新型消费电子终端中1394总线接口应用

今天,己有为消费电子终端提供全面总线各类接口解决方案。应该说,IEEE 1394总线为高速传输应用提供了很大的潜能，许多数码相机、计算机和外设及其他消费性电子产品均已包含IEEE I394接口，供传输资料使用。

值此，仅以1394总线为主例,介绍分析基于物理层和链路层连选择1394总线分类及在消费电子类应用特征说明。

1、提供流式多媒体服务的应用之首选

1.1关于EEE 1394a-2000标准

*IEEE 1394a-2000是用于高性能串行总线的IEEE指定标准。而1394b标准将1394的速度增加到800、1600和3200Mbps，还提供了新的连接备选方式，比如塑料光纤(POF)，玻璃光纤(GOF)和UTP-5。该串行总线定义了背板(如VME、FB+)物理层和点到点、电缆连接虚拟总线。

*电缆版本则能在现有标准所支持的电缆媒体上实现100、200、400、800和1600Mbps的数据率。电缆版本的应用是对采用低成本、可扩展高速串行速串行接口的PC、外围设备和消费电子产品的I/O连接的集成。这两个版本在链路层及更高层上都是完全兼容的。接口标准定义了传输方法、媒体和协议。

1394标准能对包括存储器(HDD、CD—ROM、CDRW、MO、Z，P、RAID、SAN等)、打印机、扫描仪、摄像机、机顶盒、HDTV和摄录机在内的各种设备提供诸如实时I/O和带电连接/拆断能力。

1.2 1394产品系列之首选与特点

*为消费类电子类之首选

过去二十多年间，设计人员己在自动化仪器系统中广泛使用IEEE 1394和USB(通用串行总线)。而今IEEE l394和USB早己高速互连实现了众多电子设备之间的简单、低成本、高带宽实时数据连接。作为多媒体网络标准，1394非常适合于消费类电子类、计算机和外设。它还是那些得益于真正的对等操作和最大灵活性的应用场合的理想选择。1394是自配置型标准，具有强大的电源管理/功率分配能力以及健全的误差检测功能，因而成为尤其是那些还需要提供流式多媒体服务的之首选。之首选可见图1(a)为1394在HDTV(高清晰电视),图1(b)为1394、USB与现代音频系统连接示意,图1(c)为1394、USB与通用视频接收机架构连接示意图,分别在上的应用示意,图1(d) 为为1394、USB与IP机顶盒连接示意图。

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*消费类电子类之首选其特点

上述之首选特点为：音频/视频数据的实时流式传输；其高速采用IEEEl394—1995和1394a-2000标准时高达400Mbps，采用1394b标准时则高达1、2和4Gbps；即插即用热插拔；对等通信；小型、耐用、灵活的电缆和连接器；存储器映射架构与无缝I/O互连。

2、基于物理层(PHY)与链路层选择的 l 394产品系列及在消费类电子类的应用

1394产品系列分为集成器件、物理层控制器和链路层控制器三大类。

2.1关于基于物理层选择方面的技术问题

*1394物理层(PHY)应支持终端产品所需的最少节点数或端口数；具有两个端口允许通过菊花链接实现与总线上其他设备的跨接。三个或更多的节点能够实现分支或集线器的功能。

*当通过1394连接的各种设备有可能处在不同的地电位或不同的功率范围时，各个地可能需要彼此隔离以避免电流和噪声过大。但是，1394电缆上的接地信号不得与PHY功率分配接地平面进行DC隔离。因此，当1394接口处的设备之间需要进行DC隔离时，常常是在PHY层和链路层接口处进行-往往采用允许对PHY链路信号进行容性耦合的特殊I/O单元来完成。

*虽然EIA—775规范要求1394接口处的最低速度为200Mbps，但建议采用400Mbps的PHY。总线上存在速度较慢的节点会成为速度受限的原因。目前所使用的1394硅片几乎都已达到400Mbps的速率。

*PHY层的暂停/恢复功能能够使当前停用的两个端口在保持其连接状态的情况下进入低功耗状态。而且，它们还被允许在检测到施加了端口偏置电压之后立即迅速地恢复操作。

2.11 l394集成器件(芯片)应用特征举例说明

*可在在数字电视、机顶盒、PVR、A/V接收机及DVD录像机应用的TSB43DA42。

TSB43DA42是具有优化功能组合和增强型性能的第三代集成化1394链路层/物理层解决方案，用于实现消费类电子设备的下一代数字连接。

IP STB(IP机顶盒)中除了有网络处理器和媒体处理器主要的支持器件外,还需要有网络物理连接，而采用TSB43DA42第三代集成化1394链路层/物理层解决方案(见图2所示)它不失为是一种理想选择,因它是具有优化功能组合和增强型性能链路层:它集成了两端口、400Mbpsl394aPHY；能利用三个5 C密码实现的DTCP内容保护以及利用硬件帮助来执行的全AKE；能支持IEC61883标准，包括MPEG-2、DirecTV(DSS)、DV和音频(A&M)；支持PCI、SRAM型或68K型外部CPU接口；利用DMA硬件增强实现了较高的异步吞吐量，以便支持更快的OSD(屏幕显示)和高速HDD(硬盘机)。

*可在大容量数字音频播放机与PC和Mac外设上获得使用的TSB43AA82

TSB43AA82是用于1394PC外设的两端口-集成物理层和链路层芯片

TSB43AA82集成物理层和链路层控制器支持异步传输，从而提供针对大容量数字音频播放机(DAP)的1394连接解决方案。这种高速、400 Mbps连接令您能够在不增加DAP外形尺寸的情况下使其拥有更大的容量。像Apple iPOD~DAP这样的播放机采用1.8英寸的硬盘驱动器作为歌曲和数据的存储媒体。TSB43AA82将提供至所需计算机的高速链接，以便在合理的时间范围内装载大量的歌曲。通用型8/16位主总线接口可在高达40MHz的速率条件下支持至微控制器的并行、多路复用连接。图3为TSB43AA82方框图。

其TSB43AA82主要特点为：符合IEEEl394a-2000规格；单3.3V电源；内部1.8V电路降低了功耗；集成400Mbps、两端口PHY；内部稳压器；而IEEEl394相关功能为用于Config ROM寄存器存取的自动读出响应与自动单重试协议和分离事务控制。

2.12 1394物理层控制器应用特征举例说明

*可用于高速数据传输的1394b解决方案的TSB81BA3和TSB82AA2

TSB81BA3和TSB82AA2符合1394b标准的TSB81BA3和TSB82AA2芯片组可提供高达800Mbps的传输速度，从而能够实现大量数据的快速下载。图4(a)为TSB82AA2方框图,它是适应高带宽应用且数据率高达800Mbps的1394a OHCI(开放式主控制器接口)器件。

其主要特点为：可后向兼容1394a器件；符合IEEEl394b-2002和开放式主控制器接口(OHCl)要求；而TSB81BA3可提供用于在基于电缆的1394网络中实现三端口节点所需的数字和模拟收发器功能以及支持IEEEl394a-2000标准的数据选通编码方案和针对1394b标准的新型8B/10B编码方案；而TSB82AA2能为OHCI-Lynx可提供用于以800Mbps的串行总线数据率来在PCI和1394b总线之间进行高效快速的数据传输所需的吞吐量和带宽与数字视频和音频性能得到增强及33MHz/64位和33MHz/32位可选PCI接口。

除此以外TSB81BA3和TSB82AA2还可在视频点播、RAID阵列备份上获得使用

*用于数字电视、DVD的物理层控制器-TSBl7BA1与TSB41BA3-IEEEStdl394b单端口/三端口电缆收发器

TSBl7BAl和TSB41BA31394b芯片组是专为实现家庭网络应用所需的长电缆连接而设计的。这些器件共同工作可通过长达100米的Cat5电缆传送大量的音频和视频数据。图4(b)为TSBl7BA1与TSB41BA3功能方框图。

其主要特点为断电功能可在电池供电型应用中起到节能的作用；低功耗模式：3.3V电源；而TSBl7Bal为1394b单端口收发器可在长达100米的Cat5电缆上实现100Mbps的信号传送和接收；而TSB41BA3为三端口物理层器件可提供三个传输速率高达400Mbps的全后向兼容、双语言1394b电缆端口。应用上还可在机顶盒、DVHS和CD播放机上使用。

*应用于HDTV与机顶盒的TSB41AB2-IEEEl394a-2000两端口电缆收发器/判优器

TSB41AB2提供了用于在基于电缆的IEEEl394网络中实现两端口节点所需的数字和模拟收发器功能。电缆端口包括两个差分线路收发器。这些收发器包括用于监视线路状态的电路，以满足连接状态确定、初始化和判优以及包接收和传输的需要。

其主要特点为：可提供引脚数目/封装型式各不相同且端口数为1、2、3、4或6的多种器件版本，以适应各类应用的需要；可直接与刊的链路层器件相连，并将支持100、200和400Mbps的串行总线数据速率；符合1394a标准，具有暂停/恢复和并行仲裁功能；提供用于实现简单、成本效益型单电容器隔离的总线保持缓冲器；超低功耗，封装型式为64引脚TQFP PowerPAD。

2.2关于基于链路层选择方面的技术问题

*需要传输何种类型的数据?有些链路层控制器是专为在1394上执行特定数据协议(比如用于海量存储器的串行总线协议2(SBP-2)或用于MPEG-2传输的IEC61883-4)而设计的，而有些则被设计为通用型器件。

*与1394相连接的设备是什么?如果系统具有PCI，则应考虑其中一个PCI/OHCI链路。涉及流式压缩音频/视频的应用最有可能需要采用iceLynx系列器件。其他链路层器件具有针对外部处理器/存储器的接口，或专门用于某种外设功能(照相机/存储器)。

*对于音频／视频(A/V)应用，不同类型的A/V数据在1394上要求采用不同的格式化和传输方法。在选择适用于数字机顶盒(DSTB)或数字电视(DTV)设计的正确1394芯片组时，重要的是必须特别弄清应当支持哪类A/V数据。有关标准定义了如何以数字视频广播(DVB)格式和DirecTV格式来运送MPEG-2传输流的方法，这两种格式采用不同的包化方案。

*另一个应考虑的方面是所支持的数据缓冲器的存储容量。一般来说，应用所要求的带宽越大，或需支持的等时／异步信息量同时性要求越高，缓冲器的存储容量就需要越大。

*随着同时存在的等时通道数量的增加，或各数据流位速率的提高，接收缓冲器的容量必须更大。

2.21 1394链路层控制器应用特征举例说明

*可用于数码相机打印机/扫描仪的TSBl2LV32-符合IEEEl394-1995和P1394a标准的通用型链路层控制器

TSBl2LV32是通用型1394链路层器件，可与许多现售的8位或16位微控制器相连。这种通用、低功耗的器件采用专用数据端口和内部2kbyteFIFO来为异步和等时数据提供数据传送支持。图5(a)为TSBl2LV32框图。

其主要特点为TSBl2LV32框图：符合IEEEl394，1995标准以及面向高性能串行总线的P1394a补充标准；支持400、200或100Mbps的传输速率；可独立连接至68000和ColdFire 微控制器/微处理器;具有5V容限的单3.3V电源操作(采用5V偏压终端);封装型式：高性能100引脚PZ。

*可应用于工业成像与电机/运动/过程控制的TSB42AC3

TSB42AC3是一种1394-1995通用链路层。它可以为32字节主机控器和1394PHY-链路
之间的数据传输提供高效接口。LLC可以为控制FIFO和PHY链路之间发送和接收1394数据包提供速率达50、100、200以及400Mbps的接口。主要特点：32位，50MHz的主机总线接口；可编程的10K字节异步、同步和通用FIFO；分离的ACKFIFO寄存器，可降低主机的SCK-跟踪负担；管脚可输出额外的可编程状态；与TS812LV01B的完全软件兼容；支持板级扫描测试的IEEEll49.1 JTAG界面。图5(b)为TSB42AC3链路层控制器方框图

3、结束语

IEEE I394的高带宽为复杂的多媒体应用提供可行的解决方案,IEEE1394它还是那些得益于真正的对等操作和最大灵活性应用场合的理想选择。

1394连接器应用的领域比较专业，比如网络产品领域，它更适用于传输距离较远、数据量较大的领域中。数码摄像机、读卡机、数码相机等产品主要使用Mini1394连接器，使用Mini1394连接器，其体积小，传输速度快，将来市场都将以Mini型为主。其发展趋势将继续朝着轻小短薄小型化的方向发展。