Интерфейс IEEE 1394

Немного истории. 10 лет назад, на выставке IFA’95 в Берлине фирма Sony продемонстрировала первые промышленные модели цифровых видеокамер формата mini-DV. Это были камеры DCR-XV700 и DCR-XV1000 с выходным цифровым интерфейсом IEEE 1394 (FireWire) и новым для видеотехники 4-контактным разъемом DV Out. Уже в следующем году цифровые видеокамеры стали выпускаться и другими фирмами, в частности, появилась модель Panasonic NV-DS1, оснащенная двунаправленным интерфейсом DV In/Out и способная к цифровой записи как собственных съемок, так и аналоговых видеосигналов, поступающих на собственные разъемы Video и S-Video для композитного и раздельных видеосигналов.

С тех пор популярность интерфейса IEEE 1394, известного также как FireWire и i-Link, стала стремительно возрастать. Он стал обязательным для любой цифровой видеокамеры и поддерживается в большинстве современных ноутбуков.

А начиналось все гораздо раньше, когда Комитет по стандартам для микрокомпьютеров Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) решил объединить имеющиеся наработки по последовательной шине и создать быстродействующий универсальный интерфейс, обеспечивающий работу с мультимедийной информацией, накопителями, формирователями, визуализаторами и синтезаторами данных. Ведущим разработчиком такого интерфейса была фирма Apple, которая решила применять его в своих компьютерах под названием FireWire. В процессе выполнения этих работ организовался консорциум с участием компаний Compaq, Matsushita, Philips, Sony, Toshiba и др., в результате чего в конце 1995 года IEEE принял соответствующий стандарт под порядковым номером 1394. Любопытно, что в цифровых камерах Sony интерфейс IEEE 1394 появился под названием i-Link раньше этого события.

Что такое IEEE 1394? Это стандартная технология шины последовательной передачи данных для соединения компьютера с периферией. При этом обеспечиваются следующие преимущества:

· высокая скорость (100, 200, или 400 Мб/с для IEEE 1394a; 800 Мб/с для IEEE 1394b, в перспективе 1,6 и 3,2 Гб/с);

· поддержка “горячего” (Fire) подключения и отключения. Автоматическое распознавание присоединения и отсоединения аппаратуры и возможности делать это при работающем компьютере, т.е. даже тогда, когда шина работает в полном режиме;

· возможности общения аппаратуры с IEEE 1394 In/ Out между собой без компьютера. Широко применяется, например, для редактирования при прямой перезаписи информации с одной видеокамеры на другую;

· простота конфигурирования и широта возможностей . Шина позволяет подключать до 63 устройств без применения концентраторов. На одном устройстве может быть до 27 разъемов для подключения к компьютеру и другим устройствам. Шина поддерживает конфигурирование Plug&Play;

· использование кабелей малого диаметра и миниатюрных разъемов (4 или 6 контактов). Интересно, что разъем был заимствован у компьютерной игры Nintendo Gameboy, так как показал высокую износостойкость в условиях беспощадной эксплуатации;

· пакетная передача данных. Мультимедийные данные, например видеофильм, разбиваются на пакеты с интервалами между ними. Число пакетов определяется тем, какой длины фильм посылается, а в интервалах посылается служебная информация, например, «Стоп» или «Пуск».

· поддержка асинхронной и изохронной передачи данных. При асинхронной передаче получение каждого пакета данных проверяется, и, если он не получен или принят с повреждением, передача повторяется и ошибки исправляются;

· питание внешних устройств через кабель IEEE 1394.

Составляющие IEEE 1394. Функциональная схема интерфейса IEEE 1394 показана на рисунке 1. Здесь внизу находится физический уровень, на котором происходит перевод стыкуемых мультимедийных сигналов в компьютерные форматы или наоборот, с формированием, кодированием/декодированием и арбитражем, определяющим, в каком порядке устройства IEEE 1394, составляющие сеть, могут работать.

Рис. 1 Функциональная схема интерфейса IEEE 1394

На уровне обрабатываются и формируются пакеты данных, организуется их прием и передача. Этих уровней достаточно для изохронной передачи данных, когда контроль за передаваемой и получаемой информацией не ведется. При асинхронной передаче данных такой контроль производится на программном уровне обработке, где данные проверяются и отправляются потребителю, если ошибок не обнаружено. В противном случае процедуры на нижнем уровне повторяются до устранения ошибок. Физический уровень может содержать несколько разъемов FireWire, причем два любых устройства IEEE 1394 могут соединяться между собой “точка в точку”(point-to-point).

Как работает IEEE 1394? Процесс инициализации интерфейса начинается со сброса шины. При этом выясняется, один или несколько портов в системе имеется, и к каким из них подключены родительские и дочерние устройства. По этим данным строится дерево и определяется корневой узел сети.

