串行标准IEEE1394的技术规范

1、信息学院微机原理与接口技术自主学习报告 报告名称：串行标准IEEE1394的技术规范姓名： 学号： 专业： 班级： 时间：2010年6月15日星期二串行标准IEEE1394的技术规范摘要IEEE1394是为了增强外部多媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400Mbps，利用IEEE1394技术我们可以轻易地把电脑和如摄像机，高速硬盘，音响设备等多种多媒体设备连接。本文概括了IEEE1394标准的主要特点，阐述了基于IEEE1394标准的网络架构、连接方式及传输模式，并且讨论了IEEE1394网络的特点和局限性，指出了这种标准在网络中的应用前景，并和USB技术做了比较，而

2、且进一步比较了USB2.0和USB1.1，查找了并行标准SCSI标准，并和IEEE1394、USB技术做比较。说明了高速接口发展情况。关键词：IEEE1394,USB2.0,USB1.1,SCISIEEE1394 serial standard technical specifications abstractIEEE 1394 is to enhance the external connectivity of multimedia devices and computer designed high-speed serial bus, transfer rate up to 400 Mbp

3、s, using IEEE 1394 technology we can easily to computers and the like cameras, high-speed hard drives, audio equipment, etc. Multimedia device. This article summarizes the main features of IEEE 1394 standard, which are based on IEEE 1394 standard network architecture, connectivity and transmission m

4、odes, and discussed the IEEE 1394 network characteristics and limitations, pointed out that the standard application prospects in the network, and were compared and USB technology, and comparison is made between USB2.0 and USB1.1, find the standard parallel SCSI standards and and IEEE1394, USB techn

5、ology to do more. Shows the development of high-speed interface. Keywords: IEEE1394, USB2.0, USB1.1, SCIS目 录摘要.Abstract.第一章 绪论第二章 IEEE1394简介2.1 IEEE1394的概念及特点.2.11 IEEE1394的概念.2.12 IEEE1394的特点.2.2 IEEE1394的发展.2.21 IEEE1394的发展历史.2.22 IEEE1394的发展前景.第三章 USB的技术和并行标准SCSI简介3.1 USB和SCSI的技术标准，.3.11 USB2.0技术

6、规范.3.12 USB1.1的技术规范.3.22 USB2.0和USB1.1的比较3.2 SCSI的技术标准3.3 IEEE1394,USB,SCSI之间的比较3.31 IEEE1394与USB的技术标准比较3.32 IEEE1394与SCIS的技术标准比较3.33 SCIS与USB的技术标准比较.第四章 当前最近的高速接口发展情况.第五章 结论参考文献.绪论在数据交换量越来越大的今天，传统的外设接口EPP(EnhancedParallelPorts，增强并行口)、ECP(ExtendedCapabilitiesPorts扩展功能端口)逐渐感到力不从心，难以撑持，为了缓解此种矛盾，各厂家纷纷推

7、出了各自的解决方案。其中以VIA威盛电子倡导的IEEE1394与INTEL公司推崇的USB最有竞争实力。IEEE1394标准是一种非专用的、高速的串行总线输入输出标准。它提供了一种连接数字设备的方法，包括个人计算机和用户电子硬件。它独立于平台，可以升级（可扩展），并在支持对等连接方面很灵活。IEEE1394标准无需将数字信号转换成模拟信号，因此可以保持数据的完整性。它被作为一些设备（如数码相机、可携式摄像机和多媒体设备）低成本的接口以及集成个人计算机和家庭电子设备的手段。 IEEE1394的前身是Firewire，就是我们俗称的火线，是由Apple电脑于1986年针对高速传输所开发的一项传输介

8、面，并于1995年获得美国电机电子工程师协会认可成为正式新标准。IEEE1394、Firewire以及i.LINK所指的都是此项标准。在PC业常称为IEEE1394，在家电业多称为i.LINK，在Mac家族称为Firewire。 第二章 IEEE1394简介2.1 IEEE1394的概念及特点2.11 IEEE1394的概念IEEE1394总线标准全称为 IEEE 1394 High Performance Serial BUS Standard,于1992年提出，1995年正式被IEEE作为工业标准。IEEE具有64位的寻址空间，控制寄存器，符合IEEE1212-1991标准的读写锁定操作集

