Энциклопедия PC
.pdf820Глава14. Последовательныешины: USB, FireWire, FCAL, ACCESS.Bus
*управляет подачей питающего напряжения на нисходящие порты, причем предусматривается установка ограничения на ток, потребляемый каждым портом;
*отслеживает состояние подключенных к нему устройств, уведомляя хост об изменениях;
*обнаруживаетошибкинашине, выполняетпроцедурывосстановленияи
изолируетнеисправныесегментышины; « обеспечиваетсвязьсегментов шины, работающихнаразныхскоростях.
Хаб следит за сигналами, генерируемыми устройствами. Неисправное устройство может не вовремя «замолчать» (потерять активность) или, наоборот, что-то «бормотать» (babble). Эти ситуации отслеживает ближайший к устройству хаб и запрещает восходящие передачи от такого устройства не позже, чем по границе (микро)кадра. Благодаря бдительности хабов эти ситуации не позволят неисправномуустройствузаблокироватьвсюшину.
Каждый из нисходящих (downstream) портов может быть разрешен или запрещен, а также сконфигурирован на высокую, полную или ограниченную скорость обмена. Нисходящие порты хабов имеют множество возможных состояний. Отметимнекоторыеизних.
тNot Configured (не сконфигурирован) — состояние портов хаба с нулевой (неустановленной) конфигурацией.
тPowered off (питание отключено) — на порт не подается питание. В это состояние порт переводится по команде контроллера или при обнаружении перегрузкипопитанию(потреблениепревышаетзаявленное).
»Disconnected (отсоединен) — порт не передает сигналы ни в одном направлении, но способен обнаружить подключение устройства (и перейти в состояниеDisabled) иопределитьскоростьподключенногоустройства.
тDisabled (запрещен) — порт передает только сигнал сброса (по команде от контроллера), сигналы от порта (кроме обнаружения отключения) не воспринимаются. В это состояние порт переводится по команде контроллера, а также по обнаружению ошибки. По обнаружению факта отключения порт переходит в состояние Disconnect, а если отключение обнаружено «спящим» хабом, контроллерубудетпослансигналResume.
»Enabled (разрешен) — порт передает сигналы в обоих направлениях (подключен к коммутатору). По команде контроллера или по обнаружению ошибки кадра порт переходит в состояние Disabled, а по обнаружению факта отключения— всостояниеDisconnect.
тResetting (сброс) — портпокомандеотконтроллераподаетсигналсброса.
ш Suspended (приостановлен) — порт передает сигнал перевода в состояние останова («спящий режим»), дифференциальные передатчики отключены. Если хаб находится в активном состоянии, сигналы через порт не пропускаются ни в одном направлении. Однако «спящий» хаб воспринимает сигналы смены состояния незапрещенных портов, подавая «пробуждающие» сигналы от активизировавшегося устройства даже через цепочку «спящих» хабов.
14.1. ШинаUSB 821
Состояние каждого порта идентифицируется контроллером хаба с помощью отдельных регистров. Имеется общий регистр, биты которого отражают факт изменения состояния каждого порта. Это позволяет хост-контроллеру быстро узнать состояние хаба, а в случае обнаружения изменений специальными транзакциями уточнить состояние. Хабы могут иметь световые индикаторы состояния нисходящих портов, управляемые автоматически (логикой хаба) или программно (хост-контроллером). Индикатор может представлять собой пару светодио-дов — зеленый и желтый (янтарный) или один светодиод с изменяющимся цветом. Состояниепортапредставляетсяследующимобразом:
*несветится— портнеиспользуется;
*зеленый— нормальнаяработа;
« желтый— ошибка;
язеленыймигающий— программатребуетвниманияпользователя(software attention); т желтыймигающий— аппаратуратребуетвнимания
пользователя(hardware attention).
Восходящий (upstream) порт хаба конфигурируется и внешне представляется как полноскоростной или высокоскоростной (только для USB 2.0). При подключении порт хаба USB 2.0 обеспечивает терминацию по схеме FS, в режим HS онпереводитсятолькопокомандеконтроллера.