Рис. 2. Дерево узлов IEEE 1394

Каждое из IEEE 1394-устройств получает идентификационный номер и данные, на каких скоростях могут работать его прямые соседи. Используется 64-битная прямая адресация (48 бит на узел и 16 для идентификации шины), позволяющая реализовать иерархическую адресацию для 63 узлов на 1023 шинах. По завершении инициализации начинает работать арбитраж, следящий за тем, чтобы работающие устройства друг другу не мешали. Поэтому устройство, готовое начать передачу, сначала посылает сигнал запроса своему родительскому устройству в дереве. Это устройство, получив запрос, формирует сигал запрета своим дочерним устройствам и передает запрос дальше, своему родительскому устройству и так далее, пока запрос не дойдет до корневого устройства. В свою очередь корневое устройство формирует сигнал, разрешающий передачу устройству, выигравшему арбитраж по времени, т.е. тому, запрос от которого получен первым. При этом устройство, проигравшее арбитраж, ждет, пока шина не освободится.

По сигналу разрешения начинается работа на уровне компоновки, где формируются пакеты данных по 512 байт с интервалами между ними и определяется их адресация. 160 бит в каждом пакете занимает заголовок, куда входит информация об отправителе и получателе пакетов, а также о циклическом коде CRC исправления ошибок. Передача данных начинается по получению ответа о готовности запрашиваемого устройства к приему информации.

В течении времени до 0,75 мс после отправки каждого пакета данных ожидается получение подтверждения об их получении в виде байтовой посылки. Далее следует интервал > 1 мс, разделяющий пакеты, и т. д.

Каждому устройству сети IEEE 1394 предоставляется возможность передавать данные один раз в течение каждого промежутка времени, распределяемого по всем узлам. Если этого времени оказывается недостаточно, передача завершается на следующих циклах. Так сделано для того, чтобы передача длинной информации одного из источников не могла блокировать работу остальных.

Изохронная передача данных применяется, например, в мультимедийных приложениях, когда приоритетом является минимум задержки на получение информации по сравнению с возможной потерей или ошибками какой-то ее части. В изохронном режиме данные передаются пакетами длительностью по 125 мс, т.е. чем выше скорость, тем больше данных может быть передано за это время. Пакеты следуют друг за другом, не ожидая байтов подтверждения получения. Для идентификации пакетов изохронной и асинхронной передачи промежуток между ними в первом случае короче, чем во втором. Это позволяет комбинировать и различать изохронные и асинхронные данные в каждом сеансе. На изохронные данные выделено до 85 % канала передачи, из которых устройство может занимать не более 65 %.

Интерфейсом IEEE1394 допускается одновременная передача информации на разных скоростях от разных устройств, причем способности их общения на какой-либо из скоростей определяются автоматически. Это делает интерфейс весьма дружественным, так как пользователю не нужно заботиться о правильности подключения устройств.

Кабели и разъемы. Для работы интерфейса на высоких скоростях потребовались кабели с временем распространения сигнала, не превосходящим допустимых пределов. Для IEEE 1394 это 144 нс, после чего принимается решение о недоступности адресуемого устройства. Устройство кабеля для IEEE 1394 поясняется рисунке 3.

Рис. 3. Разрез кабеля FireWire

Диаметр этого кабеля равен 6 мм, и он содержит три витые пары проводников диаметром 0,87 мм:, одна из которых типа 22 AWG предназначена для питания от 8 до 30 В внешней нагрузки до 1,5 А, а две другие - раздельно экранированные пары сигнальных проводов типа 28 AWG. Все проводники с изолирующим заполнением заключены в экранирующую фольгу и оболочку из поливинилхлорида. Таким образом, кабель имеет сложную конструкцию, и изготовить его самостоятельно вряд ли возможно.

Рис. 4. Разъемы IEEE 1394 (6 контактов)
А) блочный б) кабельный

На фотографиях разъемов IEEE 1394 (рис. 4), заимствованных у компьютерной игры Nintendo Gameboy, видно, что контакты здесь находятся в середине разъемов и по бокам защищены от доступа металлическим ободком и изолирующей прокладкой у кабельного разъема. Пара проводов, предназначенная для питания внешних устройств, например сканера, не требуется при работе с цифровыми видеокамерами, имеющими собственное питание.

Рис. 5. Кабель IEEE 1394 i-Link

Для такого применения IEEE 1394 разработаны однорядные 4-контактные разъемы и кабели, вид одного из которых, i-Link Sony, показан на фотографии (рис. 5). Длина этого кабеля 96 см.

IEEE 1394 a. Хотя шина FireWire оказалась очень удобной, работы по ее совершенствованию продолжаются. Так, 2000 году был утвержден стандарт IEEE 1394а с дополнениями, целесообразность которых выяснилась в процессе эксплуатации. В частности, введено время ожидания 1/3 секунды на сброс шины, пока не закончится переходной процесс установки надежного подсоединения или отсоединения устройства. Без этого иногда возникал не один, а целая серия сбросов шины по подключению нового устройства. Практика показала, что устройства IEEE 1394 могут быть несовместимыми, если пакеты в серии передаются с разной скоростью. По IEEE 1394а эта проблема решена добавлением сигнала скорости в каждый пакет, если скорость его передачи отличается от предыдущей. Предусмотрены также возможности программного отключения порта FireWire, включения аппаратуры и перевода ее в дежурный режим. Большое внимание разработчики уделили повышению эффективности шины за счет уменьшения общей длительности технологических промежутков, разделяющих пакеты записи. С этой целью по IEEE 1394а:

· Повторные байты подтверждения получения не ожидаются, после первого обнаружения такого байта передача продолжается без прерываний.