9、。IEEE1212-1991也称为微机总线控制和状态及寄存器体系结构EEE 1394 是为了增强外部多媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400 Mbps，利用IEEE 1394技术我们可以轻易地把电脑和如摄像机，高速硬盘，音响设备等多种多媒体设备连接。2.12 IEEE1394的特点(1) 即时数据传输：IEEE 1394具有同步和异步两种数据传输模式，在同一总线下，同步及异步传输连线可能同时存在。 (2) 驱动程序安装简易。 (3) 内存映射的架构：所有IEEE 1394总线上的资源，皆可以映射到某段内存地址，并依此方式来存取数据。 (

10、4) 1394接线可提供电源：对无自用电源的设备而言，可以透过IEEE 1394 6-Pin的连接头来供给电源。 (5) 通用I/O连接头：整合各种PC的连接头成为一种万用的连接头，使用者就不用花时间辨认不同外围设备要接到那个接头，同时也降低了系统的成本。 (6) 点对点的通讯架构：IEEE 1394外围设备间互传数据时，不须主机监控，因此不会增加主机的负载，CPU资源占用率低。 (7) 最大400Mbps的数据传输率：在相同的总线上可以有数种不同的数据传输速率100，200，或400Mbps。 (8) IEEE 1394是最理想的多媒体设备的接口：IE

11、EE 1394支持同步传输模式，同步传输模式会确保某一连线的频宽。对于如数码摄录机这种记录容量大，又需要非常高精度的传输的设备，IEEE 1394就最适合了。 (9) 支持热插拔：IEEE 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。 2.2 IEEE1394的发展2.21 IEEE1394的发展历史IEEE1394：Apple称之为FireWire（火线），Sony称之为i.Link，TexasInstruments称之为Lynx。尽管各自厂商注册的商标名称不同，但实质都是一项技术，那就是IEEE-1394。早在1985年，苹果公司就已经开始着手研究“

12、火线”技术，并取得了很大成效；但是这个标准正式确立，却是10年之后了。它是IEEE（电气与电子工程师协会）于1995年正式制定的总线标准。由于IEEE1394的数据传输速率相当快，因此有时又叫它“高速串行总线”。比之USB总线，IEEE1394的速度显然要高出一大截，可是目前在PC方面尚未形成气候；在操作系统方面，Win98、Win2000已经提供了对它的支持，效果不错；但是IEEE1394推广的最大障碍在于产品，因为主板芯片组直接对IEEE1394提供支持的几乎没有，要实现它必须外接控制芯片，这样无疑大大提高了产品成本。目前看来，IEEE1394似乎情况并不容乐观。但是IEEE1394在其他

13、方面却比USB更受青睐，例如信息家电和高端服务器等领域，IEEE1394就以其超快的速度成为该领域的唯一选择。2.22 IEEE1394的发展前景随着PC行业与通信和其它媒体之间的合作逐步深入，人们越来越需要一个统一的接口标准。IEEE 1394可以满足所有各方的需要，而且成本低，易于实现。IEEE 1394的首要目标是影像等消费类电子设备如数码CAMCORDERS，数码VCRS，DVD和数码电视等。在影像消费电子设备产业中，IEEE 1394已成为一种事实上的连接标准。因此，如果一台PC需要连接到这类设备上，它的连接方式就是IEEE 13 1394同业公会已经推出了IEEE 139

14、4标准的升级方案。IEEE 1394多媒体联网技术将获得高达1.6Gbps的速度提升。新的1394b规范至少能将速度从目前的最高400Mbps提升1倍，而且通过增加物理连接长度能使网络更灵活。新规范的架构支持3.2Gbps的未来速度，但初期允许网络以最低800Mbps、最高1.6Gbps的速度传输数据。新规范允许同当前的1394标准向后兼容。 第三章 USB的技术和并行标准SCSI简介3.1 USB和SCSI的技术标准， 3.11 USB的技术标准3.11 USB1.1技术规范USB通用串行总线(Universal Serial Bus)是众多计算机厂商和电讯厂商共同开发的用于计算机

