在计算机系统内部的各部件间连接以及与外部设备之间的连接使用到了大量的各种通信接口(包括连接器及连接线),来提供计算机内部部件间和计算机与外设间的数据传输或电源供应,构成了计算机的庞大运行系统。尤其是是计算机与外设之间,早期使用多种并口与串口,使计算机需要配备多种接口或者需要接口转换器,为计算机的应用带来不便。后来出现新的接口型式在取代老的形式,尤其是通用串行总线(USB,Universal Serial Bus)接口技术的推出,实现了计算机所用接口的简化统一,取代了一些原来使用的许多类型的接口,使计算机能够连接大量的各种外设设备。
这里将介绍下述计算机曾用过的或正在使用的各种通信接口的连接器的特性,包括接口的物理型式、脚针电路定义等。那么所使用的各种通信接口(12种),详见下表0-1,包括接口名称、含义、物理接口类型及用途等;在下表0-2中,列出了常用的通信接口名称的中英文对照。
表0-1:常用的计算机通信接口
表0-2:常用的计算机通信接口名称的中英文对照
1、计算机串行通信接口的物理特性和电特性
计算机中一般有两个串行通信接口,它符合EIA RS-232标准,通常称为COM1和COM2,或称为Serial A和Serial B。COM1一般使用D型9芯连接器,COM2一般使用D型25芯连接器。COM接口已逐渐被PS/2、USB等接口所代替。串行通信接口的一些特性极其插脚分配详见下表1-1和表1-2。表1-1给出了COM接口物理连接器的插脚分配和接口电路定义;表1-2列出了COM接口在计算机内的连接特性。下图1为一个9芯连接器的外形图。
表1-1:COM接口物理连接器的插脚分配和接口电路定义
表1-2:COM接口在计算机内的连接特性
图1:9芯连接器的外形图
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2、计算机并行通信接口的物理特性和电特性
计算机中的并行接口也称之为LPT1口或Parallel 1口,主要用来连接打印机、扫描仪等。依据数据并行输入输出的位数可分为4位、8位、半8位、EPP和ECP五种类型,依据其工作模式又分为SPP标准工作模式、EPP增强型工作模式和ECP扩充型工作模式三种,三种工作模式的性能见下表2-1。并行接口也逐渐被USB接口所代替,它使用物理接口为D型25芯连接器,其脚针的分配及接口电路的定义详见下表2-2。下图2给出了D型25芯连接器外形图。
表2-1:工作模式的性能表
表2-2:计算机并行通信接口脚针的分配及接口电路的定义
图2:D型25芯连接器外形图
3、计算机VGA接口的脚针的分配及接口电路的定义
计算机中的VGA接口也称之为D-Sub接口,主要用来连接显示器,它输出的是模拟显示信号。计算机内部产生的是数字显示信号,如果是CRT模拟显示器,则显卡完成D/A转换,经VGA接口至CRT。如果是数字显示设备(LCD、DLP等),经VGA接口后,数字显示设备要再完成一次A/D转换,方能显示。VGA接口使用的是D型15芯连接器,其插脚的分配及接口电路的定义详见下表3。下图3为VGA接口使用的D型15芯连接器的外形图。
表3:VGA接口的脚针的分配及接口电路的定义
图3:VGA接口使用的D型15芯连接器的外形图
4、计算机FDD接口的脚针的分配及接口电路的定义
计算机中的FDD接口主要用来连接软驱设备的,但随着USB接口以及U盘、ZIP存储设备的大量使用,FDD接口也将被逐步淘汰。FDD接口使用的是一种长度为4.9厘米、有34芯的长方形物理连接器,其脚针的分配及接口电路的定义详见下表4。该物理接口的实用电路全定义在编号为偶数的脚针上,即物理连接器的上排,编号为奇数的插脚(即物理连接器的下排)全定义为电路信号地(GND),表中不再列出。下图4为FDD接口物理连接器的外形图。
表4:FDD接口的脚针的分配及接口电路的定义
图4:FDD接口物理连接器的外形图
5、计算机IDE接口的物理特性和电特性
计算机IDE接口也称为ATA接口,主要用来连接硬盘,也可以连接CD-ROM、DVD驱动器等。IDE接口所支持的容量特性详见下表5-1。IDE接口所使用的是一种40芯的长方形物理连接器(数据接口,电源接口是另外的),其脚针的分配及接口电路的定义详见下表5-2。一个IDE接口可以支持连接一主一从两个设备。下图5为一个IDE接口物理连接器的外形图。