· Введена возможность неоднократного запроса на передачу одного устройства в одном цикле, если другим устройствам шина не нужна.

· Уменьшено время на сброс шины . По IEEE 1394 передающее устройство не обнаруживает сигнал сброса, пока не закончится передача текущего пакета данных. Поэтому сигнал сброса поддерживался в течение времени, большего, чем максимальное время передачи одного пакета. Если же сигнал сброса формируется по признаку выигрыша устройством арбитража, в этом нет необходимости, и по IEEE 1394a сброс шины выполняется по завершению передачи этого устройства.

· Предусмотрены возможности прикрепления пакетов информации к уже передающимся . За счет этого достигается экономия на времени арбитража.

IEEE 1394 b. Этот стандарт, первая версия которого принята в 2002 году, относится к последовательной шине с увеличенной до 800 Мб/с и 1,6 Гб/с пропускной способностью. В перспективе пропускная способность может возрасти и до 3,2 Гб/с. Основой интерфейса IEEE 1394b является кодирование 8В10В в соответствии с алгоритмами, применяемыми в оборудовании для гигабайтных сетей, и оптоволоконные линии связи. Введено также измерение времени отклика. Введение такого измерения позволило узнавать время поступления ответа и увеличить длину кабелей. По IEEE1394b она может достигать 100 метров, правда для этого должен применяться стеклянный оптоволоконный кабель. При использовании пластикового оптоволокна максимальная длина кабеля уменьшается до 50 метров, а пропускная способность до 200 Мб/с. Изменились и разъемы: теперь это 9-контактные двухрядные разъемы. Вид разъемов на кабельном переходнике 9↔4 контактов показан на рисунке 6.

Рис. 6. Кабельный переходник IEEE 1394

Этот переходник и ему аналогичный 9↔6 контактов обеспечивает кабельную совместимость шины IEEE 1394b с предшествующими версиями IEEE 1394. В новом стандарте предусмотрено два режима передачи данных: β-режим, когда общаются устройства, поддерживающие IEEE 1394b, и режим обратной совместимости, при котором возможно подключение к шине устройств IEEE 1394a и максимальная скорость автоматически уменьшается до 400 Мб/с.

Из других особенностей IEEE 1394b следует отметить новый способ арбитража. Если в предшествующих стандартах функцию арбитража выполняло корневое устройство, то теперь такую функцию выполняет любое устройство, постоянно посылающее сигналы запроса на передачу. Новый метод арбитража называется Bus Owner/Supervisor/Selector (BOSS). Его логическая схема показана на схеме, а принцип работы заключается в следующем.

Рис. 7. Арбитраж BOSS IEEE 1394b

Устройство, готовое к передаче данных, постоянно посылает сигналы запроса, но передача данных блокируется, пока на соответствующей шине присутствуют сигналы, передаваемые другим устройством. Как только последние прекращаются, по этой шине начинают передаваться сигналы ждущего устройства, в свою очередь блокирующего режимы передачи других устройств. Очевидно, что для работы системы арбитража BOSS шина данных должна быть двунаправленной. Поэтому такой арбитраж работает только в среде IEEE 1394b. Если в нее входит хотя бы одно другое устройство, для арбитража применяется ранее рассмотренный метод.

USB 2.0 и IEEE 1394а. Все современные компьютеры оснащены портами USB 2.0, которые являются быстродействующей версией получивших массовое распространение портов USB 1.1. Основная сфера применения USB 2.0 осталась прежней. Это подключение периферийных устройств типа мышек, цифровых фотокамер, картридеров и других устройств, не требующих гарантированно постоянной пропускной способности. USB 2.0 как и USB 1.1 использует 4-контактные разъемы, полностью совместимые между собой. Единственное отличие в подключении USB 2.0 и USB 1.1 заключается в том, что новый стандарт требует экранированных кабелей. Теоретическая скорость по USB 2.0 составляет 480 Мб/с, максимальная передаваемая мощность на питание внешних устройств - 2,5 Вт. Общение устройств стандарта USB 2.0 происходит по схеме Master/Slave, т. е. все потоки данных управляются компьютером, что замедляет работу интерфейса. Длина кабеля для соединения двух устройств по шине USB 2.0 не должна превышать 5 метров. Преимуществами USB 2.0 является большая распространенность, совместимость с USB 1.1 и дешевизна.

