Синонимы и дополнения стандарта 1ЕЕЕ1394

Одна и та же высокопроизводительная шина, рассматриваемая в данном разделе, имеет множество псевдонимов:

· IEEE 1394-1995 Standard for a High Performance Serial Bus — полное название документа, описывающего стандарт, действующий в настоящее время.

· FireWire — торговая марка реализации IEEE-1394 фирмой Apple Computer, Inc.

· Р1394 — название предварительной версии IEEE-1394 (до принятия в декабре 1995 г.).

· DigitalLink — торговая марка Sony Corporation, используемая применительно к реализации IEEE-1394 в цифровых камерах.

· MultiMedia Connection — имя, используемое в логотипе 1394 High Performance Serial Bus Trade Association (1394TA).

Поскольку фирма Apple разрабатывала концепцию FireWire еще с 1986 года, имя FireWire является самым распространенным синонимом IEEE 1394.

Кроме основного стандарта IEEE 1394-1995 имеется (и разрабатывается) его несколько модификаций, направленных на развитие и уточнение стандарта:

· 1394а рассматривается как чистовой документ, заполняющий некоторые пробелы исходного стандарта и имеющий небольшие изменения (например, ускоренная операция сброса на шине). Продуктам 1394а обеспечена обратная совместимость даже с первыми камкордерами Sony, выпущенными до принятия основного стандарта. Версия вводилась для повышения скорости до 800 Мбит/с и выше, высокоскоростные версии входят и в 1394Ь.

· 1394.1 определяет 4-проводный соединитель и устанавливает стандарт на шинные мосты. Мосты позволяют увеличить расстояние между устройствами (без них максимум — 4, 5 м), что критично для сетей, а также сегментировать изохронный график.

· 1394.2 предполагается как стандарт на соединение кластера станций со скоростью обмена 1 Гбит/с и выше, несовместимый с 1394. Этот стандарт имеет корни в стандарте IEEE 1596 SCI (Scalable Coherent Interface) для суперкомпьютеров и иногда называется «Serial Express» или «SCILite». Сигнальный интерфейс 1394.2 похож на FCAL (Fiber Channel Arbitrated Loop) и подразумевает кольцевую топологию, запрещаемую исходным стандартом 1394.

Сравнение FireWire и USB

Последовательные интерфейсы FireWire и USB, имея общие черты, являются существенно различными технологиями. Обе шины обеспечивают простое подключение достаточно большого числа устройств (127 для USB и 63 в одной шине для FireWire), допуская коммутации и включение/выключение устройств при работающей системе. Топология обеих шин достаточно близка. Хабы, требуемые для USB, входят в состав целевых устройств, и для пользователя их присутствие незаметно. Обе шины имеют линии питания устройств, правда, допустимая мощность для FireWire значительно выше. Обе шины полностью поддерживаются системой Plug and Play (автоматическое конфигурирование при включении и выключении) и снимают проблему дефицита адресов, каналов DMA и линий прерываний для подключения множества устройств. Главными различиями является пропускная способность и способ управления шиной.

USB ориентирована на периферийные устройства, подключаемые к PC. Ее изохронные передачи позволяют передавать только цифровые аудиосигналы. Все передачи управляются централизованно, и PC является необходимым управляющим узлом, находящимся в корне древовидной структуры шины. Соединение двух и более PC этой шиной не предусматривается.

FireWire ориентирована на интенсивный обмен между любыми подключенными к ней устройствами. Изохронный трафик позволяет по одной шине одновременно передавать как минимум два канала живого видео со стереозвуком. Шина не требует централизованного управления со стороны PC, которого может и не быть на шине. Возможно использование шины и для объединения нескольких PC и периферийных устройств в сеть.

