IEEE_1394标准接口及应用

数字电视
有线电视技术
ＩＥＥＥ－ １３９４ 标准接口及应用
冯传岗 江苏省泰州市广播电视局（ 台） 科技处
摘要： ＩＥＥＥ－ １３９４ 标准接口具有良好的物理特性， 十分适合数字视音频数据的传输， 它的出现为民用和专业市 场， 创造了一个很容易得到的高性价比的全数字化拍摄至制作的环境。目前已广泛应用在数字视音频消费市场， 随着 技术的发展和普及， 它将成为极为重要的数字接口。
另外， １３９４ 接口主要用于传输数字视音频数据， 无需供电。但是如果是添加外置硬盘， ６ 针的 １３９４ 接 口就非常必要了， 首先是外置硬盘体积比较宽大， 也 就不计较接口的大小。其次， 外置硬盘运行时需要供 电， 并且需要有非常高速的传输速率， 此时带供电的 ６ 针 １３９４ 接口就非常必要了 （ 如： Ａｐｐｌｅ 的 ｉＰｏｄ 就比 较有代表性， 其一方面通过 １３９４ 接口传输文件， 另一 方面通过 Ｆｉｒｅ Ｗｉｒｅ 线缆进行自动充电） 。虽然 １３９４ 可以通过串联线为接驳设备供电， 但是对于各种连接 设备来说， 只靠连接线供电还是远远不够的（ 如： 像硬 盘这种对于电量要求较高的设备就很难从所接入的 设备中得到充足的电力供应） 。以 Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ 推 出 的 Ｈｏｔ Ｄｒｉｖｅ 为例， 该硬盘如果与计算机连接的话， 不需 要任何的外部电源供应， 但是如果与笔记本电脑连接 的话， 就需要使用一个外接电源。
２ １３９４ 标准及其特点
２．１ １３９４ 标准接口是为精简整体设备的连接和处 理高速数据的传输而设计的
（ １） １３９４ 标准接口和 ＵＳＢ 接口一样， 支持即插即
２００７ 年第 ９ 期（ 总第 ２１３ 期）
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用， 减少了用户的支持需求和返修成本以及客户服务 等费用。
（ ２） １３９４ 标 准 接 口 的 应 用 去 除 了 一 些 不 必 要 的 输入 ／输出连接， 起到一个数字 ＲＣＡ 连接器的作用， 使设备的主板更干净整齐， 从而降低了系统的成本。
关键词： ＩＥＥＥ－ １３９４ 串行总线接口 并行总线接口 １３９４ 卡
１序言
１３９４ 标准接口， 是人们在工程技术中的口头语， 其专业名称为 “ＩＥＥＥ－ １３９４ 高性 能 串 行 总 线 标 准 接 口”， 是一种新一代的具有高性能数字视音频数据传 输速度的开放式的外部串行总线技术。其数据传输速 率目前一般为 ４００Ｍｂｐｓ。
表 １ ＤＶ 摄像机 ＩＥＥＥ１３９４ 接口的输入 ／输出格式
ＤＶ 摄像机型号
输入格式
输出格式
４∶２∶２ ４∶１∶１ ４∶２∶０ ４∶２∶２ ４∶１∶１ ４∶２∶０
ＤＶ ／ＤＶ ＣＡＭ（ 索尼） × × × × × √
ＤＶ ＣＰＲＯ２５Ｍ（ 松下） × √ × × √ ×
ＤＶ ＣＰＲＯ５０Ｍ（ 松下） √ × × √ × ×
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形式 六角形 四角形
引脚Байду номын сангаас６针 ４针
厂商
名称
Ａｐｐｌｅ Ｆｉｒｅ Ｗｉｒｅ
Ｓｏｎｙ ｉＬｉｎｋ
表 ３ ＩＥＥＥ１３９４ 接口的形式及区别
主要用途
区
别
普通的台式 电脑
笔记本电脑 和 ＤＶ 上
六角形中有 ２ 针是供应物理层的电源， 向所连设备提供 １．５Ａ、８～４０Ｖ 的 电源。使用变压器或电容耦合隔离。四角形的 ４ 针是用于传输数据的 信号线， 没有提供电源引脚， 所以无法供电。
可达 ５００ｍ。
３ １３９４ 标准接口的物理特性
３．１ １３９４ 标准接口的物理特性 计算机技术的实践告诉我们： 第一： 运用 ＩＤＥ 或 ＰＣＩ 这样的并行总线， 较多的
导线虽然能提供更大的带宽， 但并行端口的复杂性， 相对于串行总线来说， 则需要更多的软件控制， 导致 了系统开销的增大， 也就是说“并行接口不一定能够 提供更快的传输速率”。
线标准（ 补充文件 Ｂ） 》。Ｐ１３９４－ Ｂ 是一个高传输率 ／长 距离版本的 １３９４， 它的数据传输速率可达 ８００Ｍｂｐｓ， 在不同的传输距离和传输速率下可以使用不同的传 输媒介， 其实验的最大数据传输速率可达到 １６００Ｍｂｐｓ。
进入新世纪以后， 带有 １３９４ 接口的设备不断在 我国市场上涌现， 广泛应用在数字视音频消费市场， 为民用和专业市场创造了一个全数字化拍摄至制作 的环境， 同时也提高了人们对 １３９４ 接口技术的认识。 特别是 ２００４ 年以来， １３９４ 接口在一些专业摄录设备 中的应用（ 如： Ｓｏｎｙ 的 ＤＶＣＡＭ 和松下的 ＤＶＣＰＲＯ 系 列摄录设备， 大洋移动编辑系统 Ｘ－ ｅｄｉｔ ＤＶ 设备， 给 用户带来了巨大的益处， 很容易集成出高性价比的数 字制作系统） ， 将 １３９４ 接口技术的应用推上了新的高 度。
１３９４ 标准接口作为新一代的高性能串行总线标 准， 规定了信号传输的三种速率：
（ １） １００Ｍｂｐｓ， 实际为 ９０．３０４Ｍｂｐｓ， 简称 Ｓ１００； （ ２） ２００Ｍｂｐｓ， 实际为 １９６．６０８Ｍｂｐｓ， 简称 Ｓ２００； （ ３） ４００Ｍｂｐｓ， 实际为 ３９３．２１６Ｍｂｐｓ， 简称 Ｓ４００。 １３９４ 标准接口技术的主要性能和特点如表 １、表 ２ 所示， 它能像 ＳＣＳＩ 接口一样提供同样的服务， 而且 成本低廉， 传输速度快。目前， 常见的传输速率是 Ｓ４００， 电缆传送的距离在 ４．５ｍ 左右， 传送数字视音频 数据信号是不成问题的。随着技术的发展和普及， １３９４ 接口的信号传输速率将提高到两倍（ ８００Ｍｂｐｓ） 、 四 倍 （ １６００Ｍｂｐｓ） 或 八 倍 （ ３２００Ｍｂｐｓ） ， 使 用 特 制 的 专 业 １３９４ 电缆时， 其传输距离可以达到 １００ｍ； 若 使 用 ＮＥＣ 研发的多模光纤适配器时， 多模光纤的传输距离
４ １３９４ 的传输分层协议
４．１ 分层协议 在 １３９４ 接口中， 数字视音频数据的传输是通过
分层协议来实现的， 图 １ 是 １３９４ 分层协议模型图， 其 中 Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ Ｍａｎａｇｅｒ（ 串行总线管理） 负责系统结构 控制。 ４．２ 各层的具体功能
（ １） Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ（ 链路层） 链路层主要提供数据包的传送服务， 即具有异步 和同步传送功能。异步传送与大多数计算机应答式协
图 １ ＩＥＥＥ１３９４ 分层协议模型图
议相似； 同步传送为实时带宽保证式协议。同步传送 适合处理高带宽的数据， 特别是对于多媒体信号。
（ ２） Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ 物理层） 物理层主要提供设备 间 的 １３９４ 电 缆 与 １３９４ 接 口之间的电气及机械方面的连接， 它除了完成实际的 数据传输和接收任务之外， 还提供 Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ（ 初始 设置） 和 Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ（ 仲裁） 服务， 以确保在同一时刻只 有一个节点传输数据， 使所有的设备对总线能进行良 好的存取制作。 （ ３） Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ（ 处理层） 处理层主要是用于实现信号的请求和响应， 支持 异步协议的“写”、“读”和“锁定”指令。这里的“写”是 指将发送者的数据送往接收者；“读”是指将有关数据 返回到发送者；“锁定”是指“写”和“读”两种指令功能 的组合。 ４．３ 同步传输 １３９４ 总线具有同步传输功能， 其主要目的是为 了保证高速数据传送所需的带宽及其时延。同步信号 传送对于要把数字视音频数据保存到计算机的硬盘 上的消费者尤其重要。 １３９４ 总 线 同 步 资 源 管 理 有 一 个 带 宽 可 利 用 （ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｖａｉｌａｂｌｅ） 寄 存 器 ， 对 具 有 同 步 传 送 能 力 的节点规定了剩余的可利用的带宽。在总线复位或同 步节点加入总线时， 对节点就需要进行带宽的分配 （ 如： 一个 ＤＶ 数字设备加入总线时， 该节点需要近 ３０Ｍｂｐｓ 的带宽， 则资源管理的寄存器进行带宽分配 是 ： 视 频 数 据 率 ２５Ｍｂｐｓ； 音 频 、 时 码 和 包 开 销 ３～ ４Ｍｂｐｓ） 。 带宽是以带宽分配单元来度量的， 在 １６００Ｍｂｐｓ
（ ３） １３９４ 标准是基于主机的处理技术， 从而降低 了外设的成本。当它达到很高的数据传输率时， 无论 是对新的消费电子设备的通用连接性， 还是对关键的 计算机外设来说， 都将十分重要， 促使了外设向计算 机传输更多的数据。
（ ４） １３９４ 接 口 使 用 户 能 够 得 到 丰 富 的 数 字 化 应 用， 使计算机更具有吸引力。 ２．２ １３９４ 标准接口的特点
目前市面上不仅有 ４ 针对 ４ 针、６ 针对 ６ 针的传输线 缆， 也有 ６ 针转 ４ 针的传输线缆。由于 １３９４ 接口的传 输速率很快， 以致其连接线缆对屏蔽性能的要求非常 高， 这也是市面上见到的 １３９４ 线缆不能太长的缘故。 在应用方面， 一般来讲， 在 ＤＶ 数字摄像机等产品中， 采用 ４ 针的情况比较常见。因为 ４ 针接口从外观上就 显得要比 ６ 针的小很多。特别是近来， 笔记本电脑和 ＤＶ 数字摄像机都朝着小型化和超薄化方向发展， 像 Ｓｏｎｙ 公司近期上市的 Ｊ 和 ＩＰ 两种系列数字摄 像 机 ， 机身小巧， 整合度高， 在这样的机器上如果采用 ６ 针 的接口， 则显得非常笨拙。
由于《ＩＥＥＥ－ １３９４ 高 性 能 串 行 总 线 标 准 》中 有 些 定义模糊， 为澄清疑点、更正错误， ２０００ 年 ＩＥＥＥ 出台 了 《ＩＥＥＥ－ Ｐ１３９４ 高 性 能 串 行 总 线 标 准 （ 补 充 文 件 Ａ） 》， 随后又讨论通过了《ＩＥＥＥ－ Ｐ１３９４ 高性能串行总
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也可以让多台电脑共享一台摄像机。
物理体积小 制造成本低， 易于安装。
非专利性 不存在专利问题， 遵循高性能串行总线标准。
采用了串行数据传输， 简化了电子电路和电缆设计。其发送和接收器件作为标准芯片组提供， 处理寻址、初始化、仲
价
廉
裁和协议。适合于家电产品。