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IEEE1394接口

 iawpe 2010-12-21

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IEEE1394接口蘋果公司開發(fā)的串行標(biāo)準(zhǔn),中文譯名為火線接口(firewire)。同USB一樣,IEEE1394也支持外設(shè)熱插拔,可為外設(shè)提供電源,省去了外設(shè)自帶的電源,能連接多個(gè)不同設(shè)備,支持同步數(shù)據(jù)傳輸。

(圖)IEEE1394接口IEEE1394接口

IEEE1394接口 - IEEE1394接口簡介

IEEE1394分為兩種傳輸方式:Backplane模式Cable模式。Backplane模式最小的速率也比USB1.1最高速率高,分別為12.5 Mbps 、25 Mbps 、50 Mbps,可以用于多數(shù)的高帶寬應(yīng)用。Cable模式是速度非??斓哪J剑譃?00 Mbps 、200 Mbps 和400 Mbps幾種,在200Mbps下可以傳輸不經(jīng)壓縮的高質(zhì)量數(shù)據(jù)電影。 

作為高性能的快速通訊接口,它尤其受到專業(yè)掃描儀廠商的青睞。不過,對IEEE1394規(guī)范,蘋果公司采用收費(fèi)授權(quán)的方式,也就是使用IEEE1394規(guī)范的產(chǎn)品都必須向其支付一筆使用費(fèi)。IEEEl394接口雖然是具有里程碑意義的變革,但是目前由于其較昂貴的價(jià)格還很難在家庭用戶中普及。所以,采用IEEE1394接口的掃描儀的價(jià)格比使用USB接口掃描儀高許多。

1394b 是 1394技術(shù)的升級版本,是僅有的專門針對多媒體--視頻、音頻、控制及計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它通過低成本、安全的 CAT5 (五類)實(shí)現(xiàn)了高性能家庭網(wǎng)絡(luò)。1394a自1995年就開始提供產(chǎn)品,1394b 是1394a 技術(shù)的向下兼容性擴(kuò)展。1394b能提供800 Mbps/s或更高的傳輸速度,雖然市面上還沒有1394b接口的光儲產(chǎn)品出現(xiàn),但相信在不久之后也必然會出現(xiàn)在用戶眼前。

相比于USB接口,早期在USB1.1時(shí)代,1394a接口在速度上占據(jù)了很大的優(yōu)勢,在USB2.0推出后,1394a接口在速度上的優(yōu)勢不再那么明顯。同時(shí)現(xiàn)在絕對多數(shù)主流的計(jì)算機(jī)并沒有配置1394接口,要使用必須要購買相關(guān)的接口卡,增加額外的開支。目前單純1394接口的外置式光儲基本很少,大多都是同時(shí)帶有1394和USB接口的多接口產(chǎn)品,使用更為靈活方便

IEEE1394接口 - IEEE1394特性

前置IEEE1394接口是指該機(jī)箱前面板上是否具有IEEE1394擴(kuò)展接口。隨著數(shù)碼家電產(chǎn)品的普及,橫跨PC及家電產(chǎn)品平臺的IEEE1394接口的使用也越來越多,IEEE1394接口IEEE 1394通常在數(shù)碼攝像機(jī)等外部設(shè)備,和各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用。它常被稱之為Firewire(Apple蘋果的名稱),和i.Link(sony的名稱)。目前,800Mbps IEEE 1394總線(也可以稱之為Firewire-800)正在逐漸取代400Mbps IEEE 1394總線。6-PIN接口包含4條信號線和2條電源線,不需要額外供電,而4-PIN接口只有信號線。Firewire-800接口增加一面針腳,使用9-PIN聯(lián)接線。前置IEEE1394接口為越來越多的IEEE1394外部設(shè)備提供了很好的易用性。例如IEEE1394高速外置式硬盤、數(shù)碼相機(jī)攝影機(jī)等等。但是在目前,IEEE1394接口在PC平臺上的普及程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及USB接口,因此具有前置IEEE1394接口的機(jī)箱產(chǎn)品現(xiàn)在也并不是太多。 前置IEEE1394接口同樣也要使用機(jī)箱所附帶的連接線連接到主板上所相應(yīng)的前置IEEE1394接口才能使用。當(dāng)然,前提是主板提供了IEEE1394接口功能。在連接前置IEEE1394接口時(shí)一定要事先仔細(xì)閱讀主板說明書和機(jī)箱說明書中與其相關(guān)的內(nèi)容,千萬不可將連線接錯(cuò),不然會造成IEEE1394設(shè)備或主板的損壞。

