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串行ata技術詳解及其應用介紹

作者: 時間:2011-05-01 來源:網(wǎng)絡 收藏


除了電纜與連接器機械方面之外,規(guī)格說明書還考慮了一些電氣問題以確保外部連接的驅動器滿足靜電放電(ESD)與電磁干擾(EMI)輻射與敏感性的規(guī)章要求。圖3還顯示了使用罩在信號導線所有四個側面上的一個金屬屏蔽罩來屏蔽連接器,而且連接器末端還有凸邊,用來確保為驅動器與PC機殼提供一個良好接地通路。同時,電纜末端連接器所有四個側面都有金屬保護,確保在電纜與連接器之間提供良好的接地。

與標準內部連接器相比,插座中的信號觸點凹進插座盒凹得更深,這將有助于預防接近高速信號觸點的任何靜電放電。使用金屬屏蔽罩可以提供一個良好的接地回路,它將在插入或者拔掉電纜的時候釋放掉任何靜電放電電荷。

這里提供的接地通路將有助于來自外部驅動器的任何電磁干擾(EMI)輻射的最小化,但是還需要采取額外步驟,通過增加一個包裹電纜不同信號對的特別屏蔽層來改裝電纜。在一個標準內部電纜內,每一對信號線都被分別屏蔽。這種屏蔽用于外部電纜,但是還要進行額外的包裹。

正如上面總結的變化所展示的那樣,在用于內部與外部ATA的電纜與連接器結構之間存在有重要差異,以適用于特定的使用需求。因為存在著這些差異,連接器就可以被鎖住以防止在外部中誤用未經(jīng)屏蔽的內部電纜,它將是不合適的。為了實現(xiàn)這個目標,插座內的內部信號連接器被做的更寬,而電纜末端連接器的總寬度更窄,因此內部電纜不能被插到外部連接器當中。另一種區(qū)分兩個連接器的簡便方式就是內部電纜有一個L型舌片,作為簡單的盲配(blind mate)鑰匙。對于外部連接器來說,通過將連接器內的信號觸點從中心移開來完成盲配(blind mating)定位。

值得一提的根本區(qū)別在于一個內部電纜不應被經(jīng)常拔插,因此它設計耐受 50次插拔操作。對于一個外部附連的硬盤驅動器,它的耐受次數(shù)應該更高,因此電纜與連接器設計用于支持5000次插拔操作。

早期的外部ATA產品

對于外部ATA接口連接的市場需求可由以下事實說明:具備這種功能的某些產品已經(jīng)先于外部串行ATA技
術規(guī)格說明書在市場露面。不過,許多這些早期產品使用一個內部SATA連接,它不提供所需要的、上面所說的為新外部電纜與連接器而設計的全部屬性。結果,它們預計將很快地轉向被認可的新設計。甚至,更為不受歡迎的是某些使用其他連接器的早期外部串行ATA產品,例如使用1394或者DB9(標準監(jiān)視器互連)電纜與連接器等。這些產品不是為適用高速串行ATA信號而設計的,并且在用戶認為“一個不同類型的信號被輸出到連接器之上”時會引起許多混亂。想象一下,將一個昂貴的便攜式數(shù)字攝/放像一體機連接到一個實際上由串行ATA控制器驅動的1394連接器時,將會發(fā)生什么樣的問題!隨著新規(guī)格說明書的發(fā)布,這種混亂狀況將得到徹底改變,同時,兼容的、用戶友好的外部串行ATA設備將會得到迅速增長。

電氣信號需求

上面得出的功能需求之一就是配有一根長達2米的較長電纜,用于外部。由于最初的串行ATA技術規(guī)格說明書是為內部1米電纜而設計的,它沒有提供充分的設計裕量來驅動更長的電纜。串行ATA技術規(guī)格說明書規(guī)定了必須從一個串行ATA主機或者設備發(fā)送出的最小與最大發(fā)送電壓,而且還規(guī)定了一個接收器能夠正確地解碼所必需的最小電壓。對于速率為1.5 Gbps的內部電纜來說,從主機發(fā)送至驅動器的發(fā)送電壓,或者反向發(fā)送,其電壓范圍都是從400到600 mV??紤]到電纜與連接器的信號損失,接收器必須能夠對325與600 mV之間的電壓進行解碼。

考慮到電纜上任何額外的損失,使用2米電纜的最小發(fā)送電壓將從400提高到500 mV,同時,最小的接收器靈敏度則進一步降低到240 mV。這些改變用以適應在信號通路內較長的電纜或者額外的連接器之內的任何額外衰減。應該指出,當信號傳輸速

率為3 Gbps時,信號電平變化很小,而且這些信號需要被校驗的兼容點是外部電纜插入的那些點,而不是在硅晶體器件上。

由于現(xiàn)有的許多磁盤驅動器與串行ATA芯片組最初設計僅考慮了內部信號電平,它們有可能不能夠滿足外部互連電平更為嚴格的需求。由于這個原因,技術規(guī)格說明書允許設備或者主機系統(tǒng)在必要時使用一個緩沖器芯片,用來提供增強的信號電平或者接收器靈敏度。

串行ATA主機連接

想象一個設計用于支持串行ATA接口的定制外部磁盤驅動器非常簡單,而如何將一個外部串行ATA與主機連接的問題就更為容易。如上所述,許多最初的芯片組與分散的控制器設計沒有能力直接支持一個外部驅動器附加裝置,盡管第二代設計很可能增加這些能力。因此,對于外部互連,將需要使用一個分立的控制器(典型地是基于PCI的控制器)。

使用一個基于PCI卡的解決方案,可以在PCI托架之上提供外部互連(如圖3所示)。它提供了一種簡單而且可靠的方法來使用一個外部連接與一臺PC配用,或者是訂購這樣的一個已安裝卡,或者是通過用戶安裝一個PCI卡配件。

從一個PCI卡到一個外部驅動器機殼的外部串行ATA連接


對于使用一個設計支持外部串行ATA連通性控制器的母板,無論是在芯片組內或者是通過一個添加的基于PCI的控制器,可以選擇在母板上安裝一個外部串行ATA連接器,或者是使用一根從內部連接器連到PCI托架上的一個插座的電纜,來進行連接(如圖4所示)。在這種情況下,應當指出,內部電纜to 托架應該僅連接到一個串行ATA設備上,它能夠滿足上面強調的電氣兼容需求。

許多母板使用預先定義的連接器占地面積(連通)以適合標準PC機箱。在這個連接器外殼之內,將需要一個外部串行ATA連接器,而且將很可能需要取代現(xiàn)有的連接器—無論是一個不再常用的老式連接器,或者可能一個USB或者1394連接器將通過一個外部串行ATA連接器更好地服務。其他PC設計在它們的連接器需求方面更為方便靈活,范圍從服務器平臺到XPC規(guī)格。同時,我們預計在不久的將來可以看到有更多的這些設備使用外部串行ATA連接器。

在筆記本應用中,一種實現(xiàn)外部串行ATA連通的簡便方式就是使用一個基于PCMCIA的控制器。由于基于PCI的控制器能夠方便地設計去使用這個接口,盡管是使用早先說明的內部連接器,其中一些產品已經(jīng)推出。圖5所示為這種互連類型的一個例子。外部串行ATA應用的連接器使用合適的設計。隨著將PCI-Express引入到下一代筆記本設計當中,PCMCIA卡將會被PCI-Express卡所取代,PCI-Express卡將會通過內部連接到驅動器來提供更高的性能。

一個PCMCIA適配器卡示例



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