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1394 技术概述  

2010-11-07 15:50:55|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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394 是什么?

1394-1995 是一种针对高性能串行总线的 IEEE 设计。此标准的修订已发布(即 IEEE 1394a-2000),并且更加清楚明了,已添加为 IEEE 1394-1995 标准的一部分。1394b 标准将把 1394 的速度提高到 800、1600 和 3200Mbps,同时提供新的连接选择,例如,塑料光纤 (POF)、玻璃光纤 (GOF) 和 UTP-5。此串行总线由背板(例如,VME 和 FB+)物理层和点对点用电缆相连的虚拟总线组成。背板版本数据速率为 12.5、25 或 50 兆比特/秒,而电缆版本(基于当前标准支持的电缆介质)支持的数据速率为 200、400、800 和 1,600 兆比特/秒。两个版本在链路层和更高层上都完全兼容。接口标准定义了传输方法、介质和协议。

电缆版本的应用有使用低成本、可扩展、高速串行接口的个人计算机、外设和消费类电子产品 I/O 连接的集成。1394 标准提供了一些服务(如实时 I/O),并为下列设备提供了实时连接/中断功能:存储器(HDD、CD-ROM、CDRW、MO、ZIP、RAID、SAN 等等)、打印机、扫描仪、数码相机、机顶盒、HDTV 和便携式摄像机。

为什么要建立 1394?

不断快速增长的信息传递量促进了对 1394 和其它下一代网络拓朴及协议的需求。仅凭一般的 LAN 和 WAN 根本无法提供低成本的连接能力,也无法轻易地为“重要任务”应用保证带宽。此外,并行高速通信(例如,SCSI)不适用于长途业务,也不支持实时连接/中断,这就使得重新配置需要花费很长时间。推动下一代协议(例如,1394)产生的其它因素还包括对可靠性、耐用性和广泛互连性的需求。

拓扑

1394 标准是一种基于事务的数据包技术,用于基于电缆或背板的环境。1394 串行总线的组织方式就如设备之间互连的存储器空间,或者就如插在主背板插槽中的一个个设备。设备寻址宽度是 64 位,给网络 ID 划出 10 位,给节点 ID 划出 6 位,给存储器地址划出 48 位。这样就产生对 63 个节点的 1023 个网络寻址的能力,每个网络的存储器容量是 281 万亿字节。基于内存的寻址(而不是基于通道的寻址)查看可通过处理器至存储器事务访问的资源,如寄存器和存储器。每个总线实体看作一个“节点”来单独寻址、复位和识别。多个节点可在一个模块上,而多个端口可在一个节点上。

1394 拓朴的一些重要功能有多主控制器功能、实时连接/中断(热拔插)功能、互连电缆上的不分供应商电缆连接接头和动态节点地址分配,如将节点添加至串行链。另一个功能是传送速度对于 1394a-2000 可从大约 100Mbps 扩展到 400Mbps,对于 1394b 可以高达 1600Mbps。

每个节点还充当一个转发器,从而允许将这些节点链接在一起组成树拓朴。由于 1394 的速度很高,所以每个节点或中继段不应超过 4.5m,而链中最多可以有 16 个中继段,因此端到端的最远总距离是 72m。每个节点之间的电缆距离主要受信号衰减限制。28-gauge 信号对的廉价电缆最长可达 0.5 米。散布最远的两个节点之间的电缆中继段不能超过 16 个。因此可提供 72 到 224 米的端到端距离。

在电缆和背板环境中传送的信息是采用数据选通 (DZ) 编码的 NRZ。DS 编码只允许两个信号线中的一个更改每个数据位周期,基本上可使抖动容差加倍,而在硬件方面增加的电路开销却很小。1394b 技术将使用 8B10B 编码。

协议

既支持异步数据传输,又支持等时数据传输。异步格式将数据和事件层信息传输至显式地址。等时格式依靠通道数而不是特定寻址方式传输数据。等时数据包以平均每 125us 一次的间隔发出,以便支持时间敏感的应用。在同一个接口上提供异步格式和同步格式允许非实时重要应用(如打印机和扫描仪)和实时重要应用(如视频和音频)在同一个总线上运行。

树形拓朴在每次添加新节点或从网络删除节点时触发的一系列事件期间解析。这一系列事件从总线复位阶段开始,而有关拓朴的所有先前信息都会被清除掉。树 ID 序列确定实际树结构。在树 ID 处理过程中,为每个节点分配一个地址,而根节点是动态分配的,也可以强制特定节点成为根节点。组成了树之后,自 ID 阶段允许网络中的每个节点向所有其它节点标识自身。在每个节点上收集了所有信息之后,总线进入空闲状态,等待开始标准仲裁过程。

另外一个特性是事务能以不同的速度在同一个设备媒介上出现(例如,一些设备可以 100Mbps 的速度通信,而另一些设备以 200Mbps 和 400Mbps 的速度通信)。在单个 1394 串行总线上使用多速度事件需要考虑每个节点的最大容量,这样在设计连接时才能确保两个较高速度的节点之间路径不会被低速率的设备阻塞。

总结

1394-1995、1394a-2000 串行总线具有以下带宽容量:取代现今使用的大多数其它外设连接通信方法(包括并行、RS232、SCSI、USB 1.0 和 USB 2.0),并且将它们整合在统一的高性能串行总线中。最后,“热插拔”电源和动态重配置能力使得 1394 具有用户友好环境。1394 所具有的特性将使计算机扩展系统中的插拔变得像交流电源插拔一样容易,从而能够按需提供通信而不必在每次加入或取下 I/O 设备时关闭并重新配置系统。

1394 的 TI 解决方案

自从 1994 年以来,TI 引入了用于计算机外设、消费类电子产品和背板的链路、物理层和集成解决方案扩充了 1394 高速串行总线产品。

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