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1394接口

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美國電氣和電子工程師學會(IEEE)制定了IEEE1394標準,它是一個串行接口,但它能像並聯SCSI接口一樣提供同樣的服務,而其成本低廉。它的特點是傳輸速度快,適合傳送數字圖像信號。
中文名
1394接口
別    名
i.Link、Lynx
成    立
1995年
起草者
蘋果電腦(Apple)公司
物理特質
IEEE1394是串行的數字接口
應    用
網絡設備經數字接口進行信號交換

1394接口制定標準

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1394接口 1394接口
IEEE1394的前身是1986年由蘋果公司定義的,蘋果公司稱之為火線(FireWire)並註冊為其商標。而Sony公司稱之為i.Link德州儀器公司則稱之為Lynx。實際上,上述商標名稱都是指同一種技術,即IEEE1394。
FireWire完成於1987年,1995年被IEEE定為IEEE1394-1995技術規範,在制定這個串行接口標準之前,IEEE已經制定了1393個標準,因此將1394這個序號給了它,其全稱為IEEE1394,簡稱1394。因為在IEEE1394-1995中還有一些模糊的定義,後來又出了一份補充文件P1394a,用以澄清疑點、更正錯誤並添加了一些功能。除此之外,還通過P1394b討論增加新功能的接口標準。作為一個工作組標準,P1394b是一個高傳輸率與長距離版本的IEEE1394,它的單信道帶寬為800Mb/s。在這一方案中,一個重要的特性是,在不同的傳輸距離與傳輸速率下可以使用不同的傳輸媒介。 [1] 
也許有人會認為為什麼不採用像IDE或PCI這樣的並行總線呢?因為更多的導線將提供更大的帶寬。其實,並行端口非常複雜,相對於串行總線來説需要更多的軟件控制,而且系統開銷也很大。因此,並行接口不一定能夠提供更快的傳輸速率。此外,價格也是一方面的因素。更多的控制軟件和連接導線都會增加技術的實現成本。而且並行導線容易產生信號干擾,解決這一問題同樣也需要增加費用。相對於並行總線,串行總線的另外一個優勢就是節省空間。串聯線體積更小,使用更加方便。
IEEE1394接口有6針和4針兩種類型。6角形的接口為6針,小型四角形接口則為4針。最早蘋果公司開發的IEEE1394接口是6針的,後來,SONY公司看中了它數據傳輸速率快的特點,將早期的6針接口進行改良,重新設計成為大家所常見的4針接口,並且命名為iLINK。這種連接器如果要與標準的6導線線纜連接的話,需要使用轉換器
兩種接口的區別在於能否通過連線向所連接的設備供電。6針接口中有4針是用於傳輸數據的信號線,另外2針是向所連接的設備供電的電源線。由於1394是一串行總線,數據從一台設備傳至另一台時,若某一設備電源突然關斷或出現故障,將破壞整個數據通路。電纜中傳送電源將使每台設備的連接器電路工作,採用一對線傳送電源的設計,不管設備狀態如何,其傳送信號的連續性都能得到保證,這對串行信號是非常重要的。而對於低電源設備,電纜中傳送電源可以滿足所有的電源需求,因而無需配備外接電源連接器。這就是傳送電源的優點。
傳送電源的兩根線,它們之間的電壓一般為8~40V,最大電流1.5A,供應物理層電源。為提供電隔離,常使用變壓器或電容耦合。變壓器耦合提供500V電壓,成本低;電容耦合提供60V電位差隔離。
當然,並不是所有的情況都要傳送電源。以Sony公司為代表推出的數字攝錄一體機中就採用第二種接口設計,所使用的電纜比第一種更細。接口為4芯,即只有雙絞線,不含有電源。4針接口由於省去了2根電源線,因此只剩4根信號線。 [1] 

1394接口應用

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網絡設備經數字接口進行信號交換。當連接多台機器時,由於存在音頻、視頻、控制等各種各樣的信號,所以接口的信息傳輸方式、傳輸速度、傳輸容量、可帶機器的數量、可接電纜的長度等,是要考慮的主要方面。世界上雖然有IEEE1394、通用串行總線(USB)等多種數字接口,但用上述標準衡量,最受重視的是IEEE1394。
IEEE1394作為一個工業標準的高速串行總線,已廣泛應用於數字攝像機、數字照相機、電視機頂盒、家庭遊戲機、計算機及其外圍設備。更新一代的產品如DVD、硬盤錄像機等也將使用IEEE1394。其在數字視音頻消費市場的廣泛應用,為家用市場甚至專業市場開闢了全數字化拍攝到製作環境。IEEE1394接口已經在一些廠家的攝錄機中使用,如Sony 推出的DVCAM系列攝錄設備,松下公司推出的DVCPRO25系列設備。其它廠家也相應推出各自的攝像機產品,將1394接口的應用推向新的高度。
在應用方面,一般來講,受配置接口的空間等因素的限制,6針的接口,主要用於普通的台式電腦。時下很多主板都整合了這種接口,特別是Apple電腦,統統採用的這種接口;在筆記本電腦和一體機等電腦中則大多采用4針。另外,在數碼攝像機等產品和家電中,採用4針的情況也比較常見。4針接口從外觀上就顯得要比6針的小很多,與6針的接口相比,4針的接口沒有提供電源引腳,所以無法供電,但優勢也很明顯:就是小!特別是近一段時間,筆記本電腦和DV都在朝着小型化和超薄化發展,像SONY2006年上市的IP系列數碼攝像機,機身小巧,整合度高,在這樣的機器上如果採用6針的接口,則顯得非常笨拙。
另外,DV的1394接口主要用於傳輸影像數據,所以也無需供電。但是如果您是添加外置硬盤,6針的1394端子就非常必要了,首先是外置硬盤體積比較寬大,所以也就不計較接口大小。其次,外置硬盤運行時需要供電,並且需要有非常高速的傳輸速率,此時帶供電的6針1394接口就非常必要了。在這方面,Apple的iPOD就比較有代表性,其一方面通過1394接口傳輸文件,另一方面其也通過FireWire線纜進行自動充電。雖然IEEE-1394可以通過串聯線為接駁設備供電,但是對於各種連接設備來説只靠連接線供電還是遠遠不夠的。例如,像硬盤這種對於電量要求較高的設備就很難從所接入的設備中得到充足的電力供應。以Evergreen推出的HotDrive為例,該硬盤如果與PC連接的話,不需要任何的外部電源供應;但是如果與筆記本電腦連接的話,就需要使用一個外接電源。
綜上所述,這兩種IEEE1394接口可謂是各有千秋,所以也無法説誰比誰更好。市面上不僅有四針對四針、六針對六針的傳輸線纜,也有六針轉四針的傳輸線纜。但是由於IEEE1394接口的傳輸速率很快,以致其連接線纜對屏蔽性的要求非常高,所以IEEE1394線都不長,最長的也就是3米多一些。 [1] 