Устройства, подключенные к шине USB, могут пребывать в следующих состояниях:
ш Attached — устройствоподключено, нопитаниеещенеподано;
т Powered — устройство подключено, питание подано, но еще не выполнен сброс;
ш Default — устройство подключено, питание подано и выполнен сброс, но уникальный адресещененазначен, иустройствоотзываетсяпо«дежурному» нулевомуадресу;
»Address — устройство подключено, питание подано, выполнен сброс и назначенуникальныйадрес, ноустройствоещенесконфигурировано;
»Configured — устройство подключено, питание подано, выполнен сброс, назначен уникальный адрес и устройство сконфигурировано; хост может использовать функции, предоставляемые устройством; после конфигурирования (начального или смены конфигурации) все регистры, счетчики и т. п. программные и аппаратные элементы устанавливаются в исходное состояние;
тSuspended — устройствоподключеноипитаниеподано, ноприостановлено в целях энергосбережения (по отсутствию активности шины в течение определенного времени); устройство может уже иметь уникальный адрес и быть сконфигурированным, но хост не может использовать функции, предоставляемые устройством (устройство выйдет из этого состояния, когда обнаружитактивностьшины).
Управление энергопотреблением является весьма развитой функцией USB. Для устройств, питающихсяотшины, мощностьограничена. Любоеустройствопри
822 Глава14. Последовательныешины: USB, FireWire, FCAL, ACCESS.Bus
подключении не должно потреблять от шины ток, превышающий 100 мА. Рабочий ток (не более 500 мА) заявляется в конфигурации, и если хаб не сможет обеспечить устройству заявленный ток, устройство не конфигурируется и, следовательно, не может быть использовано.
Устройство USB должно поддерживать режим приостановки (suspended mode), в котором его потребляемый ток не превышает 500 мкА. Устройство должно автоматически приостанавливаться при прекращении активности шины.
Возможность удаленного пробуждения (remote wakeup) позволяет приостановленному устройству подать сигнал хост-компьютеру, который тоже может находиться в приостановленном состоянии. Возможность удаленного пробуждения описывается в конфигурации устройства. При конфигурировании эта функция может быть запрещена.
14.1.7.Хост
Укаждой шины USB должен быть один (и только один!) хост — компьютер с контроллером USB. Хост делится на три основных уровня.
« Интерфейс шины USB обеспечивает физический интерфейс и протокол шины. Интерфейс шины реализуется хост-контроллером, имеющим встроенный корневой хаб, обеспечивающий точки физического подключения к шине (гнезда USB типа «А»). Хост-контроллер отвечает за генерацию (микро)кадров. На аппаратном уровне хост-контроллер обменивается информацией с основной памятью компьютера путем прямого управления шиной (bus-mastering) сцельюминимизации нагрузкинацентральный процессор.
ж Система USB, используя хост-контроллер(ы), транслирует клиентское «видение» обмена данными с устройствами в транзакции, выполняемые с реальными устройствами шины. Система отвечает и за распределение ресурсов USB — полосы пропускания имощности источников питания(дляустройств, питающихсяотшины). Системасостоитизтрехосновныхчастей.
пДрайвер хост-контроллера — HCD (Host Controller Driver) — модуль,
привязанный к конкретной модели контроллера, обеспечивающий абстрагирование драйвера USB и позволяющий в одну систему включать несколькоразнотипныхконтроллеров.
пДрайвер USB — USBD (USB Driver) — обеспечивает основной интерфейс (USBDI) между клиентами и устройствами USB. Интерфейс HCDI (Host Controller Driver Interface) между USBD и HCD спецификацией USB не регламентируется. Он определяется разработчиками ОС и должен поддерживаться разработчиками хост-контроллеров, желающих иметь поддержку своих изделий конкретными ОС. Клиенты не могут пользоваться интерфейсом HCDI, для них предназначен интерфейс USBDI. USBD обеспечивает механизм обмена в виде пакетов IRP (I/O Request Packet — пакет запроса ввода-вывода), состоящих из запросов на транспортировку данных по заданному каналу. Кроме того. USBD отвечаетзанекотороеабстрактноепредставлениеустройстваUSB
14.1. Шина USB 823
клиенту, которое позволяетвыполнятьконфигурирование иуправление состоянием устройств (включая и стандартное управление через конечную точку «О»). Реализация интерфейса USBDI определяется операционной системой, в спецификации USB излагаются только общие идеи.
