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1 引 言 隨著數字技術的進步與發展，對于數據傳輸的高速率性和時實性提出了很高的要求，IEEE1394協議的出現，很好地解決了該問題。IEEE1394又名FireWire，是一種高速串行總線，已經發展了IEEE1394b提供最高達3.2 Gb／s的速率，并將傳輸距離擴展到100 m。由此可以斷定1394必然成為未來的“標準”串行總線。 IEEE1394支持2類事務：等時傳輸和異步傳輸。 異步傳輸(asynchronous transactions)保證數據傳輸的正確性，但是不保證數據傳輸的時實性，主要用來傳輸控制信息和一些對數據的正確性要求很高的數據。一個異步傳輸由4部分組成：請求數據包、請求確認數據包、響應數據包和響應確認數據包。確認數據包是和請求數據包、響應數據包同步的，當請求數據包和響應數據包發送之后立即就是確認數據包。 異步傳輸不占據固定的帶寬，但能保證節點獲得時間上的公平訪問，每一個執行異步傳輸的節點都能在單一的間隔內準確地訪問總線。 等時傳輸(isochronous transactions)對于數據傳輸的時實性要求很高，而對于數據傳輸的正確性要求相對較低。等時傳輸通過一個與等時傳輸關聯的信道號碼確定設備，其以固定的時間間隔(125μs)發送數據，所以必須分配固定的總線帶寬，有著高于異步傳輸的優先級，等時傳輸可用的最大帶寬是整個帶寬的80％。 根據協議的結構可以將1394協議分成事務層、鏈路層、物理層、總線管理層。鏈路層和物理層目前已經由硬件芯片實現。本設計主要針對芯片的應用，因此對協議本身不做太多介紹和研究。 2 采集系統硬件設計 根據硬件的特點，設計了基于T1芯片組和FPGA的CCD相機采集系統。系統結構如圖1所示。 FPGA選用Altera公司的Cyclone系列器件EP1C6T144C8，可以為CCD相機提供工作所需的驅動時序，同時接收經過A／D轉換的CCD輸出圖像數據。 這里主要介紹1394接口的數據采集，FPGA內部的CCD驅動邏輯暫時不介紹。本設計用于大量的數據的傳輸，因此使用TSB12LV32的DM端口來輸入和輸出數據。FPGA與TSB12LV32的DM端口的邏輯電路如圖2所示。 FPGA內部采用異步FIFO解決CCD輸出數據頻率和TSB12LV32采集頻率不匹配的問題，寫時鐘由CCD輸出位同步信號提供，寫請求信號由FIFO的滿狀態共同控制；讀時鐘由TSB12LV32的DMCLK提供，讀請求信號由DMRW。當TSB12LV32開始傳輸數據時，在FIFO的滿狀態和TSB12LV32的DMDONE引腳控制下，由CCD輸出位同步信號將數據寫入FIFO；在DMWR的控制下，由DMCLK將FIFO中的數據由DM0～DM7引腳讀入TSB12LV32，連接如圖2所示。 2.1 MCU軟件設計 軟件的設計分為2部分：一個是在PC機上開發設備板的驅動程序；另一個是使用設備板上面使用MCU控制和配置PDI1394L40的軟件流程。單片的主要負責初始化各個CRF，設置TSB12LV32的工作模式，配置ROM發送ROM，分析包頭，構造包頭和數據包。配置ROM是設計的重點也是難點，將設備插入PC的1394端口，通過配置ROM，使得PC機識得設備。配置ROM的流程如圖3所示。 2.2 異步操作 異步發送“自動插入header的異步包發送”為例，介紹如何進行異步發送操作，其流程圖如圖4所示。 2.3 等時操作 等時接收的工作流程圖圖5所示。 3 驅動開發 采用Numega公司的DriverWorks工具開發驅動，該軟件對DDK中的函數進行很好的封裝。使用DriverWizard可以直接生成驅動程序源代碼的框架，只需對其做修改即可。 由于Windows已經提供了總線驅動程序和端口驅動程序，因此只需要開發功能驅動程序即可。DriverWorks將DDK下的1394請求包(IRB)封裝成KIrb類，并將總線驅動程序的功能封裝在K1394LowerDevice類中，對于等時傳輸和異步傳輸也有相應的類對其相應的DDK進行封裝。 1394WDM驅動程序使用IRB(請求包)和總線進行通信，IRB被發送到總線驅動，總線驅動將IRB在總線上執行。DriverWorks使用KIrb類迅速創建一個IRB，同時使用K1394LowerDevice：：SubmitIrb函數將IRB發送到總線驅動。 4 結語 經測試，該系統實現IEEE1394a的傳輸協議，實現了異步和同步傳輸。IEEE已經推出1394b標準，1394b的最高速度可以達到3.2 Gb/s，有效傳輸距離延長到100 m，而且有些公司已經開始推出1394b控制芯片。該系統不但實現了設備端與PC主機之間數據的高速傳輸，同時還為1394b傳輸系統的設計和實現提供了有效的鋪墊。 |
