总线1引言IEEE1394是苹果公司研制的一种高速串行总

1引言IEEE1394是苹果公司研制的一种高速串

行总

目录

1引言

2. 1 IEEE1394的性能特点

2. 2 IEEE1394的通信原理

(1)事务层完成用户任务的事务分割、调度和应用.它定义了一整套请求—响应协议来完成总线请求和支持CSR结构.事务层服务可看作对底层的调用

(2)链路层链路层为事务层服务

(3)物理层物理层提供串行总线上传送的数据比特(包)的传输和接收所必需的电子和机械接口

3系统硬件设计

4系统软件设计

4. 1 1394设备驱动程序设计

I/O模块完成I/O请求的大部分工作.该模块定义了所需的I/O控制代码

4. 2客户应用程序设计

5总结

正文

1引言

IEEE 1394是苹果公司研制的一种高速串行总线 1394接口早己是苹果Ma c电脑的标准配置.随着成像技术的高速发展尤其在进行图形数据的处理和传输时数据的大批量、高速和实时性对计算机和外设的接口提出了更高的要求 目前1394接口正被高端PC广泛采用以连接外置硬盘、光驱、扫描仪和数码相机等高速外设。

现有大部分数据传输接口(CAN总线、 485等)速率较低难以满足应用中对传输速率越来越高的要求成为制约系统整体性能提高的一大瓶颈.目前的新型总线接口主要有:USB和1394.虽然它们都支持热插拔都具有使用方便、成本低、易于扩展等特点.但在USB系统中数

据的传输需要CPU的控制支持吃异步传输模式而且数据的传输速度远远低于1394[1]

尤其在几个设备共有一个USB通道时数据的传输速率更低.相比之下 1394的优势就更加突出他支持点对点通信数据传输不需要主机的干预节省系统资源;同时支持同步和异步传输模式;而且1394a的速率可达400Mbps 1394b最大速率可达3.2Gbps在同一个1394系统中可以兼容不同速率的设备。

2 IEEE1394高速串行总线

2. 1 IEEE1394的性能特点

高数据传输速率: 1394a最大数据传输速率400Mbp s 1394b最大数据传输速率3200Mbps。

支持点对点通信:节点间进行数据传输时不需要主系统的干涉不增加CPU资源占用率不影响系统性能。

支持即插即用和热插拔:I EEE 1394可以自动侦测设备的加入与移出动作并对系统做重新整合无须人工干预。

支持多种总线速度: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。

两种传输模式:同时支持等时和异步两种数据传输模式。

传输距离远普通线缆环境下两个设备之间的最大距离可达到

4.5m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.

2.2 IEEE1394的通信原理

将每一个1394节点作为一个子系统来看在1394协议中定义了三个协议层事务层(Traaction layer) 、链路层(LLC)和物理层(PHY) 用于在请求者和响应者之间的数据传输过程中完成相关事务. 1394协议的分层结构如图1

(1)事务层完成用户任务的事务分割、调度和应用.它定义了一整套请求—响应协议来完成总线请求和支持CSR结构.事务层服务可看作对底层的调用。

(2)链路层链路层为事务层服务它实现对等时和异步数据包的寻址、数据校验和数据成帧等功能.链路层可以将事务层的请求转化为相应的包或子事务准备发送到总线上。

(3)物理层物理层提供串行总线上传送的数据比特(包)的传输和接收所必需的电子和机械接口参与配置进程处理数据传输和接收.物理层还实现了仲裁进程 以确保同一时间上只有一个节点在总线上传输数据。

另外 1394同时支持等时和异步传输模型[2-3]和服务 不同于异步传输那样强调数据传输的正确性。

3系统硬件设计

整个系统可分为1394设备端和PC主机端两大部分. 1394设备端硬件主要由MCU、 FP GA、 1394控制芯片(包括链路层芯片和物理层芯片)组成;主机端硬件包括PC机、 PCI-1394采集卡(适配卡) .本设计的主要功能是将红外成像系统获得的图像数据在微控制器和FP GA的控制下通过1394串行总线传输到主机端(PC) 并实现在主机端的图像实时显示.系统功能结构如图2所示。