п Программное обеспечение хоста реализует функции, необходимые для функционирования системы USB в целом: обнаружение подключения и отключения устройств и выполнение соответствующих действий по этим событиям (загрузки требуемых драйверов), нумерацию устройств, распределениеполосыпропусканияипотребляемоймощностиит. п.
т Клиенты USB — программные элементы (приложения или системные компоненты), взаимодействующие с устройствами USB. Клиенты могут взаимодействовать с любыми устройствами (их конечными точками), подключенными к системе USB. Однако система USB изолирует клиентов от непосредственного обмена с какими-либо портами (в пространстве вводавывода) или ячейками памяти, представляющими интерфейсную часть контроллера USB.
Всовокупностиуровнихостаимеютследующиевозможности:
ш обнаружениефактовподключенияиотсоединенияустройствUSB; ш манипулированиепотокамиуправлениямеждуустройствамиихостом; * манипулированиепотокамиданных; » сборстатистики активности и состояний устройств;
т управление электрическим интерфейсом между хост-контроллером и устройствами USB, включаяуправление электропитанием.
Хост-контроллер является аппаратным посредником между устройствами USB и хостом. Программная часть хоста в полном объеме реализуется операционной системой. До загрузки ОС может функционировать лишь усеченная часть ПО USB, поддерживающая только устройства, требующиеся для загрузки. Так в BIOS современных системных плат имеется поддержка клавиатуры USB, реализующая функции сервиса Int 10h. При загрузке системы USB эта «дозагрузоч-ная» поддержка игнорируется — система начинает работу с контроллером «с чистого листа», то есть со сброса и определения всех подключенных устройств. По окончании работы ОС передача состояния USB «дозагрузочной» поддержке не предусматривается, так что для нее это событие тоже может рассматриваться как первоначальное включение. В спецификации РС'2001 выдвигается требование к поддержке USB со стороны BIOS в такой мере, чтобы обеспечивалась загрузка ОС с устройств USB.
USB поддерживает динамическое подключение и отключение устройств. Нумерация устройств шины является постоянным процессом, отслеживающим измененияфизическойтопологии.
Все устройства подключаются через порты хабов. Хабы определяют факты подключения и отключения устройств к своим портам и сообщают состояние портов при запросе от контроллера. Хост разрешает работу порта и адресуется к устройству через канал управления, используя нулевой адрес — USB Default
824 Глава14. Последовательныешины: USB, FireWire, FCAL, ACCESS.Bus
Address. При начальном подключении или после сброса все устройства адресуются именно так.
Хост определяет, является новое подключенное устройство хабом или функцией, и назначает ему уникальный адрес USB. Хост создает канал управления (control pipe) с этим устройством, используя назначенный адрес и нулевой номер точки назначения.
Если новое устройство является хабом, хост определяет подключенные к нему устройства, назначает им адреса и устанавливает каналы. Если новое устройство является функцией, уведомление о подключении передается диспетчером USB заинтересованному ПО.
Когда устройство отключается, хаб автоматически запрещает соответствующий порт и сообщает об отключении контроллеру, который удаляет сведения о данном устройстве из всех структур данных. Если отключается хаб, процесс удаления выполняется для всех подключенных к нему устройств. Если отключается функция, уведомление посылается заинтересованному ПО.
14.1.8. ПрименениешиныUSB
Благодаря своей универсальности и способности эффективно передавать разнородный трафик шина USB применяется для подключения к PC самых разнообразных устройств. Она призвана заменить традиционные порты PC — COM и LPT, а также порты игрового адаптера и интерфейса MIDI. Спецификация USB 2.0 позволяет говорить и о подключении традиционных «клиентов» шин АТА и SCSI, а также захвате части ниши применения шины FireWire. Привлекательность USB придает возможность подключения/отключения устройств на ходу и возможность их использования практически сразу, без перезагрузки ОС. Удобна и возможность подключения большого количества (до 127) устройств к одной шине, правда, при наличии хабов. Хост-контроллер интегрирован в большинство современных системных плат. Выпускаются и карты расширения с контроллерами USB (обычно для шины PCI). Однако повсеместное применение USB сдерживается недостаточной активностью разработчиков ПО (производителей оборудования): просматривая перечни устройств, можно заметить, что для всех указывается поддержка в Windows 98/SE (Second Edition), а вот в графах Linux, MacOS, UNIX и
даже Windows 2000 часто стоят неприятные пометки N/A (Not Allowed — «не дозволено»).