1394接口設備

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外接式設備:外接硬盤、外接式光驅、MO機、讀卡機。
數字影音播放器:iPod早期版本只有FireWire界面,從2003年發售的第三代開始支持USB界面,2005年9月開始發售的第一代iPodnano和第五代的iPod只有支持USB傳輸,FireWire僅可用在充電。
工業用CCD相機:工業用為了防止接頭鬆脱,接頭的部份略有差異。
軍機:在軍機上被要求重量要儘量減輕。IEEE 1394b使用當做F-22猛禽戰鬥機上的總線,同時也使用在F-35上。
航天飛機:NASA的航天飛機也用它來監視可能在降落時撞擊到的碎片(泡沫、冰塊)。
DV:所有的數字攝影機都有一個火線的界面,但消費品牌已經轉向USB。許多數字攝影機都有一個DV-輸入的火線連接器(通常都是6-pin的),可以直接連接數字攝影機來記錄影片(不需使用計算機)。這個傳輸協議允許被遙控,如播放、倒轉...等。

1394接口分層協議

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1394接口的傳輸通過分層協議實現,分為物理層鏈路層處理層。其中處理層用於實現信號的請求和響應協議。串行總線管理(Serial Bus Manager)負責系統結構控制。 [1] 

1394接口各層功能

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1394接口鏈路層

(Link Layer):提供數據包傳送服務,即具有異步和同步傳送功能。異步傳送與大多數計算機應答式協議相似;同步傳送為實時帶寬保證式協議。同步傳送適合處理高帶寬的數據,特別是對於多媒體信號。同步信號傳送對於要把AV產品的信號保存到PC的硬盤上的消費者尤其重要。 [1] 

1394接口物理層

(Physical Layer):提供1394電纜與1394設備間的電氣及機械方面的連接,它除了完成實際的數據傳輸和接收任務之外,還提供初始設置(Initialization)和仲裁(Arbitration)服務,以確保在同一時刻只有一個節點傳輸數據,以使所有的設備對總線能進行良好的存取操作。 [1] 

1394接口處理層

(Transaction Layer):支持異步協議寫、讀和鎖定指令。此處,寫即是將發送者的數據送往接收者;讀即是將有關數據返回到發送者;鎖定即是寫、讀指令功能的組合。 [1] 

1394接口同步傳輸

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為了保證高速數據傳送所需帶寬及其時延,1394總線具有同步傳送功能。
1394總線同步資源管理有一個帶寬可利用(Bandwidth Available)寄存器,對具有同步傳送能力的節點規定了剩餘的可利用的帶寬。在總線復位或同步節點加入總線時,對節點就需要進行帶寬的分配。例如一個DV設備需要近30Mb/s的帶寬(視頻數據率:25Mb/s;音頻、時碼和包開銷:3~4Mb/s)。帶寬以帶寬分配單元來度量。在1600Mb/s (s160)速率下,一幀為125ms,一個分配單元約20ms,共有6144個單元。一幀內,100ms用於同步傳送,25ms用於異步傳送,所以在總線復位時,可利用帶寬寄存器的設定值為4915個單元。在100Mb/s(s100)系統中,DV設備將需要約1800個單元;在200Mb/s(s200)系統中,將需要900個單元。
1394設備需要通過物理層的控制傳送數據。對於異步傳送,首先要傳送發送端和接收端地址(ID),然後傳送數據包;一旦接收端收到數據包,將發送一個應答信號給發送端。當同步傳輸時,發送端需要一個具有規定帶寬的同步通道。同步通道ID傳出後將傳輸數據包;接收端監視進來的通道ID,僅接收有關ID的數據。用户負責確定所需同步通道的數量和帶寬,最多可以使用64個同步通道。這裏總線首先以定時間隙(Timing Gap)形式送出幀定時指示以表明幀包的開始,緊接着是同步通道#1和#2所規定的時間,其餘時間用作異步傳輸。由於同步傳輸通道已經建立,總線就能保證所需帶寬,從而進行數據傳送 [1] 
參考資料