很早以前,模/數轉換器(ADC)曾采用簡單的并行接口,例如TTL或高電平CMOS。其中,很多轉換器可以把轉換時間縮短到零:即轉換在開始時就即刻完成,而且轉換結果得以保持——因為他們的并行輸出寄存器在下個轉換周期之前是保持不變的。數/模轉換器(DAC)有類似的并行緩沖輸入。

就我個人的經驗來看,在那些工具粗糙且接口非無縫(包含非常多的膠合邏輯)的日子里,這樣的靜態全寬度輸入有助于簡化某些輸入硬件/軟件的調試步驟。我們可以利用邏輯分析儀、示波器或甚至電壓表,以手工方式檢查轉換器的輸出。

對于8位甚至10位分辨率的轉換器來說,這種接口包含的大量IC引腳并不是一個大問題。但隨著轉換器分辨率上升到12、16、18甚至更多的位,這樣的并行路徑在封裝和PCB空間方面帶來了一些問題,對轉換器和相關的處理器來說都是如此,而且,保持信號完整性的任務也很艱巨。因而,一些制造商轉而采用串行化并行接口模式。

當然,對今天的密集電路來說,更好的解決方案是采用一種高速串行接口,以一種單一信號路徑的形式把數據泵出或抽入。這種情況下電平也會改變,許多時候會從高電平單端信號轉變為低壓差動信令(LVDS)。

如果可以支持所要求的串行時鐘速率,由于裸片和封裝尺寸及占據的板空間較小,這種方案可以節省大量成本。同時,信號線數量的減少也會降低PCB布線的難度,進而降低了信號完整性的挑戰。

但即使是現有的I/O標準也面臨著挑戰。

在2006年4月獲得批準的Jedec串行接口標準(JESD204)與許多FPGA高速接口兼容。凌力爾特公司發布了一款16位的、每秒80M次采樣率的ADC LTC2274,聲稱該轉換器是首款滿足這個雙線、8b/10b編碼標準的產品。這個串行接口與FPGA配合使用可以實現體積更小的高性能系統。

但在這個領域中,一切都是發展變化的。面對帶有大量高速信道的應用系統,例如物理實驗中或高端MRI掃描儀中的專用檢測器陣列,設計者可能會想:“或許我可以并行使用多個轉換器和FPGA,從而得到若干信道數量并實現高吞吐率。”或許和多年前一樣,我們開始使用多組并行路徑,存在的差別只是現在時鐘速度大大提高了。

借用一句老話,有時候,舊事物又重新變成新事物。

作者:施維柏