Для того чтобы система USB заработала, необходимо, чтобы были загружены драйверы хост-контроллера (или контроллеров, если их несколько). При подключении устройства к шине USB ОС Windows выдает сообщение «Обнаружено новое устройство» и, если устройство подключается впервые, предлагает загрузить для него драйверы. Многие модели устройств уже известны системе, и драйверы входят в дистрибутив ОС. Однако может потребоваться и драйвер изготовителя устройства, который должен входить в комплект поставки устройства или его придется искать в Сети. К сожалению, не все драйверы работают корректно — «сырой» драйвер начальной версии, возможно, потребуется заменить на более «правильный», чтобы устройство нормально опознавалось и хорошо работало. Но это общее «горе» пользователей любых устройств, а не только устройств для шины
USB.
14.1. ШинаUSB 825
ПеречислимосновныеобластипримененияUSB.
Устройства ввода — клавиатуры, мыши, трекболы, планшетные указатели и т. п. Здесь USB предоставляет единый интерфейс для различных устройств. Целесообразность использования USB для клавиатуры неочевидна, хотя в паре с мышью USB (подключаемой к порту хаба, встроенного в клавиатуру) сокращается количествокабелей, тянущихсяотсистемногоблоканастолпользователя.
Принтеры — USB 1.1 обеспечивает примерно ту же скорость, что и LPT-порт в режиме ЕСР, но при использовании USB не возникает проблем с длиной кабеля и подключением нескольких принтеров к одному компьютеру (правда, требуются хабы). USB 2.0 позволит ускорить печать в режиме высокого разрешения за счет сокращениявременинапередачубольшихмассивовданных.
Сканеры: применение USB позволяет отказаться от использования контроллеров SCSI или занятия LPT-порта. К тому же USB 2.0 дает возможность повысить скоростьпередачиданных.
Аудио — колонки, микрофоны, головные телефоны (наушники). USB позволяет передавать потоки данных, достаточные для обеспечения самого высокого качества. Передача в цифровом виде от самого источника сигнала (микрофона со встроенным преобразователем и адаптером) до приемника и цифровая обработка в хост-компьютере обеспечивают избавление от проблем наводок, свойственных аналоговой передачи аудиосигналов. Использование этих аудиокомпо-нентов позволяет в ряде случаев избавиться от звуковой карты компьютера — аудиокодек (АЦП и ЦАП) выводится за пределы компьютера, а все функции обработки сигналов (микшер, эквалайзер) реализуются центральным процессором чисто программно. Аудиоустройства могут и не иметь собственно колонок и микрофона, а ограничиться преобразователями и стандартными гнездами («Джеками») дляподключенияобычныханалоговыхустройств.
МузыкальныесинтезаторыиMIDI-контроллерысинтерфейсомUSB — шина позволяет компьютеру обрабатывать потоки множества каналов MIDI (пропускная способность традиционного интерфейса MIDI уже гораздо ниже возможностей компьютера).
Видео- и фотокамеры — USB 1.1 позволяет передавать статические изображения любого разрешения за приемлемое время, а также передавать поток видеоданных (живое видео) с достаточной частотой кадров (25-30 кадр/с) только с невысоким разрешением или сжатием данных, от которого, естественно, страдает качество изображения. USB 2.0 позволяет передавать видеопотоки высокого разрешения без сжатия (и потери качества). С интерфейсом USB выпускают как камеры, так и устройства захвата изображения стелевизионного сигнала иTV-тюнеры.