С продвижением USB 2.0 на рынке стали появляться устройства, например, внешние жесткие диски со сдвоенным интерфейсом или одни и те же модели с разными интерфейсами. Казалось бы, по USB 2.0 они должны работать быстрее, чем по IEEE 1394a, но на практике, при прочих равных условиях производительность по FireWire 400 получается лучше, причем почти без проблем с “горячим” подключением. Вероятно, новая версия USB будет работать стабильней, но IEEE 1394a к тому времени несколько устареет и будет заменяться на IEEE 1394b. Кроме того, архитектура USB 2.0 по гибкости несопоставима с IEEE 1394, особенно при работе с мультимедийной аппаратурой.

Таким образом, шина USB 2.0 эффективна для компьютерной периферии, низкоскоростной и со средними требованиями к пропускной способности. Она дешева и достаточно производительна для большинства задач. Шина FireWire гораздо гибче и отлично подходит для работы с мультимедиа. Цифровые видеокамеры и телевизоры, DVD-проигрыватели и игровые приставки - все это при наличии портов FireWire легко соединить между собой, причем не обязательно вокруг компьютера.

FireWire - компьютерный лексикон обогатился именно таким термином благодаря развитию информационных технологий в середине 90-х гг.. И наверняка это название не ускользнуло от внимания ни одного пользователя, не говоря уже о компьютерных специалистах. В чем же причина большой популярности, которой пользовалась эта технология, и что она представляет собой сегодня?

Стандарт FireWire появился на свет в качестве версии стандарта высокоскоростной последовательной шины IEEE 1394, предназначенной для подключения периферийных устройств к персональному компьютеру. Автором данной реализации являлась небезызвестная компания Apple. Основным преимуществом FireWire являлось то, что она обеспечивала подключение до 63 устройств и передачу данных со скоростью до 400 Мбит/c. По сути, стандарт IEEE 1394 является описанием последовательной шины, а также средств, обеспечивающих соединение между одним или большим количеством периферийных устройств и процессором компьютера.

Устройства, оснащенные FireWire, а также другими реализациями IEEE 1394, обладают следующими особенностями:

• Порт с простым разъемом, расположенным на задней панели компьютера и на периферийных устройствах различных типов.
• Возможность простым путем объединять устройства в цепочки различными способами без использования терминаторов.
• Использование тонкого последовательного кабеля, выгодно отличающегося от толстого параллельного кабеля параллельного порта.
• Высокая скорость передачи данных, позволяющая иметь дело с мультимедийными приложениями (200 Мбит/c и выше).
• Возможность горячего подключения и отключения устройств.
• Возможность соединения напрямую нескольких устройств без подключения их к компьютеру.
• Обеспечение питания по шине.

Первоначально предполагалось, что различные реализации IEEE 1394 станут заменой для всех параллельных и последовательных интерфейсов, таких, как , последовательный порт COM () и внешний SCSI.

Принцип работы интерфейса

Существуют два уровня, на котором работает интерфейс FireWire, один из которых представляет собой шину внутри компьютера, а другой предназначен для обеспечения соединения между компьютером и устройством при помощи последовательного кабеля. Первые версии стандарта обеспечивали для внутренней шины скорость передачи данных в 12.5, 25 и 50 Мбит/c, а интерфейс кабеля при этом поддерживал скорости в 100, 200 и 400 Мбит/c. При работе IEEE 1394 способен переключаться на любую из доступных скоростей при возникновении необходимости.

Функции внутренней последовательной шины заключаются также в обеспечении общего использования пространства памяти подключенными к ней устройствами. Каждое устройство может использовать 64-битные адреса, что обеспечивает гибкость при конфигурировании устройств в цепочках и организацию деревьев устройств, подключенных к одному разъему.

IEEE 1394 обеспечивает два типа передачи данных – асинхронный и изохронный. Асинхронный способ больше подходит для традиционных приложений, которые загружают данные и затем их сохраняют. При этом способе инициализируется передача данных, которая затем может быть прервана после того, как в буфере окажется необходимое количество данных. Изохронный метод поддерживает постоянную заранее установленную скорость передачи данных. Для мультимедиа-приложений данный способ уменьшает потребность в использовании буферизации и облегчает вывод непрерывного контента.

Также в стандарте IEEE 1394 содержится требование к максимальной длине кабеля, который может соединять два устройства в цепочке – 4,5 м. В том случае, если в цепь подключено несколько устройств, то расстояние между компьютером и самым дальним элементом подобной цепочки может быть гораздо большим.

История и настоящее технологии

Со времени появления интерфейса было разработано несколько версий IEEE 1394. В самой последней версии, S3200, скорость передачи данных достигла уровня в 3,2 Гбит/c. Однако данная технология так и не стала стандартной для мира персональных компьютеров, и тому было несколько причин.

На момент своего появления технология IEEE 1394 считалась гораздо более многообещающей, чем похожая технология USB, которая в своей ранней версии могла поддерживать скорость передачи данных всего лишь до 12 Мбит/c. Однако в том, что последняя в итоге оказалась более распространенной, сыграла свою роль более высокая стоимость устройств, поддерживающих FireWire. Недостатком FireWire также является слабая совместимость между различными версиями стандарта, которая выражается в частности в том, что порт для старых версий интерфейса имеет разъем, отличающийся от разъема порта для новых версий.

