1394协议.docx
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1394协议
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1394协议
篇一:
ieee1394总线
2ieee1394简介
ieee1394即火线(Firewire)是美国苹果公司率先提出的一种高品质、高传输速率的串行总线技术。
1995年被ieee认定为串行工业总线标准,命名为1394—1995,后来又在其基础上增加了被称为1394a的附加规范。
近年又计划提出新的1394b规范。
世界几大计算机公司包括ibm、apple、micrososft等都支持这种总线。
虽然目前多数计算机不含1394的接口,但越来越多的迹象表明,1394将成为一种新的串行总线标准,得到广泛使用。
1394本来主要应用于实时多媒体领域,例如消费电子应用,如数码摄像机,dVd,数字VcRs以及音乐系统。
在pc机上,它主要用于大容量存储器以及打印机、扫描仪之上,作为这些设备的数字化高速接口。
由此看出,1394作为一种标准总线,可以在不同的工业设备间架起一座沟通的桥梁。
对于pc机而言,采用1394的典型意义在于,在一条1394总线上可以接入63个设备,大大减少了计算机外设接口的数量。
1394的主要特点包括:
(1)支持多种总线速度,适应不同应用要求。
1394a支持的速度范围为100mbps,200mbps和400mbps,其中支持100mbps和200mbps的总线设备已经推出。
1394b支持的速度更高,为800mbps,1600mbps和3200mbps。
不象usb,在一个1394系统中,各种速度的设备可以共存,但不互相影响通讯速度。
(2)即插即用,支持热插拔。
这就意味着在任何时刻,用户均可以将设备加入到总线中或从总线中移去而不必关掉电源或重新启动计算机。
总线控制器会自动重新配置好设备。
每个设备的资源均由总线控制自动分配,用户不作任何繁琐的配置工作。
(3)支持两种传输方式。
即同步和异步的传输方式。
设备可以根据需要动态地选择传输方式,总线自动完成带宽分配。
异步传输方式类似于内存映射i/o总线方式,此时,它类似于pci总线,任何设备可以在64位的地址空间内进行读写操作。
异步传输实际上是由一个发送应答行为组合而成的,对于不同的传输速度,异步包的大小是不一样的。
同步传输(又称等时传输)方式下,一个重要的特点是总线控制器为每次传输保证足够的带宽。
它不是用地址空间而使用频道进行数据的传输。
每个频道有一个频道号,发送方和接收方在指定号的频道上进行数据的读写操作。
同步周期为125μs。
两种传输方式可以适用不同的传
输要求:
在要求实时传输并对数据的完整性要求不严格的场合,可采用同步传输方式。
如果对数据的完整性要求较高的话,采用异步传输方式更好。
(4)支持点到点通信模式。
和usb的主从式结构不同,1394是多主总线(类似于pci),每个设备都可以获取总线的控制权,与其他设备进行通信。
这使得设备的直接互连成为可能。
(5)遵循ansiieee1212控制及状态寄存器(csR)标准,该标准定义了64位的地址空间,可寻址1024条总线的63个节点,每个节点可包含256tb的内存空间。
(6)支持较远距离的传输。
普通线缆环境下,两个设备之间的最大距离可达到4.5m(高级线缆可达15m),使用中继器可以延长两个设备间的距离至72m,跨越最多16个中继器。
1394b规范支持多介质传输,用玻璃光缆或5类双绞线传输,设备间距离可达100m以上。
(7)1394支持公平仲裁原则,为每一种传输方式保证足够的传输带宽。
同时,支持错误检测和处理。
(8)1394六线电缆具有电源线,可传输8~40V的直流电压,某些特定的节点可通过电源线向总线供电,其他节点可以从总线获取能量。
1394总线的物理拓扑结构包括两种类型,一种是总线底板结构,还有一种是电缆结构,这两种结构之间要通过总线桥连接,本文主要讨论采用电缆环境的1394。
从物理结构来讲,1394的电缆是由6根屏蔽双绞线组成,其中两对双绞线用于信号的传递,另外一对用于供
应电源。
1394a标准的附录中还规定了一种4根导线的可选无源连接电缆。
3ieee1394的协议结构
1394的协议栈由3层组成:
物理层、链路层以及事务层。
另外还有一个管理层。
物理层和链路层由硬件构成,而事务层主要由软件实现。
如图3—1所示。
物理层提供了1394的电气和机械接口,它的功能是重组字节流并将它们发送到目的节点上去。
同时,物理层为链路层提供服务,解析字节流并发送数据包给链路层。
链路层提供了给事务层确认的数据包服务,包括:
寻址、数据组帧以及数据校验。
链路层还提供直接面向应用的服务,包括产生125μs的同步周期。
链路层支持两种传输模式。