2.7.2.11. Последовательная шина ACCESS.Bus и интерфейс I²C

Последовательная шина ACCESS.Bus (Accessory Bus), разработанная фирмой DEC, является шиной взаимодействия компьютера с его аксессуарами — например, монитором (канал VESA DDC), интеллектуальными источниками питания (Smart Battery) и т. п. Шина позволяет с использованием лишь двух сигнальных и двух питающих (12 В, 500 мА) проводов обеспечить подключение до 14 устройств ввода/вывода, длина шины может достигать 8 м. Аппаратной основой шины является интерфейс I²C, который характеризуется простотой реализации, но, по сравнению даже с USB, низкой производительностью. Над аппаратным протоколом I²C для шины ACCESS.Bus имеется базовый программный протокол, с которым взаимодействуют протоколы конкретных подключенных устройств. Вся эта конструкция обеспечивает возможность подключения и отключения устройств в процессе работы без перезагрузки операционной системы.

Интерфейс I²C, разработанный фирмой Philips, в PC появился недавно и используется как внутренняя вспомогательная шина системной платы для общения с энергонезависимой памятью идентификации установленных компонентов (модулей памяти DIMM). Шина отличается предельной простотой реализации — две сигнальные линии, манипуляции с которыми могут осуществляться программно-управляемым способом. По прямому назначению эту шину использует пока только BIOS при определении состава аппаратных средств, но использование перезаписываемой памяти конфигурирования открывает новые возможности и для привязки программного обеспечения к конкретной системе (точнее, установленному модулю), и для разрушительных действий вирусов. Способ программного доступа к шине пока не стандартизован, но при желании для конкретной системной платы его можно «вычислить», изучив документацию на чипсет.

Рис. 2.69. Протокол передачи данных I²C

Последовательный интерфейс I²C обеспечивает двунаправленную передачу данных между парой устройств, используя два сигнала: данные SDA (Serial Data) и синхронизация SCL (Serial Clock). В обмене участвуют два устройства — ведущее (master) и ведомое (slave). Каждое из этих устройств может выступать как в роли передатчика, помещающего на линию SDA информационные биты, так и приемника, в зависимости от типа обмена. Протокол обмена иллюстрирует рис. 2.69. Синхронизацию задает ведущее устройство — контроллер, линия данных — двунаправленная с выходом типа «открытый коллектор» — управляется обоими устройствами поочередно. Частота обмена (не обязательно постоянная) ограничена только сверху величиной в 100 кГц для стандартного режима и 400 кГц для скоростного (Fast mode), что позволяет легко организовать программно-управляемую реализацию контроллера интерфейса.

Начало любой операции — условие Start — инициируется переводом сигнала SDA из высокого в низкий при высоком уровне SCL. Завершается операция переводом сигнала SDA из низкого уровня в высокий при высоком уровне SCL — условие Stop. При передаче данных состояние линии SDA может изменяться только при низком уровне SCL, биты данных стробируются положительным перепадом SCL. Каждая посылка состоит из 8 бит данных, формируемых передатчиком (старший бит — MSB — передается первым), после чего передатчик на один такт освобождает линию данных для получения подтверждения. Приемник во время девятого такта формирует нулевой бит подтверждения АСК. После передачи бита подтверждения приемник при необходимости может задержать следующую посылку, удерживая линию SCL на низком уровне. Приемник также может замедлять передачу по шине на уровне приема каждого бита, удерживая SCL на низком уровне после его спада, сформированного передатчиком.

Каждое ведомое устройство имеет свой адрес, по умолчанию разрядность адреса составляет 7 бит. Адрес А[6: 0] передается ведущим устройством в битах [7: 1] первого байта, бит 0 содержит признак операции RW (RW=1 — чтение, RW=0 — запись). 7-битный адрес содержит две части: старшие 4 бита А[6: 3] несут информацию о типе устройства (например, для EEPROM — 1010), а младшие 3 бита А[0: 2] определяют номер устройства данного типа. Многие микросхемы с интерфейсом I²C имеют три адресных входа, коммутацией которых на логические уровни «единицы» и «нуля» и задается требуемый адрес. Некоторые значения полного адреса зарезервированы для специальных целей (табл. 2.45).

Общий вызов позволяет включившемуся устройству заявить о себе широковещательным способом. Байт START предназначен для привлечения внимания к интерфейсу, если в устройстве он организован программным (а не аппаратным) способом. До получения этого байта микроконтроллер устройства может не тратить своих вычислительных ресурсов на опрос состояния и управления сигналами интерфейса. При использовании 10-битной адресации биты [2: 1] содержат старшую часть адреса, а младшие 8 бит будут переданы в следующем байте, если признак RW=0.