Кроме того, широкому распространению технологии помешала лицензионная политика фирмы Apple, ограничивающая продажи устройств, оснащенных ею. В настоящее время большинство современных материнских плат ПК уже не имеет в своем составе порт FireWire, и данная шина используется лишь в некоторых специализированных системах топ-уровня.

Заключение

Несмотря на высокую производительность и гибкие возможности конфигурирования, порт IEEE 1394 так и не стал универсальным портом для подключения скоростных устройств. Тем не менее, до сих пор существует немало материнских плат, которые оснащены разъемами для подключения устройств FireWire, а также периферийных устройств, поддерживающих данную технологию.

Следовало бы начать с перечисления правил, которым нужно следовать при захвате видео с цифровой видеокамеры. Но все гораздо проще! Правило одно — захват производится только по интерфейсу IEEE 1394 (он же FireWire , он же iLink ). За путаницу в названиях можно поблагодарить пиар-технологов компаний, пытавшихся в свое время перетянуть одеяло на себя, «застолбив» за фирмой свое, собственное имя стандарта. К великой радости новичков, данный интерфейс все чаще называют с виду безликим IEEE 1394 , и все реже мелькают сбивающие с толку «фирменные» наименования.

Возможно, кто-то спросит: а как же порт USB? С какой целью производитель добавил в камеру еще и этот интерфейс? А предназначен он всего лишь для копирования цифровых фото с карты памяти, редкая камера теперь не обладает возможностью делать цифровые снимки. Если же у кого-то из читателей «знакомый недавно слил видео по USB», совет один: осторожно поинтересуйтесь, уж не на мобильном ли своем телефоне ваш знакомый просматривает такое видео?

И все же, «справедливости ради и порядка для»: USB и карты памяти используются не только ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО для фотографий. Дело в том, что некоторые модели камер всё же позволяют при помощи фирменных утилит захватывать DV-видео по USB2.0, хотя правильным назвать этот способ можно с большой с натяжкой.

В любой цифровой видеокамере присутствует гнездо, внешне напоминающее порт mini-USB, однако оно имеет меньшие размеры и часто обозначается буквами DV и рядышком i . Тем, у кого есть не очень старый ноутбук, не приходится задумываться — скорее всего в нем уже есть встроенный порт IEEE 1394, а в комплекте с таким ноутбуком имеется и шнур. Только подключай! Но что же делать владельцам стандартных коробок из магазина, называемых «домашний компьютер»? Редко у кого из них на материнской плате присутствует такой порт. Да и при покупке компьютера, конечно же, не задумывались о возможности обработки видео. Решение — на рисунке. Стандартная PCI плата IEEE-1394 и шнур к ней, производитель себя не называет (видимо, из скромности).

С виду — сама невзрачность, да и стоимость такого добра нынче около $10-15. Но это — все, что требуется для «правильного» перегона цифрового видео на жесткий диск компьютера для дальнейшей обработки. Если вы, конечно, запаслись необходимой программой. Впрочем, дальнейшие искания убедят вас, что пресловутый захват вполне можно производить и с помощью «программ-комбайнов», а то и вовсе с помощью встроенного в Windows XP хоть и примитивного, но видеоредактора, называемого Windows Movie Maker .

Итак, распечатывайте эту фотографию и — в ближайшую лавку компьютерных комплектующих! Пусть вас не смущает цена, ведь не секрет, что за одну лишь яркую наклейку с именем известного производителя подчас просят втрое против noname-изделия. Как правило, платы и кабели «врассыпуху» от неизвестных производителей работают ничуть не хуже тех, что продаются в красочных коробках. Если же хотите прежде услышать мнения других людей, прочтите соответствующее в форуме.

И, наконец, последний совет (если вы еще не ушли в магазин). Захватите с собой вашу видеокамеру. Дело в том, что производители встраивают в камеры разные типы портов IEEE 1394: 4 или 6-пиновые. Соответственно, в продаже могут быть и разные платы, разные кабели. Попросите продавца подобрать вам такую плату и такой кабель, которые подходят друг к другу, и, разумеется, к вашей камере.

Остается лишь вставить плату в PCI-слот компьютера (в Windows XP драйверы установятся автоматически), и подключить камеру. Имейте в виду: чтобы ваша камера опозналась системой как цифровое видеоустройство, она должна быть включенной и находиться в режиме Play, при этом те камеры, где есть переключатель режимов Video/Memory, должны быть включены в режим Video. В процессе установки драйверов могут быть затребованы необходимые файлы, находящиеся на диске с драйверами к вашей камере.

Если вы подключили все как полагается, в Диспетчере устройств появятся два новых пункта:

А в трее рядом с часами появится значок, обозначающий готовое к работе цифровое видеоустройство:

Теперь ваша камера может работать в связке с компьютером как DV-камкордер, подчиняясь командам управляющей программы. Об этих программах читайте в соответствующем разделе Путеводителя .

IEEE 1394

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) - последовательная высокоскоростная шина , предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.

