DS2120低压差分(LVD)器件在SCSI应用环境中的优势

摘要：本文描述了SCSI、FAST SCSI和ULTRA SCSI之间的差别，给出了DS2120 SCSI端接器的连接方式以及所需要的电平。本文还讨论了DIFF_CAP、DIFFSENS相关的MSTR/SLV功能。

另请参考: SCSI端接器网页

选择SCSI (小型计算机系统接口)收发器时，无论是单端(SE)还是差分(HVD或LVD)器件，都要确定传输数据速率、电缆长度以及主控制器能够支持的最大器件数。

SCSI¹标准(现在称为SCSI-1)是在1981年发布的，它采用专有的单端、8位总线收发器在主机和外围设备之间传输数据。SCSI-1定义数据传输速率为每秒5M字节。该标准发布后，SCSI技术得到了迅速发展。SCSI-2规定数据速率达每秒10M字节，并具有可选择的高压差分信号(HVD)驱动和16位宽字节数据总线。SCSI-3 SPI™将速率扩展到了每秒20M字节，采用宽字节HVD总线。随着以后的Ultra SCSI、Ultra2、Ultra160以及Ultra320标准的推出，数据总线传输速度已经达到每秒320M字节。(参考表1.0)

表1. STA批准的SCSI术语及定义 STA Terms Bus Speed, MBytes/Sec. Max. Bus Width, bits Max. Bus Lengths, Meters (1) Max. Device Support Single- Ended LVD HVD SCSI-1 (2) 5 8 6 (3) 25 8 Fast SCSI (2) 10 8 3 (3) 25 8 Fast Wide SCSI 20 16 3 (3) 25 16 Ultra SCSI (2) 20 8 1.5 (3) 25 8 Ultra SCSI (2) 20 8 3     4 Wide Ultra SCSI 40 16   (3) 25 16 Wide Ultra SCSI 40 16 1.5     8 Wide Ultra SCSI 40 16 3     4 Ultra2 SCSI (2,4) 40 8 (4) 12 25 8 Wide Ultra2 SCSI (4) 80 16 (4) 12 25 16 Ultra3 SCSI or Ultra160 SCSI (6) 160 16 (4) 12 (5) 16 Ultra320 SCSI (6) 320 16 (4) 12 (5) 16
注意：
(1) 在点对点或工程应用中可能超出表中所列的最大总线长度。
(2) 使用“窄”字节总线，上述SCSI, Ultra SCSI或Ultra2 SCSI是可选的。
(3) LVD在最初的SCSI标准上没有给出该速率的定义。如果总线上所有器件都支持LVD，则该速度上支持12米的长度是没有问题的。如果总线上的所有器件都是单端的，那么在点对点的应用中可以达到25米。
(4) 速度超出Ultra标准的器件没有单端的定义。
(5) 速度超过Ultra2标准的器件没有HVD的定义。
(6) 从Ultra2开始所有新的速度版本均采用宽总线。

HVD SCSI是SCSI-2标准的组成部分，它可以提高数据传输速度、延长传输距离、增大总线上的最大器件数目。HVD将电缆长度增加到25米(82英尺)，采用宽字节的Fast SCSI总线允许总线上挂接16个SCSI器件(包括主机适配器在内)。然而，HVD SCSI需要大功率收发器，它利用差分电压信号表示总线上的逻辑状态。一对并行的电压信号(一个正电压和一个负电压)沿总线传输、建立一路差分电压，如果(V+) - (V-)是正数，则接收端检测结果为逻辑“1”。如果(V+) - (V-)是负数，则接收端检测结果为逻辑“0”。差分总线相对于单端总线来说具有更小的噪声和地电位偏差，因为任何总线干扰都同时作用于V+和V-、表现为供模干扰，可以有效地被抑制。正是由于这个原因，差分总线也被称为平衡总线。这种总线形式可以延长电缆长度、降低噪声。但平衡总线的大功率收发器不能集成在一片或两片控制芯片内，导致多数对价格敏感的应用无法采用差分总线方式。

LVD SCSI发布于1995年，它是一个低功率、低价格的差分总线收发器，保证信号的完整性，具有与HVD SCSI相同的高速数据传输能力。LVD (V+和V-)信号摆幅约为±400mV，以1.25V的共模偏置电压为中心摆动，与单端或高压差分信号相比，LVD较小的信号摆幅能够快速达到所要求的逻辑状态。利用基于EIA-644 (LVDS)铜线数据传输标准的LVD SCSI能够达到每秒655M字节的数据速率(点至点传输)。LVD SCSI相对于HVD SCSI的另一优势是它可以向后兼容至SE SCSI²标准。对于Ultra3, Ultra160和更高速度标准，SE和HVD都没有定义速度和距离参数。对于Ultra160以上的标准，只有LVD给出了确切定义，参考表1.0。



DS2120 LVD SCSI端接器完全符合Ultra320、Ultra3、Ultra160和Ultra2 (仅含LVD) SCSI接口标准的要求。因为DS2120仅仅是LVD SCSI端接器，如果SE或者HVD器件连接到总线时DS2120将自动脱离总线，器件通过内部检测DIFFSENS线上的电压实现这个功能。LVD终端提供两个由电流源偏置的、具有5%容差的光刻电阻和一个由1.25V带隙基准产生的共模电压源。采用Y型终端配置，具有105Ω差分阻抗和150Ω共模阻抗。当LVD SCSI总线上没有连接驱动器时将保持112mV的失效保护偏置电压。另外一个失效保护措施是带隙温度至电压的转换器，用于检测器件温度是否超出150°C。一旦达到或超出器件设定的热关断温度阈值，DS2120将自动与总线隔离。

DIFF_CAP引脚监控DIFFSENS线以确保器件工作在适当的模式下。如果DIFF_CAP引脚电压位于0.7V到1.9V之间，器件在模式转换延迟之后进入LVD工作状态。宽字节SCSI应用需要三个DS2120 LVD端接器件(见图1.0)。典型应用中，SCSI器件采用下述菊花链连结。当MSTR/SLV为高电平时，DIFFSENS可以驱动SCSI DIFFSENS线以确定适当的工作模式。

器件内部在MSTR/SLV和TPWR引脚之间带有75kΩ的上拉电阻。因为具有内部上拉电阻，所以MSTR/SLV引脚可以接高电平(见图1.0)，也可以浮空³。


图1.

DS2120是一款高性能的LVD SCSI端接器，它确保在满足HVD SCSI端接器的速度要求前提下不增大系统功耗、而且不提高系统的成本。上述配置中只有一组端接器驻留在主机总线适配器(HBA)中，其它端接器则置于SCSI电缆终端的小型连接器内。DS2120E采用小尺寸、28引脚、4.4mm TSSOP封装，这种小尺寸封装使其能够很容易集成到电缆终端或电缆适配器内。DS2120同时具有低至3pF的关断电容，允许器件热插拔 *** 作，采用2.7V至5.5V单电源供电，工作温度范围：0°C至+70°C。

¹ 请参考SCSI行业协会(STA)网页：http://www.scsita.org
² 任何版本的SCSI定义，包括LVD SCSI，都必须向后兼容。新的标准中采用一个检测器，是被称为差分线的使用被称为DIFFSENSE的信号线来区分不同标准的终端器件。终端器件输出一个信号电压到DIFFSENSE信号线，用该信号电压来区分SE, HVD和LVD。一个SE总线其DIFFSENSE电压值小于0.5V，LVD总线DIFFSENSE电压值位于0.7V至1.9V之间，而HVD总线则高于2.4V。
³ 请参考应用笔记510：SCSI总线的MSTR/SLV连结配置。