链路层的底层(对应于osi的介质访问层,也有的书上将它归为物理层)提供了仲裁机制,以确保同一时间上只有一个节点在总线上传输数据。
事务层为应用提供服务。
它定义了3种基于请求响应的服务,分别为read、write和lock。
事务层只支持异步传输。
同步传输服务由链路层提供。
管理层定义了一个管理节点所使用的所有协议、服务以及进程。
电缆环境下,1394定义了两大类管理。
总线管理(bm)以及同步资源管理(iRm)。
bm包含总线的电源管理信息、拓扑结构信息以及不同节点的速度极限信息,以便协调不同速度设备之间的通信。
iRm管理同步资源,如可用频道信息以及带宽的分配。
可充当管理层角色的节点是可选的。
一般来讲,物理层以及链路层由电路来实现,通常集成在一芯片上。
而事务层是由软件来实现的。
由此可以看出,1394定义了分层的协议结构,这使得它更适合于网络应用,通过各协议层的配合工作,可以为终端用户提供可靠、快速的通信服务。
4ieee1394用于现场总线的可行性
上面介绍了1394的特点,下面结合现场总线的应用需求讨论一下1394用于现场总线的可行性。
主要从1394的栈协议层上探讨这种可行性。
我们知道,大部分现场总线对osi7层模型进行了简化,只保留了物理层、链路层以及应用层。
1394实际上也包含了3层协议栈,即物理层、链路层和事务层。
下面,我们从各层协议入手,探讨1394如何满足工业现场的需要。
4.1物理层
现场总线的物理层定义了数据传输所需的机械、电子或光学的特性。
物理层主要负责传输位(bit)信息。
现场总线物理层的能力由收发器的驱动能力和位编码方式来体现。
另外,物理层应该使物理连接更方便。
就位编码方式而言,大多数现场总线使用曼彻斯特编码和nRz方式;收发器的形式因总线而异,常用的是Rs-485。
从前面1394物理层的特点可以看出,1394物理层提供了在串行总线上高性能传输数据
比特包所需的物理和机械接口。
1394的即插即用特性使得在该总线上添加设备和删除设备的工作很简单。
物理层数据传输的位编码采用的是ds(datastrobe数据选通编码),相对于曼彻斯特编码而言,该编码方式可以降低数据传输占用的带宽,提高数据的传输速率,同时简化编码和解码电路。
1394接口采用5线/4线电缆,用6针或4针连接器进行连接。
它代替了大多数传统现场总线使用的Rs485接口,获得了更好的传输速度。
表4—1是Rs485接口和1394接口之间性能的主要差别。
由表4—1可以看出,除了在传输距离一栏逊于Rs485以外,1394在其它的物理特性方面均强于Rs485,将1394用于现场总线,势必获得更佳的物理特性。
4.2数据链路层
对于现场总线来说,数据链路层的作用很重要。
工业应用要求传送高可靠、高实时的数据。
1394数据链路层的下述特性可以保证数据传输的实时性:
(1)1394定义了两种传输事务,同步传输和异步传输事务。
同步事务,又叫等时事务,是指以固定的时间间隔(125μs)在指定的信道向一个或多个节点传送数据。
由此可见,等时传输可以保证充分的实时性。
1394为同步传输保留了80%的总线带宽,这可以保证足够的实时性能。
但实时传输有一个缺点,它是一种无应答的传输方式,不保证所传输数据的完整性,但可以保证已接收到数据的正确性。
异步传输事务类似于内存映射的io总线的模式如pci。
使用异步传输的节点、使用64位的地址空间对总线上的节点进行访问。
异步传输方式是一种确认的传输方式,它可以保证传输的可靠性,但是实时性差于同步传输模式,为保证异步传输的实时性,1394规范规定:
异步传输必须至少占有20%的传输带宽。
(2)为保证每个节点获得对总线的公平访问权限,1394提供了4种仲裁服务:
公平仲裁服务;优先级仲裁服务;立即仲裁服务以及等时仲裁服务。
前3种仲裁方式适用于异步传输方式。
对于每一个参与异步传输的节点,1394通过公平间隔规则保证每个异步节点都有机会获得通信权,通过优先给仲裁服务保证实时性要求高的节点对总线的优先使用权利,通过即时仲裁服务返回确认包以保证发送和接收的正确性。
等时钟裁服务为等时数据的传输提供仲裁服务。
另外,1394a还定了一些增强的仲裁服务以便更好地提高运行效率。
1394数据链路层还采取了一些措施保证传输的可靠性。
同步事务每一个同步包,均含有cRc域,目的站点可以根据该域判断已接收的数据正确与否。
1394链路层的这些特性,使之能较好地适应工厂应用的要求。
4.3事务层
现场总线上的各个仪器仪表之间的通信主要依赖于异步通信包进行的。
为保证异步传输的进行,为应用层提供相应的服务,1394专门为异步传输定义了事务层。
iso七层协议框架和现场总线协议框架中并没有规定事务层,1394中增加的事务层并不多余,而是为了更加可靠地保证异步数据的传输。
由于1394用于现场总线时,在其上传输的数据包大部分为异步数据包,这些异步事务由事务层进行管理,因此,事务层的作用较重要。