Различные компании продвигают стандарт под своими торговыми марками:

• Apple - FireWire
• Sony - i.LINK
• Yamaha - mLAN
• - Lynx
• Creative - SB1394

История

• в 1986 году членами Комитета по Стандартам Микрокомпьютеров (Microcomputer Standards Committee) принято решение объединить существовавшие в то время различные варианты последовательной шины (Serial Bus)
• в 1992 году разработкой интерфейса занялась Apple
• в 1995 году принят стандарт IEEE 1394

Преимущества

• Горячее подключение - возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера
• Различная скорость передачи данных - 100, 200 и 400 Мбит/с в стандарте IEEE 1394/1394a, дополнительно 800 и 1600 Мбит/с в стандарте IEEE 1394b и 3200 Мбит/с в спецификации S3200.
• Гибкая топология - равноправие устройств, допускающее различные конфигурации (возможность «общения» устройств без компьютера)
• Высокая скорость - возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени
• Поддержка изохронного трафика
• Поддержка атомарных операций - сравнение/обмен, атомарное увеличение (операции семейства LOCK - compare/swap, fetch/add и т. д.).
• Открытая архитектура - отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения
• Наличие питания прямо на шине (маломощные устройства могут обходиться без собственных блоков питания). До полутора ампер и напряжение от 8 до 40 вольт.
• Подключение до 63 устройств.

Шина IEEE 1394 может использоваться для:

• Создания компьютерной сети .
• Подключения аудио и видео мультимедийных устройств.
• Подключения принтеров и сканеров .
• Подключения жёстких дисков , массивов RAID .

Основные сведения

Кабель представляет собой 2 витые пары - А и B, распаянные как A к B, а на другой стороне кабеля как B к A. Также возможен необязательный проводник питания.

Устройство может иметь до 4 портов (разъёмов). В одной топологии может быть до 64 устройств. Максимальная длина пути в топологии - 16. Топология древовидная, замкнутые петли не допускаются.

При присоединении и отсоединении устройства происходит сброс шины, после которого устройства самостоятельно выбирают из себя главное, пытаясь взвалить это «главенство» на соседа. После определения главного устройства становится ясна логическая направленность каждого отрезка кабеля - к главному или же от главного. После этого возможна раздача номеров устройствам. После раздачи номеров возможно исполнение обращений к устройствам.

Во время раздачи номеров по шине идет трафик пакетов, каждый из которых содержит в себе количество портов на устройстве, а также ориентацию каждого порта - не подключен/к главному/от главного, а также максимальную скорость каждой связи (2 порта и отрезок кабеля). Контроллер 1394 принимает эти пакеты, после чего стек драйверов строит карту топологии (связей между устройствами) и скоростей (наихудшая скорость на пути от контроллера до устройства).

Операции шины делятся на асинхронные и изохронные.

Асинхронные операции - это запись/чтение 32-битного слова, блока слов, а также атомарные операции. Асинхронные операции используют 24-битные адреса в пределах каждого устройства и 16-битные номера устройств (поддержка межшинных мостов). Некоторые адреса зарезервированы под главнейшие управляющие регистры устройств. Асинхронные операции поддерживают двухфазное исполнение - запрос, промежуточный ответ, потом позже окончательный ответ.

Изохронные операции - это передача пакетов данных в ритме, строго приуроченном к ритму 8 КГц, задаваемому ведущим устройством шины путем инициации транзакций «запись в регистр текущего времени». Вместо адресов в изохронном трафике используются номера каналов от 0 до 31. Подтверждений не предусмотрено, изохронные операции есть одностороннее вещание.

Изохронные операции требует выделения изохронных ресурсов - номера канала и полосы пропускания. Это делается атомарной асинхронной транзакцией на некие стандартные адреса одного из устройств шины, избранного как «менеджер изохронных ресурсов».

Помимо кабельной реализации шины, в стандарте описана и наплатная (реализации неизвестны).

Использование

Сеть поверх 1394

Около 1998 г. содружество компаний, в том числе Microsoft, развивали идею обязательности 1394 для любого компьютера и использования 1394 внутри корпуса, а не только вне него. Существовали даже карты контроллеров с одним из разъемов, направленным внутрь корпуса. Также существовала идея Device Bay, то есть отсека для устройства со встроенным в отсек разъемом 1394 и поддержкой горячей замены.

Все это прослеживается в материалах Microsoft той поры, предназначенных для разработчиков компьютеров. Можно сделать вывод, что 1394 предлагали как замену ATA, то есть на роль, ныне выполняемую SATA.

Все эти идеи быстро кончились провалом, одна из главных причин - лицензионная политика Apple, требующего выплат за каждый чип контроллера.

MiniDV видеокамеры

Исторически первое использование шины. Используется и по сей день как средство захвата фильмов с MiniDV в файлы. Возможен и захват с камеры на камеру.

Видеосигнал, идущий по 1394, идет практически в том же формате, что и хранится на видеоленте. Это упрощает камеру, снижая требования к ней по наличию памяти.