15、外设连通到计算机的规范。它被设计用来解决安装计算机外设时遇到的种种技术性问题。并且符合Microsoft的即插即用规范-也就是说用户安装外设不必再像原来一样按部就班的关机，启动了，而是可以热插拔了。而且它能以雏菊链的方式同时连接127个外设！USB总线能提供两种传输速度-1.5Mbps和12Mbps，并且能向外设提过最大500mA的电流。所以这些只需要通过计算机的USB接口就能实现。3.12 USB2.0的技术规范USB2.0技术规范是有由Compaq、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC、Philips共同制定、发布的，规范把外设数据传输速度提

16、高到了480Mbps，是USB 1.1设备的40倍！但按照原定计划新的USB 2.0标准只是准备把这个标准定在240Mbps，后来，经过努力将它提高到了480Mbps。由于当时制订的标准有了变化，USB规范就产生了三种速度选择：480Mbps、12Mbps、1.5Mbps。 而2003年6月份，当USB2.0标准开始逐渐深入人心之后，USB协会重新命名了USB的规格和标准，也许当时USB协会的举措只是为了更好的统一标准而不至于混乱，但也许USB协会没想到这个标准给闪存盘和MP3市场造成一个混乱的局面。重新命名了USB标准将原先的USB 1.1改成了USB 2.0 Full Speed（全速版）

17、，同时将原有的USB 2.0改成了USB 2.0 High-Speed（高速版），并同时公布了新的标识。不言而喻，高速版的USB 2.0速度当然超过全速版的USB 2.0。3.22 USB2.0和USB1.1的比较USB2.0比USB1.1多了：一个较高执行成效的接口运用所在的USB1.1连接器与全速的缆线设置微帧的规范，其为USB1.X帧的1/8倍USB2.0集线器能以设备-by-设备为基础，协调出连接的速度，并且建立出适当的连接方式位于下端接口USB2.0集线器能够支持任何速度的设备连接上来表USB1.1与2.0规范中，主机控制器、设备与集线器的对应表分类USB1.1主机控制器USB2.0

18、主机控制器NO HubUSB1.1HUBUSB2.0 HUBNO HubUSB1.1HUBUSB2.0 HUBLOW-SPEEDDEVICE1.5Mbps1.5Mbps1.5Mbps1.5Mbps1.5Mbps1.5MbpsFULL-SPEEDDEVICE12Mbps12Mbps12Mbps12Mbps12Mbps12MbpsHIGH-SPEEDCAPABLE DEVICE12Mbps12Mbps12Mbps12Mbps12Mbps12Mbps3.2 SCSI的技术标准SCSI是小型计算机系统接口的简称，其设计思想来源于IBM大型机系统的I/O通道结构，目的是使CPU摆脱对各种设备的繁杂控制。

19、它是一个高速智能接口，可以混接各种磁盘、光盘、磁 带机、打印机、扫描仪、条码阅读器以及通信设备。它首先应用于Macintosh和Sun平台上，后来发展到工作站、网络服务器和pentium系统中，并成为ANSI(美国国家标准局)标准。SCSI有如下性能特点：(1)SCSI接口总线由8条数据线、一条奇偶校验线、9条控制线组成。使用50芯电缆，规定了两种电气条件：单端驱动，电缆长6m；差分驱动，电缆最长25m。(2)总线时钟频率为5MHz，异步方式数据传输率是2.5MB/s，同步方式数据传输率是5MB/s。(3)SCSI接口总线以菊花链形式最多可连接8台设备。在pentium中通常是：由一个主适配器

20、HBA与最多7台外围设备相接，HBA也算作一个SCSI设备，由HBA经系统总线(如PCI)与CPU相连。图8.21 SCSI接口配置实例(4)每个SCSI设备有自己的唯一设备号ID07。ID=7的设备具有最高优先权，ID=0的设备优先权最低。SCSI采用分布式总线仲裁策略。在仲裁阶段，竞争的设备以自己的设备号驱动数据线中相应的位线(如ID=7的设备驱动DB7线)，并与数据线上的值进行比较。因此仲裁逻辑比较简单，而且在SCSI的总线选择阶段，启动设备和目标设备的设备号能同时出现在数据线上。(5)所谓SCSI设备是指连接在SCSI总线上的智能设备，即除主适配器HBA外，其他SCSI设备实际是外围设

