SATA硬件驅(qū)動(dòng)器接口的可制造性問(wèn)題詳解

華秋 · 發(fā)表于 2023-11-10 14:25:35

SATA接口是硬盤(pán)與主機(jī)系統(tǒng)間的連接部件，作用是在硬盤(pán)緩存和主機(jī)內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤(pán)接口，決定著硬盤(pán)與計(jì)算機(jī)之間的連接速度，在整個(gè)系統(tǒng)中，硬盤(pán)接口的優(yōu)劣，直接影響著程序運(yùn)行快慢和系統(tǒng)性能好壞。

SATA接口介紹

SATA（Serial ATA）是串行ATA的縮寫(xiě)，是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤(pán)接口類(lèi)型。

SATA接口使用嵌入式時(shí)鐘信號(hào)，具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，與以往相比，其最大的區(qū)別在于能對(duì)傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/font>

SATA接口一次只會(huì)傳送1位數(shù)據(jù)，這樣能減少針腳數(shù)目，使連接電纜數(shù)目變少，效率也會(huì)更高；并且SATA的起點(diǎn)更高、發(fā)展?jié)摿Ω螅琒ATA1.0定義的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)150MB/sec，這比目前最快的并行ATA（即ATA/133）所能達(dá)到的最高133MB/sec數(shù)據(jù)傳輸率還要高，而目前SATA2.0的數(shù)據(jù)傳輸率已經(jīng)高達(dá)300MB/sec。

SATA接口引腳定義

接地（GND）

SATA接口的接地線是pin1，通常用于將設(shè)備的機(jī)殼接地，以及為接口提供低電平電壓。

數(shù)據(jù)正（Data+）

SATA接口的數(shù)據(jù)正線是pin2，通常用于傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)。

數(shù)據(jù)負(fù)（Data-）

SATA接口的數(shù)據(jù)負(fù)線是pin3，通常用于返回設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)。

值得注意的是

不同的SATA設(shè)備之間，引腳的定義是相同的，這使得在不同設(shè)備之間的SATA連接成為可能。

同時(shí)，SATA接口還支持熱插拔功能，這使得設(shè)備可以在不斷電的情況下進(jìn)行插拔。

另外，對(duì)于2.5英寸的筆記本串口硬盤(pán)，其+12V腳（即后三腳）通常是懸空的，不能直接連接到電源適配器或電源插板上。

SATA接口pcb設(shè)計(jì)

差分阻抗

SATA差分對(duì)的差分阻抗必須為100歐姆，如果阻抗不匹配，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，增加誤碼率。

因此，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要通過(guò)匹配電路或者設(shè)計(jì)走線阻抗，來(lái)保證差分對(duì)的阻抗匹配。

差分線對(duì)布線

差分對(duì)的走線對(duì)布線的要求非常高，需要注意走線的長(zhǎng)度、寬度、間距，以及過(guò)孔等方面。

在PCB設(shè)計(jì)中，差分對(duì)的走線應(yīng)該靠近且等長(zhǎng)，間距保持在6至10倍的線寬，建議使用微帶線，如果差分對(duì)的走線必須在不同的層走線，那么過(guò)孔兩側(cè)的走線長(zhǎng)度必須保持一致，此外，還需要避免差分線對(duì)與其它信號(hào)過(guò)于靠近，以免產(chǎn)生串?dāng)_。

EMI與串?dāng)_

由于SATA接口傳輸速度較高，因此會(huì)產(chǎn)生EMI（電磁干擾）和串?dāng)_，為了減少EMI和串?dāng)_，需要注意以下幾點(diǎn)。

差分對(duì)的走線間距不能超過(guò)150mil；差分對(duì)的走線不能太靠近，建議走線間距是走線相對(duì)于參考平面高度的6至10倍（最好是10倍）；避免在Gb位傳輸速度的差分訊號(hào)上使用測(cè)試點(diǎn)；同一層其它訊號(hào)與差分訊號(hào)線對(duì)之間的間距，至少為走線相對(duì)于參考平面高度的10至15倍。

電源與地

SATA接口需要穩(wěn)定的電源和地供應(yīng)。

在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要為接口提供一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電源層和地層，并保證電源和地的連續(xù)性。

測(cè)試點(diǎn)與維修

為了方便測(cè)試和維修，需要在接口處設(shè)計(jì)一些測(cè)試點(diǎn)，例如電源測(cè)試點(diǎn)、地測(cè)試點(diǎn)和信號(hào)測(cè)試點(diǎn)。

測(cè)試點(diǎn)的位置和數(shù)量，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求來(lái)設(shè)計(jì)，不要影響接口的正常工作。

SATA接口PCB可制造性設(shè)計(jì)

阻抗線

在制造過(guò)程中，阻抗線的公差是+/-10%，普通走線一般是+/-20%，阻抗線要求更加精確，因此阻抗線設(shè)計(jì)，最好大于普通線最小的制成能力。

引腳孔

SATA接口器件的引腳孔應(yīng)大小合適，孔徑大插件會(huì)松動(dòng)，孔徑小會(huì)導(dǎo)致器件無(wú)法插入。

焊盤(pán)