Использование 1394 c miniDV положило конец проприетарным платам видеозахвата.

Отладчики

Интересным свойством контроллеров 1394 является способность читать и писать произвольные адреса памяти со стороны шины без использования процессора и ПО. Это проистекает из богатого набора асинхронных транзакций 1394, а также из ее структуры адресации.

Эта возможность чтения и редактирования памяти через 1394 без помощи процессора послужила причиной использования 1394 в двухмашинном отладчике ядра Windows - WinDbg. Такое использование существенно быстрее последовательного порта, но требует ОС не ниже Windows XP с обеих сторон. Также возможность используется в отладчиках для других ОС, например firescope для linux.

Организация устройств IEEE 1394

Устройства IEEE 1394 организованы по трехуровневой схеме - Transaction, Link и Physical, соответствующие трем нижним уровням модели OSI .

Transaction Layer - маршрутизация потоков данных с поддержкой асинхронного протокола записи-чтения.

Link Layer - формирует пакеты данных и обеспечивает их доставку.

Physical Layer - преобразование цифровой информации в аналоговую для передачи и наоборот, контроль уровня сигнала на шине, управление доступом к шине.

IEEE 1394a

В 2000 году был утверждён стандарт IEEE 1394а. Был проведён ряд усовершенствований, что повысило совместимость устройств.

Было введено время ожидания 1/3 секунды на сброс шины, пока не закончится переходный процесс установки надёжного подсоединения или отсоединения устройства.

IEEE 1394b

IEEE 1394c

Появившийся в 2006 году стандарт 1394c позволяет использовать кабель Cat 5e от Ethernet . Возможно использовать параллельно с Gigabit Ethernet , то есть использовать две логические и друг от друга не зависящие сети на одном кабеле. Максимальная заявленная длина - 100 м, Максимальная скорость соответствует S800 - 800 Мбит/с.

Разъёмы

Существуют четыре (до IEEE 1394c - три) вида разъёмов для FireWire:

• 4pin (IEEE 1394a без питания) стоит на ноутбуках и видеокамерах. Витая пара (два контакта) для передачи сигнала (информации) и вторая витая пара (др. два контакта) - для приема.
• 6pin (IEEE 1394a). Дополнительно два провода для питания.
• 9pin (IEEE 1394b). Дополнительно два контакта для экранов витых пар (приёма и передачи информации). И еще один контакт - резерв.
• RJ-45 (IEEE 1394c).

См. также

Примечания

Ссылки

• Интерфейс IEEE 1394 По материалам курса Kramer AV Academy - Архив журнала «625» № 7/2005 картинки, грамотно показаны как функциональные схемы, дерево узлов, схемы арбитража, так и разрез кабеля и смысл переходников.

• 1394 Trade Association (англ.)
• Рабочая группа IEEE p1394c (англ.)

Нашел разъем IEEE 1394 :). На протяжении многих лет я даже не задумывался о том, для чего он нужен. Большинство других пользователей, я уверен, что даже при наличии этого разъема, никогда не обращали на него внимания. А ведь в быту этот разъем очень полезен.

Последовательная высокоскоростная шина IEEE 1394 (FireWire , i-Link ) предназначена для обмена цифровой информацией между каким либо электронным устройством и компьютером.

Чаще этот обмен осуществляется между кассетной видеокамерой и ПК . Другими словами этот разъем поможет перевести данные с miniDV-кассеты в ваш компьютер. Такие разъемы бывают не только на ноутбуках но и на стационарных компьютерах. Поэтому перед тем как задуматься о покупке платы с данным разъемом нужно тщательно просмотреть ваш ПК на наличие данного разъема. У меня вот как оказалось на ноутбуке есть такой разъем.
Я думаю что не у меня одного дома завалялась какая нибудь кассетная видеокамера и кассеты к ней, с интересным видео:)
Обычно подобное копирование кассеты занимает ровно столько по времени, сколько на ней есть. То есть к примеру на кассете есть видео продолжительностью 40 минут, вот примерно столько и будет копироваться данная информация на компьютер.
Кроме самого разъема, камеры и кассеты, вам так же понадобится кабель, с одной стороны которого шестиконтактный разъем, а на другом - четырехконтактный. Такой кабель нужен для подключения камеры к плате на стационарном компьютере. Если же вы хотите подключить камеру к ноутбуку то здесь разъемы на обеих устройствах совершенно одинаковые — 4х4 pin.

Если покупать плату для стационарного компьютера то есть риск того, что будет конфликт оборудования. Потому как подобный разъем существует в некоторых звуковых картах. Проблема решается простой заменой карты с IEEE 1394 одного производителя, на такую же карту другого производителя.
При подключении камеры, ее рекомендуется выключить. После того как вы соединили кабелем камеру и компьютер, нужно будет установить драйвера если они отсутствуют и запустить программное обеспечение которое и позволит управлять процессом оцифровки. Во многих операционных системах программное обеспечение как и драйвера установлены по умолчанию. Поэтому возможно вам осталось купить лишь провод для подключения камеры к компьютеру. В замен стандартному, есть стороннее программное обеспечение, которое парой обладает гораздо более функциональными возможностями.

