今天学习CAN通讯的时候了解到CANXL的fast模式使用的是PWMPulse Width Modulation 脉冲宽度调制编码于是简单了解了一下其和NRZ Non‑Return‑to‑Zero 非归零编码之间的区别以及一些其他的信号编码方式。总结如下PWM 脉冲宽度调制用“高电平持续时间长短脉冲宽度”来表示信息而不是用电平本身脉宽决定数据内容。例如高电平占整个比特周期的 60% → 表示 bit1高电平占 30% → 表示 bit0优点天然带时钟恢复能力必有边沿更适合高速短周期 且不可添加 bit-stuffing 的信号可通过占空比承载“模拟式信息”如功率控制缺点对“脉宽精度”很敏感需要稳定时钟抗噪声能力弱边沿抖动影响大解码需要计数器成本更高适用场景CAN XL/高速 CAN PHY 的 fast phase有线通信中用以补偿时钟漂移数字功率控制MOSFET/电机驱动NRZ 不归零编码在整个比特时间内保持固定电平电平本身表示数据。高电平 → 1低电平 → 0优点电平型编码抗噪声更强简单、易实现易于数字电路实现带宽效率高通信协议普遍使用CAN、UART、SPI、USB…缺点长时间不翻转会导致 时钟恢复困难CAN/USB 必须使用 bit stuffing 或 scrambling 来避免长无边沿序列。PAMPulse Amplitude Modulation多级幅度编码是一种 在同一个符号周期里通过不同的“电压幅度等级”来表示不同的数据值的调制方式。PAM 用多个不同的幅度电平来承载更多比特信息.NRZ不归零编码 → 只能用 两个电平例如 1V 表示 1–1V 表示 0PAM‑4 → 四个电平例如 −3V、−1V、1V、3V如果一个符号有 M 个电平PAM‑M它每个符号可以承载log2(M) bit例如编码方式电平个数 M每符号携带 bit 数NRZ等价 PAM‑221 bitPAM‑442 bitNRZ 实际上就是 PAM‑2。为什么需要多级幅度编码因为现代高速通信逐渐受到物理极限带宽、插损、反射限制提升符号率baud rate会导致信号失真、噪声放大、串扰严重但提升每个符号携带的比特数多级幅度编码能在同样带宽下提高数据速率因此高速 SerDesPCIe / USB / Ethernet大量采用多级幅度编码PCIe 6.0 → PAM4不再使用 NRZUSB 4.0 → PAM3/PAM4100G/400G Ethernet如 100GBASE‑KR4 → 用 PAM‑4优点在不提高带宽的情况下提高数据吞吐量例如 PAM‑4 用 两倍数据/符号在同样带宽下速度翻倍。降低符号率减少 SI 问题符号率降低意味着更少的抖动问题, 更易通过长 PCB 走线, 更容易跨连接器、电缆这就是为什么高速 SerDes 都从 NRZ → PAM‑4。缺点眼图更小抗噪声能力明显变差越多电平电平间的距离越小 → SNR 下降。NRZ2 个电平眼图最大最稳定PAM44 个电平眼图更小、容易闭合PAM8/PAM16 稳定性更差因此高速系统通常不超过 PAM‑4。接收端必须更复杂ADC / 线性均衡 / MLSE需要高精度采样更强均衡器FFE/DFE更复杂判决器多级 slicer功耗更高发射端线性度要求高因为电平必须保持非常准确否则无法区分。多级幅度编码如PAM-44 电平用于高速 SerDesPCIe 6.0/USB4。RZReturn‑to‑Zero归零编码每个比特中间必须回到 0便于边沿检测但带宽更高。Manchester曼彻斯特编码曼彻斯特编码是一种把“数据 时钟”合成到同一条线上通过“每个比特周期中间一定出现一次翻转”来实现自同步的数据编码方式。它的核心特征是每个 bit 都在符号中点发生跳变transition跳变的方向上升/下降决定 bit 是 1 还是 0。这种编码方式天生具备 时钟恢复能力self‑clocking因为边沿永远存在。上升沿 → 表示 1下降沿 → 表示 0曼彻斯特编码解决了 NRZ 在连续01时丢失同步的问题应用于早期以太网10BASE‑TRFID红外通信一些低速物理层需要极强时钟同步的嵌入式通信缺点占用带宽更高有效频率翻倍发射端频谱占用大不能达到高 bit rateNRZINon‑Return‑to‑Zero Inverted信号翻转时代表1不翻转时为0USB 使用 NRZI bit stuffing。8b/10b 编码8b/10b 编码Eight‑bit / Ten‑bit coding是一种把每 8 bit 数据映射成 10 bit 传输码的数字线路编码方式用于DC 平衡直流平衡保证足够的跳变密度用于时钟恢复减少比特流中的长连续 0 或长连续 1增强物理层鲁棒性它由 IBM 的 Widmer 和 Franaszek 在 1983 年提出并被大量高速总线采用如 Fibre Channel、PCIe 1.0/2.0、SATA、USB 3.0 早期版本等。编码方式高 5 bit → 6 bit 码5b/6b低 3 bit → 4 bit 码3b/4b编码器会根据“跑偏running disparity”选择不同 6b 或 4b 的映射若当前“1 比 0 多”编码器选择偏向“多 0”的版本若当前“0 比 1 多”编码器选择偏向“多 1”的版本使整个比特流实现 长期 DC 平衡。QPSK / QAM相位调制/正交幅度调制用于无线 高带宽通信Wi‑Fi、5G本人没有学过通信相关内容这个简单看了一下没理解有机会再深入了解吧