率是 115200 ，那當我們真正布線出去能如此表現嗎 ? 答案是不能的，因為總線長度跟速率大有直接關系。又舉例，常用的RS-485 也真正能飆速到 10Mbit 嗎 ? 那 CANbus 能到 1Mbit
嗎 ? 其實這些高速都是指點對點且線長在一米以內，那一米以內的總線又能做什用 ? 只不過能在實驗室測試吧!

我們接下來分析總線跟頻率的關系 :

1.一條傳輸線是結合電感跟電容的串并組合，我們學過基本電學;我們了解依各容抗跟感抗組合的負載將產生諧震。并聯諧震會將我們灌入的信號加倍放大;而串聯諧震卻會將信號消耗殆盡，因此選定頻率將是完美總線的第一問題。

2.我們的傳輸信號是方波，根據負立葉(工程數學)分析，我們知道方波是很多不同頻率組合的波形，其最大成分都是奇諧波， 依此奇諧波也是反射波最大來源，
奇諧波在總線上所造成既是我們俗稱 ”鬼影”。這是一各相同信號但卻又延遲來的信號，他容易造成接收端的誤判。

3.因為傳輸線是結合電感跟電容的串并組合，因此當我們灌入的方波也會因為諧震變形，其實說是變形不如說是總線只將符合他的頻率讓其通過。因此他將會使波形鈍化成正Sin波，當方波鈍化成Sin波的時候，其0度角將比原信號落后約 10 度，
且零點有可能因為線上充滿電荷而有殘留直流，導致整個信號被直流拖起而喪失交界點。這問題最容易發生在高速傳輸率身上，如果我們采用正負波形方式將可避免，
但正負波要做總線仲裁就會有些困難。

4.如上，因為傳輸線是結合電感跟電容的串并組合，因此還有一頭痛問題;那就是波形因為電荷充電波形象負趨近，造成有負壓現象， 這也是總線常造成的問題，
輕的阻擋傳輸重者將燒掉端點， 這種狀況也常見。

5.現場他源干擾， 這問題也是不可避免的，當然選用隔離網線可避免，但線材成本又叫您吃不消。因此常常會用賭的方式施工， 一但賭對都沒問題，但麻煩的是常常會賭錯，因此如何避開跟如何共存將是決定這場總線的成功與否。針對這問題我們只能抱歉的說，工程人員務必親自現場指導走線，避開高壓線 避開射出成型機 避開馬達 ……等。

上述分析五種狀況后，接下來我們要如何選擇傳輸率 ?傳輸率到底要多少我們必須認真去分析。

對于傳輸率的算法，這我們態度是比較保守的，我們常常已達成滿載率去推算，
畢竟在低造價下，不可能用無限的硬件成本換取速率。那什幺叫達成滿載率 ?就是計算所有端點預收發時間與沖突排成，端點的沖突因為透過總線沖突排成幾乎沒在浪費什幺時間;如此我們就很簡單的可以計算出到底線最低要多少速率 ?

舉例而言如果每端點發送率平均只有每秒傳輸16 Byte，端點總共有50點， 那我們可得知最低底限頻率為 16 *8 *50 = 6400 。當然，我們要考慮誤差 ( 含起始及凈空)，因此 我們捉 7000 Bit/Sec 既可， 當然或許會問我們怎沒計算反應度 ?反應度這名詞很抽象 !因為在上層的軟件要設計成在總線聯機，那便不可能設計出立既反應，
除非你用端點對端點 !否則我們必須了解依各端點送出至反應其需多大 ?

這點我們公司曾經好幾次的研究跟討論，最后我們決定用人類神經最大反應每秒 16
次反映為基準， 如果在這套上上面數值即為 7K * 16 =114 K Bit/Sec 。 但真正需要這幺大嗎 ? 我們應該認真思考真正每個端點都是每秒傳一次嗎 ?其實我們剛算的那是最大值， 也就是說 7K – 114K (Bit/Sec) 是我們傳輸率的自然范圍， 那要選多少 ?
我們建議選最低 ……… 7K Bit/Sec。

由上面分析，我們大概能對總線速率來定奪傳輸線上的速率，但我們要知道這頻率符不符和線上使用
根據經驗我們有下列數遽 :

1.直線配線 ------ 90 K Max Bit/Sec

2.星狀配線 ------ 140 K Max Bit/Sec

3.樹狀配線 ------ 20 K Max Bit/Sec

上述條件是 a. 。線材是采用網絡 UTP 線材

b. 傳送方式 曼徹斯特 方式

c. 對等有效終端 75 歐母

上述技術規劃我們使用達五年， 暫時還沒失望過，愿跟大家分享 ………。。

備注 :
使用總線為控制方向并非做資料儲存傳遞，如果您設計是做大資料的傳遞，我們建議您使用 最廉價網絡 ，這點是您使用總線的最先認識 。