摘要：為了最大限度地利用現(xiàn)有硬件資源，縮短開發(fā)周期，研制了1394-pci的轉(zhuǎn)接卡，實(shí)現(xiàn)了基于1394的高速圖像傳輸系統(tǒng)。介紹了1394高速串行總線的特性及原理及1394-pci轉(zhuǎn)接卡的硬件、軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：1394高速串行總線 1394-pci轉(zhuǎn)接卡 設(shè)備驅(qū)動程序

當(dāng)今的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備都在追求高速性和高通用性，尤其在進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理和傳輸時，數(shù)據(jù)的大指、高速、實(shí)時性對計(jì)算機(jī)與外設(shè)的接口提出了更高的要求。

目前新型總線接口有兩種：usb和1394接口。它們都支持即插即用，具有易擴(kuò)展、使用方便、成本低等特點(diǎn)。但在任何usb系統(tǒng)中，只能有一個主機(jī)，最多可接127個外設(shè)，在全速模式下的傳輸紡為500kbps～10mbps。而相比之下1394顯得更勝一籌。它支持點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，消除了主機(jī)處理器/內(nèi)存瓶頸，具有可升級性，支持400mbps、200mbps和100mbps傳輸率，單一總線支持63個節(jié)點(diǎn)，由于1394總線的高速性和獨(dú)立于主機(jī)的操作能力，使它成為高多媒體設(shè)備接口的首選。

1 1394技術(shù)

ieee 1394起源于蘋果公司，又名firewire，是為家用電器研制的一種高速串行總線標(biāo)準(zhǔn)，其目的是為了解決對速度要求很高的寬帶設(shè)備的傳輸問題。1995年12月，ieee 1394-1994高速總線標(biāo)準(zhǔn)正式被ieee標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)。

1.1 1394的主要特點(diǎn)

a.支持點(diǎn)對點(diǎn)傳輸。串行總線設(shè)備能自主執(zhí)行事務(wù)，而不需要主機(jī)cpu的干預(yù)。

b.可擴(kuò)展總線�？梢詫⑿碌拇性O(shè)備連接入總線節(jié)點(diǎn)提供的端口從而擴(kuò)展串行總線。

d.熱插拔。不需要系統(tǒng)斷電就可以動態(tài)地加入或刪除設(shè)備。

e.即插即用。每次加入或刪除設(shè)備時，總線節(jié)點(diǎn)會自動配置，并且配置時不需要主機(jī)系統(tǒng)的干預(yù)。

f.巨大的映射至內(nèi)存的地址空間。每個節(jié)點(diǎn)擁有256t字節(jié)的地址空間，每條總線上有16p字節(jié)地址空間。

1.2 1394原理

1394原理主要定義了以下幾點(diǎn)：

a.1394總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1394串行總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為兩種環(huán)境：底板環(huán)境和電纜環(huán)境。不同環(huán)境間總線的連接需要總線橋。電纜環(huán)境下的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是無環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由電纜連接各節(jié)點(diǎn)間的端口，呈分支擴(kuò)展，形成樹狀或菊花狀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�。底板環(huán)境中物理拓?fù)涫嵌帱c(diǎn)接入（multidrop）的總線，總線上分布著多個連接器，允許節(jié)點(diǎn)直接插入，通過仲裁使各節(jié)點(diǎn)享用總線。

b.1394的物理接口。1394設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的六芯線纜來傳輸信號，如圖1所示。其tpa/tpa*和tpb/tpb*為一對差分模式的信號線。vp、vg提供8～40v的電源，可以通過它們給其它的節(jié)點(diǎn)供電。

c.1394總線協(xié)議。在1394傳輸中，支持等時傳輸和異步傳輸事務(wù)，并將每次傳輸分解為一系列的小事和，有效地利用總線帶寬。異步事務(wù)需要數(shù)據(jù)確認(rèn)，總線協(xié)議要復(fù)雜些，它包括三種基本事務(wù)類型：讀取、寫入和鎖定。每個事務(wù)由請求子事務(wù)和響應(yīng)子事務(wù)組成。由于等時應(yīng)用程序的性質(zhì)，相關(guān)的總線事務(wù)十分簡單，等時事務(wù)每隔125μs向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)并且需要任何回?zé)帷?394總線一共定義了12種事務(wù)類型的包格式，采用循環(huán)冗余校驗(yàn)（crc）進(jìn)行數(shù)據(jù)差錯控制，有相應(yīng)硬件和軟件處理各類傳輸事務(wù)。

d.1394電源管理。電源管理涉及到單獨(dú)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)中元件的電源狀態(tài)控制。1394定義了4種電源狀態(tài)以及相應(yīng)的csr寄存器和rom配置項(xiàng)，支持掛起/恢復(fù)機(jī)制，使節(jié)點(diǎn)在軟件控制下處于低功耗。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 圖像傳輸系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用冗余備份的雙路1394高速總線將數(shù)據(jù)傳送給大容量存儲器、數(shù)據(jù)加密器和信道編碼器，如圖2所示。

由于本地系統(tǒng)中普通采用pci接口，為了最大限度地利用現(xiàn)有硬件資源，縮短開發(fā)周期，研制了1394-pci的轉(zhuǎn)接卡，來實(shí)現(xiàn)基于1394高速圖像傳輸系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)接卡主要通過物理層和鏈路層控制芯片組實(shí)現(xiàn)，其中鏈路層控制芯片采用ti公司的tsb12lv23，支持開放主機(jī)控制器接口