15.2. Інтерфейс FireWire (ieee 1394)

Стандарт для високопродуктивної послідовної шини (High Performance Serial Bus) одержав офіційну назву IEEE 1394. Метою було створення шини, що не поступається сучасним стандартним паралельним шинам, при істотному здешевленні та підвищенні зручності підключення (за рахунок переходу на послідовний інтерфейс).

Переваги FireWire перед іншими послідовними шинами:

 Багатофункціональність: шина забезпечує цифровий зв'язок до 63 пристроїв без застосування додаткової апаратури (хабів). Пристрої - цифрові камкодери, сканери, принтери, камери для відеоконференцій, дискові накопичувачі - можуть обмінюватися даними не тільки з PC, але і між собою. FireWire з ініціативи VESA позиціонується також для "домашніх мереж".

 Висока швидкість обміну та ізохронні передачі дозволяють навіть на початковому рівні (100Мбіт/с) передавати одночасно два канали відео (30 кадрів у секунду) середньої якості та стереоаудіосигнал з якістю CD.

 Низька ціна компонентів та кабелю.

 Легкість установки та використання. FireWire розширює систему РпР. Пристрої автоматично розпізнаються та конфігуруються при включенні/відключенні. Живлення від шини (струм до 1,5А) дозволяє ПП спілкуватися із системою навіть при відключенні їхнього живлення. Управляти шиною та іншими пристроями можуть не тільки PC, але й інші "інтелектуальні" пристрої, наприклад VCR.

На відміну від USB, керованої одним хост-контролером, стандарт 1394 допускає з'єднання рівноправних пристроїв у мережу. Мережа може складатися з безлічі шин, з'єднаних мостами. У межах однієї шини пристрої поєднуються сполучними кабелями без застосування додаткових пристроїв. Мости являють собою спеціальні інтелектуальні пристрої. Інтерфейсна карта шини FireWire для PC являє собою міст PCI - 1394. Мостами є також з'єднання кабельної шини 1394 із крос-шинами пристроїв, 16-бітна адресація вузлів мережі допускає до 63 пристроїв у кожній шині, які адресуються 6-бітним полем ідентифікатора вузла. 10-бітне поле ідентифікатора шини допускає використання в системі до 1023 мостів, що з'єднують шини різного типу.

Кабельна шина являє собою мережу, що складається з вузлів та кабельних мостів. Гнучка топологія дозволяє будувати мережі, що сполучать деревоподібну та ланцюгову архітектури. Кожний вузол звичайно має три рівноправних сполучних роз’єми. Допускається безліч варіантів підключення пристроїв з наступними обмеженнями:

 між будь-якою парою вузлів може бути не більше 16 кабельних сегментів;

 довжина сегмента стандартного кабелю не повинна перевищувати 4,5м;

 сумарна довжина кабелю не повинна перевищувати 72м (застосування більше якісного кабелю дозволяє послабити це обмеження).

Деякі пристрої можуть мати тільки один роз’єм, що обмежує можливі варіанти їхнього місця розташування. Стандарт допускає до 27 роз’ємів на одному пристрої.

Стандарт передбачає зв'язок вузлів за допомогою 6-провідного кабелю, укладеного в загальний екран. Дві кручені пари використовуються для передачі сигналів (роздільні для приймача та передавача), два проводи задіяні для живлення пристроїв (8-40В, до 1,5А). Для гальванічної розв'язки інтерфейсу використовуються трансформатори (напруга ізоляції розв'язки до 500В) або конденсатори (у дешевих пристроях з напругою розв'язки до 60В щодо загального проводу). Деякі пристрої мають тільки один 4-контактний роз’єм меншого розміру, у якому реалізовані тільки сигнальні ланцюги. Ці пристрої підключаються до шини через спеціальний перехідний кабель тільки як кінцеві (хоча можливо застосування спеціальних адаптерів-розгалужувачів).

Стандарт 1394 визначає три можливі частоти передачі сигналів по кабелю: 98.304, 196.608 та 393.216 Мбіт/с, які округляють до 100, 200 та 400 Мбіт/с. Частоти в стандарті позначаються як S100, S200 та S400 відповідно. Побутові пристрої звичайно підтримують S100, більшість адаптерів допускають S200. До однієї шини можуть підключатися пристрої, розраховані на різні швидкості. Обмін буде відбуватися на мінімальній для всіх активних вузлів швидкості.

Система допускає динамічне (гаряче) підключення та відключення пристроїв. Ідентифікатори призначаються пристроям, що підключаються, автоматично, без участі користувача. Зміни топології (складу підключених пристроїв) автоматично відслідковуються шиною та передаються керуючому програмному забезпеченню.

Апаратна частина FireWire звичайно складається із двох спеціалізованих мікросхем - трансивера фізичного рівня (PHY Transceiver) та мосту зв'язку із шиною (LINK Chip). Зв'язок між ними можливий, наприклад, по інтерфейсу IBM-Apple LINK-PHY. Мікросхеми рівня зв'язку виконують всі функції свого рівня та частину функцій рівня транзакцій, інша частина рівня транзакцій виконується програмно.

Протокол 1394 має гнучкий механізм керування зв'язком між різними пристроями. Для цього не обов'язково присутність на шині PC або іншого контролера шини.

По скиданню виробляється визначення структури шини, кожному вузлу призначаються фізичні адреси та виконується арбітраж майстра циклів, диспетчера ізохронних ресурсів та контролера шини. Через секунду після скидання всі ресурси стають доступними для наступного використання.

Принциповою перевагою шини є відсутність необхідності в контролері. Будь-який передавальний пристрій може одержати смугу ізохронного трафіка та починати передачу по сигналу автономного або дистанційного керування - приймач "почує" цю інформацію. При наявності контролера (PC) відповідне ПЗ може управляти роботою пристроїв, реалізуючи, наприклад, цифрову студію нелінійного відеомонтажу.