事务层的功能类似于传输层,它提供了节点和节点之间的可靠传输。
事务层定义了3种服务:
(1)读:
请求者从响应节点的特定空间读取数据。
(2)写:
请求者向一个或多个响应者的某地址空间写数据。
(3)锁定:
请求者向响应者某个地址空间写数据,然后由响应者处理该数据再返回给请求
者。
事务层提供的这种反复确认服务,可以保证异步传输的正确性,对现场总线的应用很有帮助。
4.4应用层
现场总线应用层的主要作用提供变量、事件、中断以及程序的处理和传输服务。
不同的现场总线,由于其功能出发点不一样,因此对应用层的定义也不一样,应用层的复杂度正比于被控制设备的复杂度。
不同于osi标准中规定的应用层标准,工业现场总线的应用层要定义得越简单越好,这主要是为了缩短数据包的长度,减少数据包处理时间,增加数据包传递的快速性。
1394并没有单独定义真正的应用层,这主要是由于在传输层、链路层和物理层定义了较强的功能。
应用层的功能由事务层(异步传输)以及数据链路层(同步传输)来实现。
由于1394总线的事务层对异步事务的传输提供了可靠的服务,因此,应用层传输的可靠性高。
51394用于现场总线的不足
在现阶段,1394并不能完全取代现有的现场总线标准,主要是1394还有许多不足:
5.11394的传输距离太短
5.21394没有完整的应用层
1394没有提供处理时间和空间实时数据的服务,也没有提供变量服务,没有提供数据的编码和解码服务等。
因此,在某些应用场合,需要为1394定义一个应用层。
philippedellemagne为火线的工业应用定义了一个应用层[3]。
5.31394的两种传输模式需要进行完善
工业现场需要传递的特点是少量、高实时、高可靠性。
1394的同步传输模式可以保证传递的实时性,并能同时传递大量的数据,但对数据的传输完整性不做保证。
这样,可能在传递过程中发生数据的丢失现象。
对于某些场合,这种丢失可能会引起问题。
更适合于工业现场应用的异步传输模式,但总线上的节点数据多时,特别是同步传输的节点增加时,其传输的实时性会受到影响。
这些问题需要在总线配置、节点配备、软件等方面加以考虑。
5.41394是一项新的技术,其技术标准还在不断变化和提高中。
目前1394的推广使用还不是很普及。
总之,由于1394并不是针对工业现场应用而定义的,要将1394用于工业现场,必须完善其协议,按照工业应用的具体要求定义合适的应用层协议,同时,对已有物理层协议和链路层协议进行改进。
6结论和展望
1394本来是为pc和消费电子领域开发的新的互连标准,其成本低廉、传输速度高,适合于实时性要求高,短距离的工业网络中使用。
目前,1394在仪器仪表工业已有成功应用的例子,如hp公司率先推出e8491a仪器系统[7]。
另外,在1394行业联盟之内也成立了一个由andreasschloissnik领导的仪器与工业控制工作组
(instrumentationandindustrialcontrolworkinggroup,iiwg),其目标是定义将1394应用到仪器仪表和工业控制中所需的协议。
目前,该工作组定义了以下的规范:
(1)工业映像传感器(照相机)规范(industrialimagesensors(cameras));
网址:
www.1394tacom/technology/specifications/descriptions/iidc-spec-v1-30.htm
(2)工业应用的基本点到点传输协议
(basicpeertopeertransferprotocolforindustrialapplications)
网址:
www/1394tacom/technology/specifications/descriptions/iicp1.0.htm
(3)gpib1394命令映射集(mappinggpib(ieee488)commandover1394)
网址:
www.1394tacom/technology/specifications/descriptions/iicp4881.0.htm)
(4)即将完成的工业用连接器规范(industrialtypeconnectorspecification)和将要着手制定的带声音信号的映像传感器规范。
该工作组定义了用电子仪表和工业控制设备的高效1394异步通信协议iicp,用以取代通行的gpib。
iicp协议在已有的1394三层协议之上加上iicp层以及iicp488层。
这两层协议位于客户软件或设备软件之下,起到类似次应用层的作用[6]。
相信在不久的将来,会看到工业现场总线中的1394产品
Firewire串行总线(ieee1394)简介
Firewire是由apple公司于20世纪80年代中期开始开发的一种串行总线。
Firewire—词是apple公司的注册商标。
Firewire引起其他生产厂商的兴趣,于是就为建立一个体系结构的正式标准而成立了一个工作委员会。