火線的標(biāo)準(zhǔn)于1987年完成并制定,一直到1995年,才被IEEE委員會美國電氣和電子工程師學(xué)會)定為IEEE1394-1995技術(shù)規(guī)范。其實(shí)1394并不是與火線的技術(shù)有關(guān),而是因?yàn)樵谥贫ㄟ@個(gè)串行接口標(biāo)準(zhǔn)之前,IEEE已經(jīng)制定了1393個(gè)標(biāo)準(zhǔn),因此將1394這個(gè)序號給了它,全稱為IEEE1394,簡稱1394。早期的IEEE1394-1995中還有一些模糊的定義,后來又出了一份補(bǔ)充文件P1394a,用以澄清疑點(diǎn)、更正錯(cuò)誤并添加了一些功能。后來還通過P1394b討論增加新功能的接口標(biāo)準(zhǔn)。作為一個(gè)工作組標(biāo)準(zhǔn),P1394b是一個(gè)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(gè)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。

IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)串行接口,但它能像并聯(lián)SCSI接口一樣提供同樣的服務(wù),而其成本低廉。它的特點(diǎn)是傳輸速度快,現(xiàn)在確定為400Mb/s,以后可望提高到800Mb/s、1.6Gb/s、3.2Gb/s。所以傳送數(shù)字圖像信號也不會有問題。目前1394電纜標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3種信號速率90.304、196.608和393.216Mb/s,簡稱為S100、S200和S400。更高的速率正在發(fā)展之中。

IEEE1394接口有6針和4針兩種類型,也就是常說的大口和小口。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(fā)的IEEE1394接口是6針的,后來,SONY公司看中了它數(shù)據(jù)傳輸速率快的特點(diǎn),將早期的6針接口進(jìn)行改良,重新設(shè)計(jì)成為現(xiàn)在大家所常見的4針接口,并且命名為iLINK。這種連接器如果要與標(biāo)準(zhǔn)的6導(dǎo)線線纜連接的話,需要使用轉(zhuǎn)換器

總體上說,IEEE-1394具有以下特點(diǎn):

(1)高速率
IEEE 1394a中規(guī)定速率為100、200、400Mbps,IEEE1394b中規(guī)定速率800、1600、3200 Mbps。目前已達(dá)到的800Mbps速率,可以輕松實(shí)現(xiàn)對未經(jīng)壓縮的原始視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。FireWire(火線)這個(gè)名稱來源于它令人瞠目結(jié)舌的傳輸速度。目前通常的物理流LSI速度通常是200Mbps,而大部分情況下實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是經(jīng)過壓縮處理的,并不是直接傳輸原始視頻數(shù)據(jù),因此說200Mbps已經(jīng)基本能夠滿足實(shí)際需要的速度。但對多路數(shù)字視頻信號傳輸來說,傳輸速率總是越高越好、永無止境。
(2)實(shí)時(shí)性
IEEE 1394的特點(diǎn)是利用等時(shí)性傳輸來保證實(shí)時(shí)性。在這一點(diǎn)上,SSAFiberChannelUltra SCSI也都與IEEE1394具有同樣的性能,所缺的易用性和價(jià)格。
(3)易用性
IEEE 1394連線由是4根信號線與2根電源線構(gòu)成的細(xì)纜,安裝十分簡單,而且價(jià)格也比較便宜。IEEE 1394a標(biāo)準(zhǔn)的接點(diǎn)間距只有4.5米,IEEE 1394b標(biāo)準(zhǔn)的接點(diǎn)間距可以達(dá)到100米。
(4)總線結(jié)構(gòu)
IEEE 1394是總線,不是I/O。向各裝置傳送數(shù)據(jù)時(shí),不是像網(wǎng)絡(luò)那樣用I/O傳送數(shù)據(jù),而是按IEEE 1212標(biāo)準(zhǔn)讀寫列入轉(zhuǎn)換的空間。所以從上一層看,IEEE 1394是與PCI相同的總線。
IEEE 1394總線和常見的USB總線的不一樣之處在于,IEEE 1394是一個(gè)對等的總線(peer-to-peer),對等總線上的任何一個(gè)設(shè)備都可以主動的發(fā)出請求,而USB總線上的設(shè)備,則都是在等待主機(jī)發(fā)送指令,然后做相應(yīng)的動作。因而IEEE 1394設(shè)備更加智能化一些,當(dāng)然也復(fù)雜一些,成本高一些。IEEE 1394總線的這個(gè)特性決定了IEEE 1394可以是脫離以桌面主機(jī)為中心的束縛, 對于數(shù)字化家電來說, IEEE 1394更加有吸引力。
IEEE 1394總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和USB是一樣的,是樹形結(jié)構(gòu)。樹形結(jié)構(gòu)就是所有的連接在一起的設(shè)備不能形成一個(gè)環(huán)(圈),否則就可能不能正常工作。不過1394b提出了一個(gè)避免環(huán)狀結(jié)構(gòu)的方法,在即使設(shè)備連接形成一個(gè)圓圈也能保證正常工作。

