📎 基礎編 第5a.3a付録 : インターフェース性能比較マップ

Fundamentals Appendix 5a.3a : Interface Performance Comparison Map

🎯 付録の目的｜Purpose of This Appendix

🇯🇵 日本語 🇺🇸 English
各種インターフェースの速度・レイテンシ・距離・用途を一目で比較できるようにする Provide a side-by-side comparison of various interfaces in terms of speed, latency, distance, and applications
PoC段階と量産段階での最適IF選定の判断材料とする Serve as a decision-making reference for selecting the optimal interface at PoC and mass production stages

📊 インターフェース性能比較表｜Interface Performance Table

インターフェース / Interface 最大速度（理論値） / Max Speed レイテンシ / Latency 典型距離 / Typical Distance 主用途 / Main Applications
I²C (Std/Fast) 100 / 400 kbps 高 / High ～1 m センサ制御 / Sensor control
SPI ～50 Mbps 低 / Low 数十 cm LCD制御、外部ADC/DAC / LCD control, external ADC/DAC
UART ～1 Mbps 中 / Medium 数 m デバッグ、設定 / Debug, configuration
USB 2.0 480 Mbps 低 / Low 数 m 外部I/O、データ転送 / External I/O, data transfer
USB 3.x 5 Gbps 低 / Low 数 m 高速外部I/O / High-speed external I/O
Ethernet (100M/1G) 100 Mbps / 1 Gbps 中 / Medium ～100 m ネットワーク接続 / Networking
PCI Express Gen3 8 Gbps/lane 低 / Low 数十 cm 高速内部接続 / High-speed internal connection
DDR4-3200 3.2 Gbps/pin 非常に低 / Very low 数 cm メインメモリ / Main memory
LPDDR4 4.2 Gbps/pin 非常に低 / Very low 数 cm モバイル用メモリ / Mobile memory
MIPI CSI-2 ～6 Gbps/lane 低 / Low 数十 cm カメラ入力 / Camera input
MIPI DSI ～6 Gbps/lane 低 / Low 数十 cm ディスプレイ出力 / Display output

🗺 性能マップ（帯域幅 vs 距離）｜Performance Map (Bandwidth vs Distance)

💡 Mermaid図をGitHubで見る
🔗 View on GitHub (appendix_5a3_interface_speed_map.md)

%% Bandwidth vs Distance chart (categorized)
graph LR
    subgraph Short_Distance[短距離 / Short Distance]
        SPI[SPI<br/>~50 Mbps]
        MIPI_CSI[MIPI CSI-2<br/>~6 Gbps]
        MIPI_DSI[MIPI DSI<br/>~6 Gbps]
        DDR4[DDR4-3200<br/>3.2 Gbps/pin]
        LPDDR4[LPDDR4<br/>4.2 Gbps/pin]
        PCIe[PCIe Gen3<br/>8 Gbps/lane]
    end

    subgraph Medium_Distance[中距離 / Medium Distance]
        UART[UART<br/>~1 Mbps]
        USB2[USB 2.0<br/>480 Mbps]
        USB3[USB 3.x<br/>5 Gbps]
        Ethernet1G[Ethernet 1G<br/>1 Gbps]
    end

    subgraph Long_Distance[長距離 / Long Distance]
        I2C[I²C<br/>100/400 kbps]
        Ethernet100M[Ethernet 100M<br/>100 Mbps]
    end

🛠 設計での使い方｜How to Use in Design

設計段階 / Design Stage 優先事項 / Priority Points
PoC段階 / PoC Stage 実装容易性とFPGA互換性を優先
Prioritize ease of implementation and FPGA compatibility
量産段階 / Mass Production Stage 信号品質・規格適合・EMC対策を重視
Focus on signal integrity, standard compliance, and EMC countermeasures
共通注意点 / Common Notes 高速IFは配線長・レイアウト制約が大きくなるため、基板・パッケージ設計と早期連携
High-speed IFs require early co-design with PCB and package designers due to length/layout constraints

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👤 著者・ライセンス｜Author & License

項目 / Item 内容 / Details
著者 / Author 三溝 真一（Shinichi Samizo）
GitHub Samizo-AITL
Email shin3t72@gmail.com
ライセンス / License MIT License（再配布・改変自由）
Redistribution and modification allowed

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