Технические подробности

Уже почти 20 лет назад, фирма Sony показала свои первые промышленные модели mini-DV видеокамер DCR-XV700 и DCR-XV1000, и именно в них можно было встретить интерфейс IEEE 1394. После этого разъем стал своего рода стандартом для любой видеокамеры. Конечно разработан интерфейс был гораздо раньше.
Изначально высокоскоростной последовательный интерфейс IEEE 1394 разрабатывался компанией Apple как скоростной вариант SCSI. Чуть позже в Apple решили открыть стандарт и призвать к сотрудничеству заинтересованные фирмы. В следствии чего в 1990 году вышло техническое описание этой шины в виде стандарта IEEE 1394, который расшифровывается как Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394(стандарт института инженеров по электротехнике и электронике 1394) .
Скорость передачи данных — 100, 200, 400 Мбит/c, при этом длина провода должна не превышать 4,5 метра. Максимальное количество устройств — 63. IEEE 1394 похож на USB тем, что может без выключения переконфигурировать аппаратные средства компьютера.
Чуть выше я говорил о том что существует несколько видов кабелей(проводов) и разъемов:

• шестиконтактный разъем IEEE 1394, позволяет не только передавать данные но и подавать на подключаемое устройство питание, общий ток при этом не более 1,5А, а напряжение от 8 до 40 вольт. Именно поэтому, выше я рекомендовал отключать устройство при подключении к ПК.
• четырехконтактный разъем IEEE 1394, дает возможность только передавать данные, при это нужно не забыть позаботиться о внешнем источнике питания

Разные компании называют этот стандарт по разному:

• Apple - FireWire
• Sony - i.LINK
• Yamaha - mLAN
• TI - Lynx
• Creative - SB1394

Поэтому можно встретить различные описания этого разъема в интернете. Но все они работают под единым стандартом IEEE 1394.
Существуют различные вариации данного стандарта, в следствии чего варьируется и скорость передачи данных:

• IEEE 1394/1394a — 100, 200 и 400 Мбит/с
• IEEE 1394b — 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с
• S3200 — 100, 200, 400, 800, 1600 и 3200 Мбит/с

Высокая скорость интерфейса передачи данных позволяет обрабатывать различные мультимедийные данные в реальном времени.
Устройства не требующие большой мощности для питания, могут использоваться с интерфейсом без дополнительного блока питания. И это возможно благодаря питанию на самой шине.
Горячее подключение - возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера.
Из за гибкой топологии, устройства достаточно равноправны и могут подключаться друг к другу, даже без помощи компьютера.
Топология IEEE-1394 позволяет как древовидную, так и цепочечную архитектуру, а также комбинацию из того и другого. По стандарту, разделить шину архитектурно, можно двумя основными блоками — контроллер(контроллеры) и кабельная часть. Из за того что контроллер может быть не один, часть с контроллерами часто называют объединительной(backplane). Адрес узла на «дереве» 16-ти разрядный, что позволяет адресовать до 64К узлов. По 16 конечных устройств на каждый узел. К одному мосту шины (bridge) на backplane панели может быть подключено до 63 узлов. Так как под идентификатор номера шины (моста) отведено 10 разрядов, то общее количество узлов и составляет 64K.
Стандарт разрешат подключение до 27 устройств, но каждый узел может подключить 3 устройства. ID (физический адрес) назначается устройству при: горячее подключение устройства к шине, общий сброс шины, подача питания на контроллер шины и подключенного устройства. Адреса выдаются в порядке обнаружения устройства. Переключение перемычек как на HDD при этом не требуется. Если применять размножители и репитеры то можно выстроить достаточно сложную топологию IEEE 1394 . В большинстве случаев такая сложная топология попросту не нужна.
IEEE 1394 может использоваться как для создания компьютерной сети, так и для подключения различных мультимедийных(аудио,видео) устройств. Можно даже подключить принтер или сканер к примеру. На самом деле вариантов гораздо больше. Но так вышло что наибольшую популярность получил данный способ подключения, именно при подключении видеокамер. Об этом я говорил выше.
Теоретически длина кабеля может достигать 224 метра. Стандарт говорит о следующих цифрах:

• IEEE 1394a — 4.5 м
• IEEE 1394b — 100 м

Главной особенностью данного интерфейса является — гарантированная полоса пропуская. Что очень важно при работе с аудио и видеоматериалом. То есть не зависимо от подключенных устройств и их нагрузки на шину, всегда можно организовать так называемый «коридор» между компьютером и видеокамерой.
Кабель представляет из себя следующее: экранированная оболочка, 2 витые пары для передачи сигналов шины и 2 провода питания. Разъемы IEEE 1394 можно разделить на два типа. Первый тип отдает питание устройству(6-и контактный разъем), а второй соответственно не отдает(4-х контактный разъем).
При составлении материлов брал информацию от сюда: