导言
跟着年代和技能的开展，关于数据总线带宽的要求越来越高，现有的总线规范越来越难以满意实践运用中对高总线速率的要求。先进的总线技能关于处理体系的瓶颈，进步体系功用起着至关重要的效果，一起为了完结批量数据的传输，IEEE又发布了支撑更高传输速率的IEEE Std 1394b-2002（简称1394b）串行总线规范，高速可晋级性可支撑高达800 Mb/s下的数据传输速率，并且能够向后兼容从前的1394-1995和1394a规范。因为1394b是一种数据传输速率更高的串行总线规范，支撑异步传输和等时传输两种传输方法。分层的软件和硬件模型可使其通讯建立在业务层、链路层和物理层协议的根底之上。本文充分使用FPGA和DSP芯片的硬件资源，基丁1394b传输协议和规范的根底上，介绍139 4b数据传输体系的硬件规划结构、体系的作业流程和总线的装备进程。
1 1394b的特色
1394b双向数据传输体系的首要特色如下：
（1）高速可晋级：支撑100 Mb/s、200 Mb/s、400 Mb/s和800 Mb/s的传输速率，运用塑料光纤时能够进步到3.2 Gb/s;
（2）支撑点到点传输：各个节点可脱离主机自主履行业务；
（3）即插即用：能够在任何时候向1394b网络增加或移除设备，既不用忧虑会影响数据的传输，也不需求进行从头装备，总线会从头枚举，节点也能够主动装备，无需主机干涉；
（4）热插拔：无需将体系断电就能够参加或移除设备；
（5）传输间隔：选用CAT-5UTP5线（5类非屏蔽双绞线）时，能够确保传输速率在100 Mb/s的前提下将传输间隔延伸至100 m，运用玻璃光纤时可在3.2Gb/s的前提下延伸至50 m;
（6）支撑两种传输方法：包含等时（Isochronous）和异步（Asynchronous）数据传输方法；
（7）拓扑结构：设备间选用树形或菊花链拓扑结构，每条总线最多能够衔接63台设备；
（8）可供给电源：一些低功耗设备能够经过总线取得电源，而不用为每一台设备装备独立的供电体系；
（9）公正裁定：等时传输具有较高的优先级，一起异步传输也能取得对总线的公正拜访；
（10）进步体系功用：将资源看作寄存器和内存单元，能够依照CPU内存的传输速率进行读/写操作，因而具有高速传输才能。
2 1394b数据传输体系的硬件完结
因为1394b链路层芯片有必要经过PCI总线接口与FPGA进行相连，完结数据的传输。假如只用FPGA和DSP来完结对PCI外设的操控，需求规划杂乱的接口逻辑，在1394b高速数据传输体系中不只会影响FPGA自身的功用，并且会给FPGA之外的电路或许体系带来许多问题。因而这儿选用PCI9054总线接口芯片合作FPGA和DSP来完结1394b双向数据传输体系，将对杂乱的PCI总线接口的操控转化为对相对简略的本地总线接口的操控，不只对PCI协议有着杰出的支撑，并且供给给规划者杰出的接口，大大减少了规划者的作业量。PCI9054芯片在PCI总线端支撑32位/33 MHz，当本地总线端选用32位数据总线时，其数据传输速率可达132 MB/s，故能够满意1394b总线上800 Mb/s的数据传输速率要求。
本规划中的主控芯片选用Altera公司的EP2C70F672C6型FPGA干流芯片，DSP选用TI公司的TMS320C6415 DSP芯片，1394b套片选用TI公司的链路层芯片TSB82AA2和物理层芯片TSB81BA3，PCI9054选用PLX公司的32位33MHz的PCI总线通用接口芯片。1394b双向数据传输体系的硬件整体结构图如图1所示，首要由现场可编程门阵列（FPGA）模块、DSP模块、AD/DA数据转化接口模块、SPI数据输入/输出接口模块、串口（UART）通讯模块、SRAM存储模块、EPCS串行装备器材模块、FLASH存储模块、PCI9054模块以及1394b套片模块组成。
因为PCI9054内部可编程FIFO存储器的存在，数据能够大批量突发传输而不丢掉，这样不仪满意实时性要求，一起能够依据用户的需求选用与PCI时钟异步的本地端时钟，PCI9054本地总线作业在C形式时，经过芯片内逻辑操控，将PCI的数据线和地址线分隔，很方便地为本地端总线作业时序供给各种方法。图2所示为PCI9054在C形式下与FPGA相连的本地总线数据突发DMA传输方法的时序图，其间，LCCLK为输入时钟信号，从图2中能够看出，在本地端总线上读写数据时，能够不间断地进行突发传输，当数据不能接连传输时，则能够刺进等候状况，这样能够大大进步数据的吞吐量。
3 1394b数据传输体系的数据流向
因为1394b总线规范支撑等时子业务和异脚步业务两类子业务，因而，其传输的数据类型分为等时数据和异步数据，等时传输将数量不定的数据依照规则的时刻间隔向某个地址发送，对实时性要求较高，不需求回来承认信号；而异步传输是将数据传送到特定的地址，对数据传输的精确性要求较高，需求接纳端以屡次握手的方法发送回来承认信号。在本体系中由DVD播映器发送的数据经图画紧缩板紧缩后由SPI口传入FPGA，或许由摄像头发送的数据经过A/D转化，再由FPGA的通用I/O口送入FPGA，两者均为等时数据；而一些操控指令等异步数据则由串口送入FPGA，并经过DSP进行处理，DSP和FPGA相结合能够进步数据传输的功率。FPGA完结数据的串并转化以及数据的拼接并对数据打包成契合1394b协议的数据包类型以及装备数据包的包头信息，经过读/写FIFO并在外部的SRAM进行缓存，经过DMA裁定模块进行裁定处理，用DMA这一快速数据传输机制将数据写入PCI9054的FIFO中。PCI9054作为一种桥接芯片，在本地总线和PCI总线之间供给信息传递，经过PCI9054芯片将本地端数据总线规范转化成能被1394b链路层芯片传输的PCI总线数据规范，再经过1394b的链路层芯片完结对等时和异步数据包的地址和信道号的解码、数据校验、数据剖析等，最后由物理层芯片经过裁定逻辑完结对总线的存取，并对本地节点要发送的数据进行编码，由物理层芯片供给的电气和机械接口将数据位发送到与之相连的1394b线缆上去，终究送入接有1394b板卡的主机进行DVD发送的数据解紧缩和播映，以便对摄像头发送的视频进行播映以及异步数据的显现等操作。读出的数据则由接有1394b板卡的主机发送，并经过1394b物理层芯片、1394b链路层芯片、FPGA、外部SRAM等进行数据处理，依据数据包类型由相应的端口送出去，在这期间与发送数据比较进行了相反的操作，这样就完结了1394b双向数据传输体系。
FPGA作为整个体系的操控办理模块，首要完结以下使命：
（1）对SPI端口、UART端口和AD/DA端口数据的发送和接纳；
（2）将待发送的数据进行串并转化和数据拼接；
（3）将数据进行打包、解包处理并经过SRAM进行数据的缓存；
（4）与PCI9054芯片进行通讯，以完结数据的传送。
本体系中DSP的首要功用是：
（1）与PCI9054芯片和1394b链路层芯片通讯完结设备的自举和身份的承认；
（2）发送和接纳一些操控指令，操控数据的传输；
（3）完结异步数据的发送和接纳功用，依据异步恳求数据的类型对其进行相应的处理；
（4）为等时传输恳求等时信道和带宽，传输后开释所恳求的信道和带宽。
图3所示是体系中FPGA的内部框图，因为数据传输速率较快，数据的处理需求必定的时刻，不能将每一组数据无间断的传输，且FPGA内部FIFO容量有限，选用SRAM与FPGA相结合完结输入输出数据的缓存；DSP完结一些辅佐的操作如对异步数据的处理、装备PCI9054芯片的内部寄存器和1394b链路层寄存器等操作以及PCI的传输操控、设备辨认、为等时传输恳求信道和带宽等；EPCS串行装备芯片完结装备数据的存储，使体系上电后将装备数据主动下载到FPGA内部，一起能够用FLASH存储器寄存DSP用户代码，在DSP上电作业后，使用DSP供给的boot机制，再将程序下载到DSP RAM中，使本体系完结脱机作业。
4 1394b的体系作业流程
1394b总线的装备是主动进行的，它不受任何设备和主机的搅扰。总线装备进程首要有三个进程：
（1）总线初始化；
（2）自标识；
（3）树标识。
在这三个进程之后，整个体系在逻辑上形成了树状拓扑结构，每个节点都被赋予了一个节点号并都宣布节点阐明信息。总线的初始化进程如下：
（1）设备辨认：设备辨认可经过E2PROM来完结；
（2）分配I/O空间和Memory空间；
（3）装备PCI9054的DMA寄存器；
（4）对1394b链路层和物理层芯片进行装备。
因为1394b OHCI（Open Host Control Interface SpecificaTIon）协议是1394b串行总线链路层协议的一种完结方法。1394bOHCI协议规则1394b的等时传输和异步传输均为DMA方法，所以需求对PCI9054的DMA寄存器进行装备。PCI9054中有两个独立的通道选用DMA方法传输数据能够不受主机的干涉，一起选用突发方法传输数据能够进步数据的传输速率，一起也能够充分发挥PCI总线的功用。
体系上电后，一般需求进行设备的自举，帮忙主机完结设备辨认和设备身份的承认，设备的自举首要包含：初始化链路层寄存器；初始化装备ROM;判别电缆是否刺进；强制根节点；呼应根节点、读取装备ROM恳求直到根节点调用相应驱动程序完结设备辨认。图4所示为本体系的作业流程图。
设备自举完结今后，即可等候数据包的到来，依据数据包的类型，假如是异步数据包则进行相应的处理；假如是等时数据包则进行等时信道和带宽的恳求，恳求成功后则装备DMA寄存器以DMA方法进行等时数据的发送或等时数据的接纳，等时数据传输结束后开释其信道和带宽，这样完结一次数据的传输，接下来进行下一次数据的传输，如此循环完结整个数据的传输。
5 结束语
IEEE 1394b作为一种与渠道无关的技能，能够一起运用在MAC和PC中，本文研讨的首要内容是使用FPGA、DSP和PCI9054芯片完结1394b数据传输体系。现在国内基本上还停留在1394或1394a总线数据的传输上，本体系是在前人的根底上，完结1394b总线上的数据传输，一起本体系兼容1394a完结1394的传输，还能够将传输速率进步作为验证1394b协议的通用渠道，1394b能供给800 Mb/s或更高的传输速度，尽管市面上还没有1394b接口的光储产品呈现，但信任在不久之后也必然会呈现在用户眼前，无论是在视频传输仍是在计算机外设、网络互连等方而，都将有宽广的商场。