表5-1:IDE接口所支持的容量特性
表5-2:IDE接口脚针的分配及接口电路的定义
图5:IDE接口物理连接器的外形图
6、计算机EIDE接口的物理特性和电特性
计算机EIDE接口是在IDE接口的技术上进行改进的新型接口,也称为ATA-2接口。EIDE接口所支持的容量特性详见下表6-1。EIDE接口所使用的与IDE接口物理尺寸相同,也是一种40芯的长方形物理连接器,不同的是它一般具有两个40芯的插槽,称为IDE1和IDE2,这样它可以同时支持连接4个EIDE设备,且接口电路的定义也有所不同。两个40芯的插槽的脚针分配及接口电路的定义相同,详见下表6-2(表中灰色的条目为与IDE不同的项目)。
表6-1:EIDE接口所支持的容量特性
表6-2:EIDE接口脚针的分配及接口电路的定义
7、计算机SCSI接口的分类及传输特性
计算机SCSI接口是用来连接计算机与各类型外设的计算机接口,是由ANSI规范的。它的物理连接器分为低密度50芯、高密度50芯、高密度68芯和高密度80芯的长方形连接器分别详见下图7。SCSI接口可分为多种类型,具体详见下表7。
图7:SCSI接口的物理连接器
表7:计算机SCSI接口的分类及传输特性
8、计算机PS/2接口的脚针的分配及接口电路的定义
计算机PS/2接口曾用来作为键盘和鼠标连接计算机的接口,是由IBM公司开发的,现已被USB空下口所代替。它一般分为绿色和紫色两个接口,绿色接鼠标,紫色接键盘。PS/2接口使用的是6芯圆形物理连接器,其脚针的分配及接口电路的定义见下表8。下图8为PS/2接口连接器的外形图。
表8:PS/2接口的脚针的分配及接口电路的定义
图8:PS/2接口连接器的外形图
9、计算机USB接口的有关特性
计算机USB接口用来作为连接计算机与高、中、低速外设的串行接口,早期计算机上常用的是符合USB 1.1/1.0标准的USB接口,现在已经本很少使用了,目前使用较多的是USB规范的后续接口,如USB 2.0、USB3.0、USB3.1和USB type-C等。
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10、计算机ATX电源接口的脚针的分配及接口电路的定义
计算机ATX电源接口是为计算机主板及其它部分提供电源的接口,该接口是一种长方形20芯的物理连接器,示意图如下图10所示,其插脚的分配及接口电路的定义详见下表10。
图10:计算机ATX电源接口示意图
表10:ATX电源接口的脚针的分配及接口电路的定义
11、计算机RJ-45接口的脚针的分配及接口电路的定义
RJ是Registered Jack 的缩写,意思是“注册的插座”,RJ描述了公用电信网络的接口,常用的有RJ-11、RJ-45等。RJ-45接口,俗称水晶头,在计算机网络中大量使用的一种接口,由EIA规范,包括接头和插座。RJ-45接口有屏蔽和非屏蔽之分,与导线直接相连,以实现导线的电气连续性。共8芯,常用8芯不同颜色的UTP双绞线作为外部连接电缆,其接口示意图及接线方式如下图11-1所示。在图中,依据EIA的规范,其接线方式分为568A、568B两种标准,两种接线方式及线缆颜色标识详见下表11-1。
图11-1:RJ-45接口接线方式示意图
表11-1:RJ-45接口的接线方式及线缆颜色标识
RJ-45插座和RJ-45插头共同组成一个完整的接口连接器。插座按安装位置的不同分为埋入形、桌上型和通用型三种类型,按屏蔽性能有屏蔽和非屏蔽之分。RJ-45连接器的一些技术特性详见下表11-2。在计算机中,RJ-45接口主要是网卡提供的用以将计算机终端接入计算机网络的接口,其外形图如下图11-2所示。依据IEEE规定,其10/100Base-T的标准下(速率可10Mbit/s、100Mbit/s自适应),RJ-45接口的脚针的分配及接口电路的定义详见下表11-3。
表11-2:RJ-45连接器的一些技术特性
图11-2:计算机中RJ-45接口外形图
表11-3:10/100Base-T RJ-45接口的脚针的分配及接口电路的定义
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