21、备的适配器或控制器。每个适配器或控制器通过各自的设备级I/O线可连接一台或几台同类型的外围设备(如一个SCSI磁盘控制器接2台硬盘驱动器)。标准允 许每个SCSI设备最多有8个逻辑单元，每个逻辑单元可以是物理设备也可以是虚拟设备。每个逻辑单元有一个逻辑单元号(LUN0LUN7)。(6)由于SCSI设备是智能设备，对SCSI总线以至主机屏蔽了实际外设的固有物理属性(如磁盘柱面数、磁头数等参数)，各SCSI设备之间就可用一套标准的命令进行数据传送，也为设备的升级或系统的系列化提供了灵活的处理手段。(7)SCSI设备之间是一种对等关系，而不是主从关系。SCSI设备分为启动设备(发命令的设备 )和目标

22、设备(接受并响应命令的设备)。但启动设备和目标设备是依当时总线运行状态来划分的，而不是预先规定的。 总之，SCSI是系统级接口，是处于主适配器和智能设备控制器之间的并行I/O接口。一块主适配器可以接7台具有SCSI接口的设备，这些设备可以是类 型完全不同的设备，主适配器却只占主机的一个槽口。这对于缓解计算机挂接外设的数量和类型越来越多、主机槽口日益紧 张的状况很有吸引力。3.31 IEEE1394与USB的技术标准比较一、USB与IEEE1394的相同点两者都是一种通用外接设备接口。两者都可以快速传输大量数据。两者都能连接多个不同设备。两者都支持热插拨。两者都可以不用外部电源。二、USB与IE

23、EE1394的不同点两者的传输速率不同。USB的传输速率与IEEE1394的速率比起来真是小巫见大巫了。USB的传输速率现在只有480Mbps，只能连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备，而IEEE1394可以使用3.2Gbps，可以用来连接数码相机、扫描仪和信息家电等需要高速率的设备。两者的结构不同。USB在连接时必须至少有一台电脑，并且必须需要HUB来实现互连，整个网络中最多可连接127台设备。IEEE1394并不需要电脑来控制所有设备，也不需要HUB，IEEE1394可以用网桥连接多个IEEE1394网络，也就是说在用IEEE1394实现了63台IEEE1394设备之后也可以用网桥将其他的IE

24、EE1394网络连接起来，达到无限制连接。两者的智能化不同。IEEE1394网络可以在其设备进行增减时自动重设网络。USB是以HUB来判断连接设备的增减了。两者的应用程度不同。现在USB已经被广泛应用于各个方面，几乎每台PC主板都设置了USB接口，USB2.0也会进一步加大USB应用的范围。IEEE1394现在只被应用于音频、视频等多媒体方面。3.32 IEEE1394与SCIS的技术标准比较IEEE1394串行接口与SCSI等并行接口相比，有如下三个显著特点： (1)数据传送的高速性：1394的数据传输率分为100Mb/s、200Mb/s、400Mb/s三档。而SCSI-2也只有40MB/s

25、(相当于320Mb/s)。这样的高速 特性特别适合于新型高速硬盘及多媒体数据传送。1394之所以达到高速，一是串行传送比并行传送容易提高数据传送时钟速率；二是采用了DS-Link编码 技术，把时钟信号的变化转变为选通信号的变化，即使在高的时钟速率下也不易引起信号失真。(2)数据传送的实时性：实时性可保证图像和声音不会出现时断时续的现象，因此对多媒体数据传送特别重要。1394之所以做到实时性，原因有二：一是它除了异步传送外，还提供了一 种等步传送方式，数据以一系列的固定长度的包规整间隔地连续发送，端到端既有最大延时限制而又有最小延时限制；二是总线仲裁除优先权仲裁之外，还有均等仲 栽和紧急仲栽方式

