2.7.2.10. Шина ieee 1394 — FireWire

Стандарт для высокопроизводительной последовательной шины (High Perfor­mance Serial Bus), получивший официальное название IEEE 1394, был принят в 1995 году. Целью разработки являлось создание шины, не уступающей по производительности современным стандартным параллельным шинам, при су­щественном удешевлении и повышении удобств подключения, достижимом при переходе на последовательный интерфейс. Стандарт основан на шине FireWire, используемой фирмой Apple Computer в качестве дешевой альтернативы шины SCSI в компьютерах Macintosh и PowerMac. Название FireWire (огненный про­вод) теперь применяется и к реализациям IEEE 1394, это название сосущест­вует и кратким обозначением 1394.

• Преимущества FireWire перед другими последовательными шинами:

• Многофункциональность: шина обеспечивает цифровую связь до 63 ус­тройств без применения дополнительной аппаратуры (хабов). Устройства —цифровые камкодеры, сканеры, принтеры, камеры для видеоконференций, дисковые накопители — могут обмениваться данными не только с PC (необязательного для шины), но и между собой. FireWire по инициативе VESA является кандидатом на стандарт для «домашней сети».

• Высокая скорость обмена и изохронные передачи позволяют даже на начальном уровне (100 Мбит/с) передавать по шине одновременно два ка­нала «живого видео» (30 кадров в секунду) широковещательного качества и стереоаудиосигнал с качеством CD.

• Низкая (относительно) цена компонентов и кабеля.

• Легкость установки и использования. FireWire расширяет систему Plug and Play. Устройства автоматически распознаются и конфигурируются при включении и отключении. Питание от шины (током до 1,5 А) позво­ляет подключенным устройствам общаться с системой даже при отклю­чении их питания. Управлять шиной и другими устройствами могут не только PC, но и другие «интеллектуальные» устройства.

2.7.2.10.1. Структура и взаимодействие устройств шины

Стандарт 1394 определяет две категории шин: кабельные шины и кросс-шины (backplane). Под кросс-шинами подразумеваются обычно параллельные интер­фейсы, объединяющие внутренние подсистемы устройства, подключенного к ка­белю 1394.

В отличие от USB, управляемой одним хост-контроллером, стандарт 1394 предполагает соединение возможно равноправных устройств в сеть. Сеть может состоять из множества шин, соединенных мостами. В пределах одной шины устройства объединяются соединительными кабелями без применения каких-либо дополнительных устройств. Мосты представляют собой специальные интеллектуальные устройства. Интерфейс PC с шиной FireWire представляет собой мост PCI — 1394, мостами являются также и соединения кабельной шины 1394 с кросс-шинами устройств. 16-битная адресация узлов сети допускает до 63 устройств в каждой шине, адресуемых 6-битным полем идентификатора узла. 10-битное поле идентификатора шины допускает использование в системе до 1023 мостов, соединяющих шины возможно разного типа.

Кабельная шина представляет собой сеть, состоящую из узлов и (необя­зательно) кабельных мостов. Гибкая топология позволяет строить сети, сочета­ющие древовидную и цепочечную архитектуры (рис 2.67). Каждый узел обычно имеет три равноправных соединительных разъема.

Рис. 2.67. Соединение устройств на шине FireWire

Допускается множество ва­риантов подключения устройств, удовлетворяющих следующим ограничениям:

• между любой парой узлов может быть не более 16 кабельных сегментов;

• длина сегмента стандартного кабеля не должна превышать 4,5 м;

• суммарная длина кабеля не должна превышать 72 м (применение более качественного кабеля позволяет использовать и более длинные кабели).

Некоторые устройства могут иметь только один разъем, что несколько огра­ничивает возможные варианты их местоположения. Стандарт допускает и до 27 разъемов на одном устройстве.

Стандарт предусматривает связь узлов с помощью 6-проводного кабеля, за­ключенного в общий экран. Две витые пары используются для передачи сиг­налов (раздельные для приемника и передатчика), два провода используются для питания устройств (8-40 В, до 1,5 А). Для гальванической развязки интер­фейса используются трансформаторы (напряжение изоляции развязки до 500 В) или конденсаторы (в дешевых устройствах с напряжением развязки до 60 В относительно общего провода).

Рис. 2.68. Соединитель FireWire

Представление о разъемах дает рис. 2.68. Некоторые устройства (например, камкодеры Sony DCR-VX700 и DCR-VX1000, а также DHR-1000 DVCR) имеют только один 4-контактный разъем меньшего размера, у которого имеются только сигнальные цепи. Эти устройства могут подключаться к шине через специальный переходной кабель только как око­нечные (хотя в принципе возможно и применение специальных адаптеров-разветвителей).

Стандарт 1394 определяет три возможные частоты передачи сигналов по кабелям: 98,304, 196,608 и 393,216 Мбит/с, которые округляют до 100, 200 и 400 Мбит/с. Эти частоты в стандарте обозначаются как S100, S200 и S400.

Бытовые устройства обычно поддерживают S100, большинство адаптеров поддерживают S200. К одной шине могут подключаться устройства, рассчитан­ные на разные скорости. При этом обмен будет происходить на согласованной скорости — минимальной для всех активных узлов. Однако, если хост-контроллер реализует карту топологии и скоростей (Тороlogy_Мар и Speed_Map), воз­можно использование нескольких частот в одной шине, в соответствии с возможностями конкретной пары, участвующей в обмене.

Система допускает динамическое (горячее) подключение и отключение устройств. Идентификаторы подключаемым устройствам назначаются автома­тически, без участия пользователя. Изменения топологии (состава подключен­ных устройств) автоматически отслеживаются шиной и передаются управляющему ПО.