该工作委员会制订的规范被呈送ieee,1995年ieee采纳了这个规范,命名为ieee1394-1995标准。
所以,Firewire总线又称为ieee1394总线,简称1394总线。
1394标准的最新版本是1394b。
Firewire和usb产生于相同的历史背景,要解决同一个问题,即如何使外设与计算机的连接变得更方便,更简洁。
但二者的立足点有所不同,前者立足于高速设备,而后者立足于中低速设备。
当然,新的usb标准(usb2.0)已提供对高速设备的支持。
apple公司在其网站上对Firewire的评价是:
高速,高速,还是高速。
这也说明了Firewire总线的速率和usb总线相比,确实要快许多,然而,其电气特性、接口电路和通信协议都要比usb复杂,因而价格也高出许多。
下面所列是Firewire总线的一些特点:
①采用点对点模型,所有连接设备建立一种对等网络,设备之间可以互相通信而不通过主机。
而在usb系统中所有的通信都是在主机与设备之间进行的,并且由主机引发。
②单一总线最多连接63个物理节点(相当于usb系统中的接口),但一个计算机系统中最多可以有1024条Firewire总线。
③支持三种速率模式:
100mbps、200mbps和400mbps。
1394b又定义了三种更高的速率:
800mbps、1.6gbps和3.2gbps。
而速率的选择是通过在总线上加入不同的共模电流来实现的。
④支持等时和异步两种传输方式。
等时传输的概念和usb系统基本相同,按一定的速率进行传输,拥有固定的带宽,和usb不同的是,除了点对点的传输外,还可以一对多,进行广播式传输。
异步传输通过惟一地址指定响应节点,通信时请求方(即发送方)与响应方(即接收方)需要进行联络。
响应方在收到请求(相当于usb系统中的命令)时要作出应答表示已收到请求,而请求方在收到响应方对请求所作的响应信息时也要作出应答,表示已收到响应。
这种联络方式比usb复杂。
⑤以125μs为循环周期(相当于usb系统中的帧周期)。
异步传输有至少20%的带宽可用,等时传输则至多80%。
⑥采用六线制,包括两对双绞线和一对电源线。
一对双绞线传输数据,另一对传输选通信号,数据和选通进行“异或”运算后可得到时钟信号。
⑦采用四层传输协议,由上至下依次为:
总线管理层、事务层、链路层和物理层。
总线管
篇二:
电脑上的1394接口的作用
电脑上的1394接口的作用
20xx-4-914:
32:
00
1394介绍
一、概念
1394卡的全称是ieee1394interfacecard。
这一接口技术是由老牌的电脑厂商苹果公司率先创立的,苹果公司称之为Firewire,所以很多人也习惯叫1394卡为火线卡。
其初衷是把它作为一种高速数据传输界面。
1995年电机电子工程师协会(ieee)把它作为正式新标准,编号1394,这就是ieee1394这个名字的由来。
不同的公司对1394接口技术也有不同的叫法,源于各自厂商注册的商标名称不同而已,例如sony称之为i.link,texasinstruments称之为lynx等,实际上都是一种东西。
综上所述,我们可以知道ieee1394是一种外部串行总线标准,它可以达到400mb/s的数据传输速率,十分适合视频影像的传输。
作为一种数据传输的开放式技术标准,ieee-1394被应用在众多的领域,包括数码摄像机、高速外接硬盘、打印机和扫描仪等多种设备。
标准的1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号,相对于模拟视频接口,1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失,正是由于这个优势,1394卡更多地是被人们当做视频采集卡来使用,它的其他功能反而被忽视了。
最初的1394卡动辄就要数千元,近年来,随着生产成本的下降,最便宜的卡只要几十元,1394卡正迅速普及到更多的普通家庭。
二、1394卡的分类
目前市场上的1394卡基本上可以分成两类:
带有硬解码功能的1394卡和用软件实现压缩编码的1394卡。
前一种的价格较贵,而后一种的价格很便宜,只要100元左右,老虎的1394卡就是只花了70元就买到的,用着一直挺好的:
)下面就听我慢慢说说这两种1394卡吧。
第一种是带有硬解码功能的1394卡,如ezdV采集卡,它不仅能将电视机或者录像机的视频信号传输入电脑,还具备了硬件压缩功能,可以将视频数据实时压缩成mpeg-1格式的视频据流并保存为.mpeg文件或者.dat文件,从而可以方便地制作视频光盘,比较有名的品牌有pinnacle(品尼高)、snazzi等,这类产品性能一般都是不错的,所搭配的软件也较为专业且功能丰富,使用起来的效果也比较理想,但是价格相对来说就贵了一些,一般要在数百至千元以上不等,最贵的要上万元!