IEEE 1394和USB這類串行總線和PCI這類并行總線不一樣,這類串行總線的兩個(gè)設(shè)備之間如果必須經(jīng)過第三個(gè)設(shè)備,那么數(shù)據(jù)必須也從第三個(gè)設(shè)備穿過,也就是說第三個(gè)設(shè)備也要參與傳輸。而PCI這類并行總線,象一條大馬路鋪到各家的門口,兩個(gè)設(shè)備如果協(xié)議好傳輸數(shù)據(jù),并申請到了總線,就可以直接在兩個(gè)設(shè)備間傳輸,不用經(jīng)過第三家。當(dāng)然更本質(zhì)的區(qū)別是,PCI是并行總路線;IEEE 1394是串行總路線。
IEEE 1394總線有異步和等時(shí)兩種傳輸方式,每個(gè)總線支持64個(gè)節(jié)點(diǎn)??偩€上的設(shè)備之間也會選舉出一些設(shè)備作為總線的管理,做一些額外的工作, 如:
根節(jié)點(diǎn):主要是在總線仲裁中做最終的裁判。
同步資源管理器:主要是在同步傳輸中,管理帶寬,或者提供總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和有限的電源管理。
總線管理器:可以設(shè)置根節(jié)點(diǎn),提供總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間和更高級的電源管理。
(5)熱插拔
能帶電插拔,增刪新裝置,不必關(guān)閉電源,操作非常簡單。
(6)即插即用
增加新設(shè)備不必設(shè)定ID,可以自動予以分配,操作非常簡單,接上就可以用。實(shí)際上每當(dāng)有新的設(shè)備接入某個(gè)1394端口時(shí),整個(gè)總線將會進(jìn)行一個(gè)“歡迎儀式”,這個(gè)是總線自發(fā)的, 和PC主機(jī)沒有特殊的關(guān)系,學(xué)名叫做“總線復(fù)位” (bus reset)。這個(gè)過程,所有設(shè)備重新給自己起名字(節(jié)點(diǎn)標(biāo)識,NODE ID),新的設(shè)備趁機(jī)為自己取個(gè)名字。IEEE 1394的起名字的機(jī)制很簡單,從0開始往上,最多到62。一般子節(jié)點(diǎn)的ID小,根節(jié)點(diǎn)的ID最大。這個(gè)儀式結(jié)束后,大家又是各自干各自的事情了。IEEE 1394的bus reset是很平常的事情,短的只要1us,長的要160us。而USB下,卻跟鳳凰涅盤一樣隆重而冗長,至少在USB 2.0下,一個(gè)端口復(fù)位要150ms,而一個(gè)bus reset就要復(fù)位所有連接設(shè)備的port,所以在連接4個(gè)設(shè)備時(shí)必須600ms以上的時(shí)間。這個(gè)并無好壞之分,只是各自的工作方式不一樣而已。