Коммуникации — с интерфейсом USB выпускают разнообразные модемы, включая кабельные и xDSL, адаптеры высокоскоростной инфракрасной связи (IrDA FIR) — шина позволяет преодолеть предел скорости СОМ-порта (115,2 Кбит/с), не повышая загрузку центрального процессора. Выпускаются и сетевые адаптеры Ethernet, подключаемые к компьютеру по USB. Для соединения нескольких компьютеров в локальную сеть выпускаются специальные устройства, выполняющие коммутацию пакетов между компьютерами. Непосредственно (без дополнительных устройств) портами USB соединить между собой даже два компьютера нельзя — на одной шине может присутствовать лишь один
826 Глава14. Последовательныешины: USB, FireWire, FCAL, ACCESS.Bus
хост-контроллер (см. выше). Специальное устройство для связи пары компьютеров выглядит как «таблетка», врезанная в кабель USB с двумя вилками типа «А» на концах. Объединение более двух компьютеров осложняется и топологическими ограничениями USB: длина одного сегмента кабеля не должна превышать 5 м, а использовать хабы для увеличения дальности неэффективно (каждый хаб дает всего5 мдополнительногоудаления).
Преобразователи интерфейсов позволяют через порт USB, имеющийся теперь практически на всех компьютерах, подключать устройства с самыми разнообразными интерфейсами: Centronics и ШЕЕ 1284 (LPT-порты), RS-232C (эмуляция UART 16550А — основы СОМ-портов) и другие последовательные интерфейсы (RS-422, RS-485, V.35...), эмуляторы портов клавиатуры и даже Game-порта, переходники на шину АТА, ISA, PC Card и любые другие, для которых достаточно производительности. Здесь USB становится палочкой-выручалочкой, когда встает проблема 2-го (3-го) LPT или СОМ-порта в блокнотном ПК и в других ситуациях. При этом ПО преобразователя может обеспечить эмуляцию классического варианта «железа» стандартных портов IBM PC, но только под управлением ОС защищенного режима. Приложение MS-DOS может обращаться к устройствам по адресам ввода-вывода, памяти, прерываниями, каналами DMA, но только из сеанса MS-DOS, открытого в ОС с поддержкой USB (чаще это Windows). При загрузке «голой» MS-DOS «палочка-выручалочка» не работает. Преобразователи интерфейсов позволяют продлить жизнь устройствам с традиционными интерфейсами, изживаемыми из PC спецификациями РС'99 и РС'2001. Скорость передачи данных через конвертер USB-LPT может оказаться даже выше, чем у реального LPT-порта, работающего в режиме SPP.
Устройства хранения — винчестеры, устройства чтения и записи CD и DVD, стримеры. Прииспользовании USB 1.1 получаютскорость передачи, соизмеримую со скоростью их подключениякLPT, ноболееудобныйинтерфейс (какаппаратный, такипрограммный). ПрипереходенаUSB 2.0 скоростьпередачиданныхстановится соизмеримой с АТА и SCSI, а ограничений по количеству устройств достичь трудно. Особенно интересно использование USB для электронных устройств энергонезависимого хранения (на флэш-памяти) — такой накопитель может быть весьмакомпактным(размеромсбрелокдля.ключей) иемким(пока16-256 Мбайт, в перспективах — гигабайт и более). Выпускаются устройства для мобильного подключения накопителей с интерфейсом ATA-ATAPI — по сути, это лишь преобразователи интерфейсов, помещенные в коробку-отсек формата 5" или3,5", а иногда выполненные прямо в корпусе 36-контактного разъема АТА. Имеются и устройствачтения-записикартSmartMedia Card иCompactFlash Card.
Игровые устройства — джойстики всех видов (от «палочек» до автомобильных рулей), пульты с разнообразными датчиками (непрерывными и дискретными) и исполнительными механизмами (почему бы не сделать кресло автогонщика с вибраторами и качалками?) — подключаются унифицированным способом. При этом исключается «ресурсопожирающий» интерфейс старого игрового адаптера (упраздненногоужевспецификацииРС'99).
Телефоны — аналоговые и цифровые (ISDN). Подключение телефонного аппарата позволяет превратить компьютер в секретаря с функциями автодозвона, автоответчика, охраныит. п.