另一种物美价廉的用软件实现压缩编码的1394卡,它的功能是将视频信号输入电脑,成为电脑可以识别的数字信号,然后在电脑中利用软件进行视频编辑。
通俗的说,1394卡所要起的作用就是把数码摄像带中的视频内容传输到硬盘里,1394卡这是就仅是一个数据传输接口,并不象视频捕捉卡一样,需要有视频压缩的硬件。
通过1394卡传输到硬盘里的aVi文件再通过软件进行编辑、后期加工,其实,即使1394卡上有压缩编码的硬件,也只是在编辑生成mpeg文件的时候起作用,在传输数据的时候是不起作用的。
这种1394卡的最大特点就是价格
便宜,适合初学者使用。
缺点就是由于1394卡采用软件进行编辑,数据量极大(1小时视频13-17gb,也就是说一盘60分钟的dV带要占用13-17gb的硬盘空间),因此对硬盘和cpu的要求较高,如果你的计算机比较老,那么最好还是先升级计算机,再进行视频编辑制作吧:
)如果你不想升级计算机,那么你就可以选择第一种带硬件编码功能的1394卡,因为它的工作方式是边采集边压缩,所以占用的硬盘空间较小(1小时视频大约占用650-700mb的硬盘空间),压缩后的图像质量还是比较好的,就是价钱贵了一些。
由于带有硬件编解码功能的1394卡是利用其卡上的硬件进行数码视频的生成,所以不同品牌的卡会有不同的编码效果,所以老虎建议如果您想选购这种卡,那么就在财力允许的范围内——越贵越好!
老虎觉得如果是一般家庭使用,用普通的1394卡就可以了,基本过程如下:
通过1394卡把摄像带的内容传输到电脑硬盘,生成为aVi文件,使用软件进行后期编辑制作,生成一个新的aVi文件,把编辑好的素材生成为mpeg1或mpeg2文件,刻为Vcd或dVd永久保存。
1394接口,又称“火线”(Firewire),最早是有美国苹果公司开发用于计算机网络互联的接口,由于其一系列特点被现在数码摄像机广泛利用,用以将数码产品与计算机的连接以及机器之间的连接。
1394接口具有以下特点:
1.廉价:
1394接口硬件成本很低,现在一块pci接口的1394卡还不到100元。
2.速度快:
现在标准的1394接口最高传输速度可达400m
3.开放式标准:
开放式标准使得1394接口标准可以应用于很多设备,利于推广、
4.真正的点对点传输协议:
可以使得不同的数字设备之间通过1394接口直接连接而无需计算机的干涉。
5.支持热拔插:
可以在计算机运行的情况下接入或移除1394设备而不会造成计算机系统的崩溃。
1394接口有两种标准的接口形式:
6芯以及4芯小型接口,6芯接口外形比4芯大,里面除了两对数据线外,还包括有一组电源用以对连接的外设进行供电。
4芯接口只有两对数据线而无电源。
1394接口现在已经逐渐成为计算机的标准配置,如果现在使用的计算机没有此接口也可以非常方便地通过插入接口卡的方式增加此接口。
数码摄像机由于体积的限制使用的是4芯小型接口。
在松下的数码摄像机上,1394接口被标注为dV(digitalVideo),通过此接口与计算机的1394接口连
接后,就可以将摄像机的活动画面传入计算机进行后期制作了。
无论是台式机还是笔记本,1394接口的作用都是连接数码设备的(如数码摄像机)
篇三:
1394接口
ieee1394b,力挺专业市场
ieee1394是苹果在sisi接口的基础之上推出了一种高速串行总线,自1987年推出至今已经逾20年,算得上是pc外置接口的元老。
与usb相比,ieee1394能够同时支持同步和异步传输,并具有处理器占用率低的优点。
同步传输强调其数据的实时性,利用这个功能设备可以将数据直接传至pc,在当时意味着不再需要昂贵的缓冲设备,这也是数码摄像机(dV)一直采用ieee1394作为标准接口的原因之一。
随着市场的需要,这些年来
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