Таблица 2.45. Специальные адреса I²C

Биты [7: 1]	Бит 0 (RW)	Назначение
0000 000		General call address — адрес общего вызова
0000 000		START - признак начала активного обмена
0000 001	X	Адрес устройства шины CBUS (для обеспечения совместимости)
0000 010	X	Адрес для устройств иных шин
0000 011	X	Резерв
0000 1ХХ	X	Резерв
1111 1ХХ	X	Резерв
1111 0ХХ	X	Признак 10-битной адресации

Адрес ведомого устройства и тип обращения задается контроллером при инициировании обмена. Операции обмена данными с памятью иллюстрирует рис. 2.70.

Выполнив условие Start, контроллер передает байт, содержащий адрес устройства и признак операции RW и ожидает подтверждения. При операции записи следующей посылкой от контроллера будет 8-битный адрес записываемой ячейки, а за ней байт данных (для микросхем объемом более 256 байт адрес ячейки посылается двумя байтами). Получив подтверждения, контроллер завершает цикл условием Stop, а адресованное устройство может начать свой внутренний цикл записи, во время которого оно не реагирует на сигналы интерфейса. Контроллер может проверить готовность устройства посылкой команды записи (байт адреса устройства) и анализом бита подтверждения, сразу после этого формируя условие Stop. Если устройство откликнулось битом подтверждения, значит, оно завершило внутренний цикл и готово к следующей операции, которая начнется по условию Start.

Рис.2.70. Операции обмена данными с памятью по интерфейсу I²C: SA[0: 21 — адрес устройства, DA[0: 7] —адрес данных, D[0: 7] —данные, W—признак записи (0), R—признак чтения (1)

Операция считывания инициируется так же, как и запись, но с признаком RW=1. Возможно чтение по заданному адресу, по текущему адресу или последовательное. Текущий адрес хранится во внутреннем счетчике ведомого устройства, он содержит увеличенный на единицу адрес ячейки, участвующей в последней операции.

Получив команду чтения, устройство дает бит подтверждения и посылает байт данных, соответствующий текущему адресу. Контроллер на него может ответить подтверждением, тогда устройство пошлет следующий байт (последовательное чтение). Если на принятый байт данных контроллер ответит условием Stop, операция чтения завершается (случай чтения по текущему адресу). Начальный адрес для считывания контроллер задает фиктивной операцией записи, в которой передается байт адреса устройства и байт адреса ячейки, а после подтверждения приема байта адреса снова формируется условие Start и передается адрес устройства, но уже с указанием на операцию чтения. Таким образом реализуется считывание произвольной ячейки (или последовательности ячеек).

Интерфейс позволяет контроллеру с помощью пары сигналов обращаться к любому из 8 однотипных устройств, подключенных к данной шине и имеющих уникальный адрес (рис. 2.71). При необходимости увеличения количества устройств возможно подключение дополнительных групп. При этом возможно как использование общего сигнала SCL и раздельных сигналов SDA (двунаправленных), так и общего сигнала SDA и раздельных однонаправленных сигналов SCL. Для обращения к одной из нескольких микросхем (или устройств), не имеющих выводов для задания собственного адреса, также применяют разделение линий SCL (или SDA).

Рис.2.71. Подключение устройств к контроллеруI²C

Протокол I²C позволяет использовать одну шину нескольким контроллерами, определяя коллизии (попытки одновременного доступа к шине со стороны двух и более контроллеров) и выполняя арбитраж. Эти функции реализуются достаточно просто: если два передатчика пытаются установить на линии SDA различные логические уровни сигналов, то «победит» тот, который установит низкий уровень. Передатчик следит за уровнями управляемых им сигналов и при обнаружении несоответствия (передает высокий уровень, а «видит» — низкий) отказывается от дальнейшей передачи. Согласно протоколу, устройство может инициировать обмен только при пассивном состоянии сигналов. Коллизия может возникнуть лишь при одновременной попытке начала обмена, но, как только конфликт будет обнаружен, «проигравший» передатчик отключится, а «победивший» продолжит работу.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 13 14 15 161718 Следующая ⇒