14.2. ШинаIEEE 1394 — FireWire 827
Мониторы — здесь шина USB используется для управления параметрами монитора. Монитор сообщает системе свой тип и возможности (параметры синхронизации) — это делалось и без USB по шине DDC. Однако USBмониторы позволяют системе управлять ими — регулировки яркости, контраста, цветовой температуры и т. п. могут теперь выполняться программно, а не только от кнопок лицевой панели монитора. В мониторы, как правило, встраивают хабы. Это удобно, поскольку настольную периферию не всегда удобно включать в «под-стольный» системныйблок.
Электронные ключи — устройства с любым уровнем интеллектуальной защиты могут быть выполнены в корпусе вилок USB. Они гораздо компактнее и мобильнееаналогичныхустройствдляСОМ- иLPT-портов.
Конечно же, перечисленными классами устройств не ограничивается сфера примененияшиныUSB.
Хабы USB выпускаются как в виде отдельных устройств, так и встраиваются в периферийные устройства (клавиатуры, мониторы). Как правило, хабы питаются от сети переменного тока (они должны питать подключаемые устройства). Выпускают и хабы, устанавливаемые внутрь системного блока компьютера и питающиеся от его блока питания. Такие хабы дешевле внешних и не требуют дополнительнойпитающейрозетки. Одинвариантисполнения— установкахабана скобку, монтируемуювокнодлядополнительныхразъемов. Доступкразъемамсо «спины» системногоблоканеоченьудобендляпользователей. Другойвариант— хаб, устанавливаемый в отсек 3". Его разъемы легкодоступны, индикаторы состояния портов хорошо видны, но не всегда удобны кабели, выходящие с переднейпанелисистемногоблока. Нодляподключенияэлектронныхключей (если их приходится часто менять) или миниатюрных накопителей этот вариант — самыйудобный.
Недавно появились и новые вспомогательные устройства, увеличивающие дальность связи (distance extender). Это пара устройств, соединяемых между собой обычным кабелем «витая пара» (или оптоволокном), включаемая между периферийнымустройствомихабом. «Удлинитель» состороныпериферииможет иметь и хаб на несколько портов. К сожалению, увеличение дистанции упирается в ограничения на время задержки сигнала, свойственные протоколу шиныUSB, идостижимолишьудалениедо100 м. Нодажеиэтадлинапозволяет расширитьсферупримененияUSB, например, дляудаленноговидеонаблюдения.
14.2. ШинаIEEE 1394 — FireWire
Стандарт для высокопроизводительной последовательной шины (High Performance Serial Bus), получивший официальное название IEEE 1394, был принят в 1995 году. Целью являлось создание шины, не уступающей параллельным шинам, при существенном удешевлении и повышении удобства подключения (за счет перехода на последовательный интерфейс). Стандарт основан на шине FireWire, используемой Apple Computer в качестве дешевой альтернативы SCSI в компьютерахMacintosh иPowerMac. НазваниеFireWire («огненныйпровод»)
828 Глава14. Последовательныешины: USB, FireWire, FCAL, ACCESS.Bus
теперь применяется и к реализациям IEEE 1394, оно сосуществует с кратким обозначением 1394. Другое название того же интерфейса — iLink, а иногда и Digital Link — используется фирмой Sony применительно к устройствам бытовой электроники. MultiMedia Connection — имя, используемое в логотипе 1394 High Performance Serial Bus Trade Association (1394TA).
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. Частоты в стандарте обозначаются как S100, S200 и S400 соответственно. В последней утвержденной ревизии стандарта, Р1394-2000, новых скоростей (S800, S1600 и S3200) еще не появилось, и сейчас стандарт 1394 сосуществует с шиной USB, длякоторой вспецификации USB 2.0 ужеопределенаскорость 480 Мбит/с.
ОсновныесвойствашиныFireWire перечисленыниже.
« Многофункциональность: шина обеспечивает цифровую связь до 63 устройств без дополнительной аппаратуры (хабов). Устройства бытовой электроники — цифровые камкордеры (записывающие видеокамеры), камеры длявидеоконференций, фотокамеры, приемникикабельногоиспутникового телевидения, цифровые видеоплейеры (CD и DVD), акустические системы, цифровые музыкальные инструменты, а также периферийные устройства компьютеров (принтеры, сканеры, устройства дисковой памяти) и сами компьютеры могутобъединяться вединуюсеть.