26、。(3)体积小易安装，连接方便：1394使用6芯电缆，直径约为6mm，插座也小。而SCSI使用50芯或68芯电缆，插座体积也大。 在当前个人机要连接的设备越来越多、主机箱的体积越显窄小情况下，电缆细、插座小的1394是很有吸引力的，尤其对笔记本电脑一类机器。1394的电缆不 需要与电缆阻抗匹配的终端，而且电缆上的设备随时可从插座重拔出或插入， 即具有热插入能力。这对用户安装和使用1394设备很有利。3.33 SCIS与USB的技术标准比较SCSI： 此接口最大的连接设备数为 8 个，最大的传输速度是 160M/S，速度较快，一般连接高速的设备。最初的扫描仪往往都是使用这种借口，例如惠普的 4C

27、/4P/5P 等等老型号扫描仪。 但是由于 SCSI 设备的安装较复杂，在 PC 机上一般要另加 SCSI 卡，容易产生硬件冲突，所以现在扫描仪上 SCSI 接口正在逐渐被代替，只有某些高端扫描仪上面才配有这种接口。USB： 现在最常用的串行通讯接口是 USB 接口。它的用途非常广泛，除了用来联接打印机、扫描仪外，还用来联接外置刻录机、外置硬盘甚至鼠标键盘。UBS 接口的主要优点是传输速度比较快，支持即插即用，所以一般使用 USB 接口的设备在安装时比用其它接口的设备方便得多。 理论上 USB 接口最多可连接 127 台外设，现在的 USB1.1 标准最高传输速度为 12Mbps，并且有一个辅

28、通道用来传输低速数据。在将来如果有了 USB 2.0 标准的扫描仪速度可能会扩展到 480M/S。具热插拔功能，即插即用。此接口的扫描仪随着 USB 标准在 Intel 的力推之下的确立和推广而逐渐普及，目前来讲 USB 已经成为扫描仪接口的标准，现在市场上惠普所有的扫描仪都已经标配 USB 接口。第四章 当前最近的高速接口发展情随着个人电脑平台的不断发展，未来数据传输的流量将达到TB级别。目前电脑使用的数据传输方式，无论是USB 2.0，SATA和eSATA，还是基于无线的802.11g和802.11n，都显得跟不上潮流了，因此，新一代G比特级别的高速接口已经呼之欲出。它们包括USB 2.0

29、的接班人USB 3.0，下一代SATA接口SATA Revision 3.0，用于视听产品的新接口HDMI 1.4、Display Port v1.2和DiiVA、用于无线视频传输的Wireless HD、早在2008年秋季IDF上，英特尔就已经演示了USB 3.0传输方式，在接下来的CES2009展会上，至少5家相关厂商也进行了USB 3.0传输演示实验。值得注意的是，早期USB 3.0的传输速率仅仅稍快于USB 2.0，但在2009年5月日本东京举办的USB 3.0开发者大会上，各厂商除了纷纷展出实物以外，USB 3.0接口的实际传输速率也达到了160MB/s，这还是在桥接芯片受限于SAT

30、A总线的速度（1.5Gb/s）下得到的。由于USB 3.0的技术特点，想要达到5Gb/s的理论传输速率较为困难，但实际传输速率在2010年达到300MB/s应该问题不大。USB 3.0桥接芯片上市随着各厂商USB 3.0芯片的物理层和逻辑层设计完成， USB 3.0桥接芯片也开始出货，最先上市的依然是日本厂商的产品。2009年5月，NEC发布的主控制器LSI PD720200是全球首款USB 3.0控制器芯片，它采用10mm见方、176引脚的FBGA封装，支持两个USB 3.0端口，工作时的功率低于1瓦，售价大约1500日元，6月中旬开始供货。2009年7月，富士通的USB 3.0-SATA桥接芯片MB86C30A也开始样品供货，它采用7mm见方的LQFP封装。以65nm工艺技术制造，预定每月大约销售100万个。美国的TI等公司也准备在年内供货USB 3.0芯片。与此同时，太阳诱电、村田制作所等公司也推出了用于消除USB 3.0和DisplayPort等高速接口噪音的扼流线圈。随着这 些 用 于USB 3.0的芯片和附属元件上市，支持USB 3.0的硬件也如雨后春笋般地出现高速无线接口 Wireless HD，WHDI，W