IEEE1394接口 - IEEE 1394卡分類

IEEE 1394接口適配器,也稱1394卡,全稱是IEEE 1394 Interface Card。目前市場上的1394卡基本上可以分成兩類:帶有硬解碼功能的1394卡和用軟件實(shí)現(xiàn)壓縮編碼的1394卡。前一種的價(jià)格較貴,而后一種的價(jià)格很便宜,只要100元左右。
第一種是帶有硬解碼功能的1394卡,如EZDV采集卡,它不僅能將電視機(jī)或者錄像機(jī)的視頻信號傳輸入電腦,還具備了硬件壓縮功能,可以將視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮成MPEG-1格式的視頻數(shù)據(jù)流并保存為.MPEG文件或者.DAT 文件,從而可以方便地制作視頻光盤,占用的硬盤空間也較?。?小時(shí)視頻數(shù)據(jù)大約占用硬盤空間650-700MB),壓縮后的圖像質(zhì)量也還比較好。比較著名的品牌有Pinnacle(品尼高)、Snazzi等,這類產(chǎn)品性能一般都是不錯(cuò)的,所搭配的軟件也較為專業(yè)且功能豐富,使用起來的效果也比較理想。不同品牌的1394卡會有不同的編碼效果,再就是價(jià)格相對來說就貴了一些,一般要在數(shù)百至千元以上不等,最貴的要上萬元!
另一種用軟件實(shí)現(xiàn)壓縮編碼的1394卡,它的功能是將視頻信號輸入電腦,成為電腦可以識別的數(shù)字信號。通俗的說,1394卡要做就是把數(shù)碼攝像帶中的視頻內(nèi)容傳輸?shù)接脖P里,僅起到一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸接口的作用。傳輸?shù)接脖P里的AVI文件通過軟件進(jìn)行編輯、加工后生成新的AVI文件,再將編輯好的素材壓縮成MPEG1或MPEG2文件,制作成VCD或DVD光盤永久保存。其實(shí),即使是第一種1394卡,卡上有壓縮編碼的硬件,也只是在編輯生成MPEG文件的時(shí)候起作用,在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候是不起作用的。這種1394卡的最大特點(diǎn)就是價(jià)格便宜,適合初學(xué)者使用和家庭用戶使用。缺點(diǎn)就是由于1394卡采先將視頻數(shù)據(jù)保存到硬盤,再用軟件進(jìn)行編輯。而未壓縮的視頻數(shù)據(jù)占硬盤空間極大(1小時(shí)視頻數(shù)據(jù)占硬盤空間13-17GB),因此對硬盤和CPU的要求較高。

IEEE1394接口 - IEEE 1394的接口與連線

IEEE 1394有兩種接口標(biāo)準(zhǔn):6針標(biāo)準(zhǔn)接口和4針小型接口。最早蘋果公司開發(fā)的IEEE1394接口是6針的,后來SONY公司
(圖)IEEE1394接口IEEE1394接口
將6針接口進(jìn)行改良,重新設(shè)計(jì)成為4針接口,并且命名為iLINK。 6針標(biāo)準(zhǔn)接口中2針用于向連接的外部設(shè)備提供8-30伏的電壓,以及最大1.5安培的供電,另外4針用于數(shù)據(jù)信號傳輸。4針小型接口的4針都用于數(shù)據(jù)信號傳輸,無電源。

右側(cè)較大的接口為6針標(biāo)準(zhǔn)接口,左側(cè)較小的接口為4針小型接口。
6針標(biāo)準(zhǔn)接口多見于臺式計(jì)算機(jī)、外置硬盤、大型數(shù)碼攝像機(jī)等設(shè)備。4針小型接口多見于筆記本電腦、微型數(shù)碼攝像機(jī)等設(shè)備。
由于IEEE 1394有兩種標(biāo)準(zhǔn)的接口,于是連線也有以下3種:

(圖)標(biāo)準(zhǔn)接口連線標(biāo)準(zhǔn)接口連線
(圖)小型接口連線小型接口連線
(圖)標(biāo)準(zhǔn)接口轉(zhuǎn)小型接口標(biāo)準(zhǔn)接口轉(zhuǎn)小型接口

此外市面上還有一種IEEE 1394小型接口轉(zhuǎn)USB接口的連線。由于IEEE 1394與USB是完全不同的兩種接口,在數(shù)據(jù)傳輸方式和提供的電壓、電流都不相同。通過這種連線的簡單線路連接轉(zhuǎn)換,想要在這兩個(gè)接口間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,根本是不可能的。所以這種連線在連接數(shù)碼攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)后,雖然會出現(xiàn)“發(fā)現(xiàn)新的USB設(shè)備”提示,但根本不能識別設(shè)備,更不要談進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和視頻捕捉了。USB接口的4針的其中2針向外接設(shè)備提供5V電壓、500mA電流,IEEE 1394小型接口的4針均用于數(shù)據(jù)傳輸,這種僅將4針對接的連線有可能燒毀1394接口的相關(guān)電路,應(yīng)當(dāng)禁用。

IEEE1394接口 - PC中的應(yīng)用

雖然IEEE-1394技術(shù)從問世到現(xiàn)在已經(jīng)有好幾年的時(shí)間,但是仍然沒有在PC市場上占據(jù)顯著位置。這主要是因?yàn)閷τ谑欠窀淖兘涌诩夹g(shù)目前存在著很大的阻力。眾所周知,IDE是計(jì)算機(jī)硬盤所普遍支持的接口技術(shù),使用起來非常方便,而且在過去的幾年中不斷的得到改進(jìn),正逐步向ATA/66和ATA/100過渡。不過,目前硬盤已經(jīng)成為整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的瓶頸,隨著CPU和內(nèi)存速度的不斷提升,硬盤的速度已經(jīng)越來越讓人無法接受。人們紛紛期望IEEE-1394成為新一代的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)。

ATA/33可以提供264Mbps的傳輸速率,ATA/66可以提供528Mbps的傳輸速率,相對于目前可提供速度為400Mbps的IEEE-1394來說,PCI似乎并不處于劣勢。對此,目前業(yè)界主要有兩種觀點(diǎn)。支持PCI的一方認(rèn)為作為一種成熟的技術(shù),PCI使用非常方便,而且即將出臺的PCI/64新標(biāo)準(zhǔn)可以提供高達(dá)2,128Mbps的傳輸速率,IEEE-1394即使能夠達(dá)到1.6Gbps的速度也不免相形見絀。另外一方則對IEEE-1394持樂觀態(tài)度,認(rèn)為IEEE-1394與PCI不同,既可以作為內(nèi)部總線,也可以作為外部總線,而且IEEE-1394支持熱插拔,允許設(shè)備之間直接進(jìn)行通信,占用的系統(tǒng)資源更少。

其實(shí),客觀的說,PCI標(biāo)準(zhǔn)仍然會在今后較長的一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)使用,但是隨著PC朝著更加大眾化方向的發(fā)展以及各種新式外設(shè)的出現(xiàn),IEEE-1394將會為人們帶來更多的方便。

串行總線: 也許有人會認(rèn)為象IDE或PCI這樣的并行總線似乎更加可取,因?yàn)楦嗟膶?dǎo)線將提供更大的帶寬。其實(shí),并行端口非常復(fù)雜,相對于串行總線來說需要更多的軟件控制,而且系統(tǒng)開銷也很大。因此,并行接口不一定能夠提供更快的傳輸速率。此外,價(jià)格也是一方面的因素。更多的控制軟件和連接導(dǎo)線都會增加技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成本。而且并行導(dǎo)線容易產(chǎn)生信號干擾,解決這一問題同樣也需要增加費(fèi)用。相對于并行總線,串行總線的另外一個(gè)優(yōu)勢就是節(jié)省空間。串聯(lián)線體積更小,使用更加方便。

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