1394设备端功能上主要包括:微控制器、 FPGA及外围图像数据存储FIFO和1394控制芯片(链路层、物理层控制器)三部分.实现的主要功能就是配置1394控制芯片使PC主机端正确识别设备 响应主机端发送来的指令将图像数据实时传输到主机端. 1394设备端功能框图从系统的稳定性、兼容性和实际要求考虑本文分别选用了TI公司的TSB12LV01B链路层控制器呵和TSB41LV04A[4]物理层控制器作为接口芯片.TSB12LV01B和TSB41LV04A都是3.3v供电.TSB12LV01B是一款完全支持IEEE 1394-1995高性能总线协议芯片支持等时和异步数据传输可以充当循环控制器产生并检查32位的CRC校验;具有通用的32位主机总线接口 内部嵌有中断产生寄存器、 2k FIFO等功能模块 可以方便实现图像数据的收发.TSB41LV04A是一款与链路层芯片(TSB12LV01B)完全兼容的物理层芯片主要提供了电气和机械接口检测总线上设备可以实现仲裁总线数据位的编解码等功能.链路层和物理层芯片连接电.

4系统软件设计

4. 1 1394设备驱动程序设计

W indows驱动模型(WDM) [5-6]是内核模式的驱动程序属于PnP驱动程序并支持电源管理 WD M定义了驱动程序分层 以适应即插即用系统. 1394系统驱动程序采用分层结构模型从上而下分别为设别驱动、总线驱动和端口驱动.在驱动协议栈中不同的驱动程序扮演不同的角色设备驱动程序(Device Driver)占据驱动协议栈的顶部其功能是把应用软件的请求翻译成总线驱动程序(Bus Driver)能执行的事务而总线驱动程序(Bus Driver)则为1394总线提供了独立于硬件的接口它处理来自设备驱动程序的I/O请求包(I RP) 然后将请求包发送给主板上PCI-1394采集卡所使用的端口驱动程序(PortDriver) .这样 Win32应用程序通过设备驱动程序、总线驱动程序和端口驱动程序来控制PCI-1394采集卡与设备进行通信通常由IOCTL(I/O Control)控制码实现通过1394总线驱动程序和端口驱动程序来处理所有底层的通信细节. 1394驱动协议栈和通信框图分别如图5和图6所示。

用DDK[7]设计的1394设备驱动由4个模块组成初始化模块、即插即用模块、电源管理模块以及I/O模块.初始化模块提供设备驱动

[8]的入口点从而将不同的I RP请求发向相应的执行模块。

即插即用模块用于实现1394设备的热插拔和动态配置.当总线驱动程序在加电或者添/删除时检测到新设备从设备中取出一个或多个标识符用于检查所有可用的安装文件发现合适的设备驱动程序.驱动程序被装入调用AddDevice()入口点告诉它发现一个新设备并

创建功能设备对象FDO .总线驱动程序或者安装文件详细描述设备所需的硬件资源使用仲裁器为每个设备分配资源。

电源管理模块负责设备的挂起和恢复。

I/O模块完成I/O请求的大部分工作.该模块定义了所需的I/O控制代码从而为应用程序提供了调用系统驱动程序的接口.

4.2客户应用程序设计

在高速图像传输系统中应用程序是控制数据流的中心.采用VC++6.0和2000DDK实现主要功能有获取图像数据源、检测1394设备、总线管理、分配1394地址空间、设置等时资源和通道、完成1394数据传输.一次等时传输流程如图7所示。

5总结

本文根据时代的发展和现实应用的需要突破传统的利用常规的低速串行总线的模式将1394高速串行总线引入到高端的实时图像采集系统中并取得了很好的效果对1394接口技术的推广应用具有重要的意义;本文1394设备端采用微控制(MC U)+FP GA+1394控制芯片的设计模式实现了1394设备端和PC主机端间数据的实时传输和显示。

系统的设计特点及创新 (1)将1394引入到红外成像系统中实现了红外图像的高速率传输和实时显示大大提高了整个红外成像系统的整体性能; (2)遵循IEEE 1394协议规范 因此具有通用性易于移植;对1394协议在计算机外设端的开放应用具有较大的参考价

值; (3) 1394设备即插即用 自动开启数据传输无须人工干预; (4)微控制器实现1394芯片配置编程灵活易于调试; (5)数据传输完全由FPGA控制实现较高传输速率。

中国网提供大量免费硕士如有业务需求请咨询网站客服人员