тВысокая скорость обмена и изохронные передачи. Шина позволяет даже на начальном уровне (S100) передавать одновременно два канала видео (30 кадров в секунду) широковещательного качества и стерео аудиосигнал с качеством CD.
тНизкаяценакомпонентов икабеля.
тЛегкость установки и использования. FireWire расширяет систему РпР. Система допускает динамическое (горячее) подключение и отключение устройств. Устройства автоматически распознаются и конфигурируются при включении/отключении. Питание от шины (ток до 1,5 А) позволяет подключенным устройствам общаться с системой даже при отключении их питания. Управлять шиной и другими устройствами могут не только PC, ноидругие«интеллектуальные» устройства бытовойэлектроники.
FireWire по инициативе VESA позиционируется как шина «домашней сети», объединяющей всю бытовую и компьютерную технику в единый комплекс. Эта сетьявляется одноранговой (peer-to-peer), чемсущественно отличается отUSB.
14.2.1. Физическийуровеньсети
Кабельная сеть 1394 собирается по простым правилам — все устройства соединяются друг с другом кабелями по любой топологии (древовидной, цепочечной, звездообразной). Каждое «полноразмерное» устройство (узел сети) обычно имеет три равноправных соединительных разъема. Некоторые малогабаритные устройства могут иметь только один разъем, что ограничивает возможные варианты их местоположения. Стандарт допускает и до 27 разъемов на одном устройстве, которое будет играть роль кабельного концентратора. Допускается множество вариантов подключенияустройств, нососледующими ограничениями:
14.2. ШинаIEEE 1394 - FireWire 829
• междулюбойпаройузловможетбытьнеболее16 кабельныхсегментов; я длинасегментастандартногокабелянедолжнапревышать4,5 м; т суммарная длина кабеля не должна превышать 72 м (применение более качественного кабеляпозволяетослабитьвлияниеэтогоограничения);
•топология не должна иметь петель, хотя в последующих ревизиях предполагается автоматическое исключение петель в «патологических» конфигурациях.
Стандартный кабель 1394 содержит 6 проводов, заключенных в общий экран, и имеет однотипные 6-контактные разъемы на концах (рис. 14.6). Две витые пары требуются для передачи сигналов (раздельные для приемника и передатчика), два провода задействованы для питания устройств (8-40 В, до 1,5 А). В стандарте предусмотрена гальваническая развязка устройств, для чего используются трансформаторы (напряжение изоляции развязки — до 500 В) или конденсаторы (в дешевых устройствах с напряжением развязки до 60 В относительно общего провода). Некоторые бытовые устройства имеют только один 4-контактный разъем меньшего размера, у которого реализованы только сигнальные цепи. Эти устройства подключаются к шине через специальный переходной кабель только как оконечные (хотя возможно применение специальных адаптеров-раз- ветвителей).
Е=1 CZZ
12 мм
I
i i
л——— ь
10,2 мм
Рис. 14.6. РазъемFireWire
В грядущей версии, которая пока называется Р1394Ь, предусматриваются и новыевариантысредыпередачи:
» кабель UTP категории 5 со стандартными коннекторами RJ-45 (используются две пары проводов), длина сегмента до 100 м — дешевый вариант для
S100;
я пластиковое оптоволокно (два волокна POF для небольших расстояний и HPCF длябольших дистанций) — дешевыйвариантдляS200;
& многомодовое оптоволокно (два волокна 50 мкм) — более дорогой вариант длябудущихскоростей вплотьдоS3200.
Каждое устройство, имеющее более одного разъема 1394, является повторителем. Сигнал, обнаруженный на входе приемника с любого разъема, ресинхронизируется по внутреннему тактовому генератору и выводится на передатчики всех остальных разъемов. Таким образом осуществляется доставка сигналов от каждогоустройстваковсемостальнымипредотвращаетсянакопление«дрожания» (jitter) сигнала, ведущеекпотере синхронизации.