IEEE1394介面基礎知識

什麼叫IEEE1394/火線介面

IEEE1394介面是蘋果公司開發的串列標準，中文譯名為火線介面（firewire）,支持外設熱插拔，可為外設提供電源，省去了外設自帶的電源，能連接多個不同設備，支持同步數據傳輸。



IEEE1394分為兩種傳輸方式：Backplane模式和Cable模式。Backplane模式最小的速率也比USB1.1最高速率高，分別為12.5 Mbps 、25 Mbps 、50 Mbps，可以用於多數的高帶寬應用。Cable模式是速度非常快的模式，分為100 Mbps 、200 Mbps 和400 Mbps幾種，在200Mbps下可以傳輸不經壓縮的高質量數據電影。



作為高性能的快速通訊介面，它尤其受到專業掃描儀廠商的青睞。不過，對IEEE1394規範，蘋果公司採用收費授權的方式，也就是使用IEEE1394規範的產品都必須向其支付一筆使用費。IEEEl394介面雖然是具有里程碑意義的變革，但是目前由於其較昂貴的價格還很難在家庭用戶中普及。所以，採用IEEE1394介面的掃描儀的價格比使用USB介面掃描儀高許多。



1394b 是 1394技術的升級版本，是僅有的專門針對多媒體--視頻、音頻、控制及計算機而設計的家庭網路標準。它通過低成本、安全的 CAT5 （五類）實現了高性能家庭網路。1394a自1995年就開始提供產品，1394b 是1394a 技術的向下兼容性擴展。1394b能提供800 Mbps/s或更高的傳輸速度，雖然市面上還沒有1394b介面的光儲產品出現，但相信在不久之後也必然會出現在用戶眼前。



相比於USB介面，早期在USB1.1時代，1394a介面在速度上佔據了很大的優勢，在USB2.0推出后，1394a介面在速度上的優勢不再那麼明顯。同時現在絕對多數主流的計算機並沒有配置1394介面，要使用必須要購買相關的介面卡，增加額外的開支。目前單純1394介面的外置式光儲基本很少，大多都是同時帶有1394和USB介面的多介面產品，使用更為靈活方便



IEEE1394介面 - IEEE1394特性

前置IEEE1394介面是指該機箱前面板上是否具有IEEE1394擴展介面。隨著數碼家電產品的普及，橫跨PC及家電產品平台的IEEE1394介面的使用也越來越多,IEEE1394介面IEEE 1394通常在數碼攝像機等外部設備，和各種網路設備使用。它常被稱之為Firewire（Apple蘋果的名稱），和i.Link（sony的名稱）。目前，800Mbps IEEE 1394匯流排（也可以稱之為Firewire-800）正在逐漸取代400Mbps IEEE 1394匯流排。6-PIN介面包含4條信號線和2條電源線，不需要額外供電，而4-PIN介面只有信號線。Firewire-800介面增加一面針腳，使用9-PIN聯接線。前置IEEE1394介面為越來越多的IEEE1394外部設備提供了很好的易用性。例如IEEE1394高速外置式硬碟、數碼相機、攝影機等等。但是在目前，IEEE1394介面在PC平台上的普及程度還遠遠不及USB介面，因此具有前置IEEE1394介面的機箱產品現在也並不是太多。 前置IEEE1394介面同樣也要使用機箱所附帶的連接線連接到主板上所相應的前置IEEE1394介面才能使用。當然，前提是主板提供了IEEE1394介面功能。在連接前置IEEE1394介面時一定要事先仔細閱讀主板說明書和機箱說明書中與其相關的內容，千萬不可將連線接錯，不然會造成IEEE1394設備或主板的損壞。



火線的標準於1987年完成並制定，一直到1995年，才被IEEE委員會（美國電氣和電子工程師學會）定為IEEE1394-1995技術規範。其實1394並不是與火線的技術有關，而是因為在制定這個串列介面標準之前，IEEE已經制定了1393個標準，因此將1394這個序號給了它，全稱為IEEE1394，簡稱1394。早期的IEEE1394-1995中還有一些模糊的定義，後來又出了一份補充文件P1394a，用以澄清疑點、更正錯誤並添加了一些功能。後來還通過P1394b討論增加新功能的介面標準。作為一個工作組標準，P1394b是一個高傳輸率與長距離版本的IEEE1394，它的單通道帶寬為800Mb/s。在這一方案中，一個重要的特性是，在不同的傳輸距離與傳輸速率下可以使用不同的傳輸媒介。



IEEE1394標準是一個串列介面，但它能像並聯SCSI介面一樣提供同樣的服務，而其成本低廉。它的特點是傳輸速度快，現在確定為400Mb/s，以後可望提高到800Mb/s、1.6Gb/s、3.2Gb/s。所以傳送數字圖像信號也不會有問題。目前1394電纜標準規定了3種信號速率90.304、196.608和393.216Mb/s，簡稱為S100、S200和S400。更高的速率正在發展之中。



IEEE1394介面有6針和4針兩種類型，也就是常說的大口和小口。6角形的介面為6針，小型四角形介面則為4針。最早蘋果公司開發的IEEE1394介面是6針的，後來，SONY公司看中了它數據傳輸速率快的特點，將早期的6針介面進行改良，重新設計成為現在大家所常見的4針介面，並且命名為iLINK。這種連接器如果要與標準的6導線線纜連接的話，需要使用轉換器



總體上說，IEEE-1394具有以下特點：



(1)高速率

IEEE 1394a中規定速率為100、200、400Mbps，IEEE1394b中規定速率800、1600、3200 Mbps。目前已達到的800Mbps速率，可以輕鬆實現對未經壓縮的原始視頻數據進行實時傳輸。FireWire（火線）這個名稱來源於它令人瞠目結舌的傳輸速度。目前通常的物理流LSI速度通常是200Mbps，而大部分情況下實際傳輸的數據都是經過壓縮處理的，並不是直接傳輸原始視頻數據，因此說200Mbps已經基本能夠滿足實際需要的速度。但對多路數字視頻信號傳輸來說,傳輸速率總是越高越好、永無止境。

(2)實時性

IEEE 1394的特點是利用等時性傳輸來保證實時性。在這一點上，SSA、FiberChannel及Ultra SCSI也都與IEEE1394具有同樣的性能，所缺的易用性和價格。

(3)易用性

IEEE 1394連線由是4根信號線與2根電源線構成的細纜，安裝十分簡單，而且價格也比較便宜。IEEE 1394a標準的接點間距只有4.5米，IEEE 1394b標準的接點間距可以達到100米。

(4)匯流排結構

IEEE 1394是匯流排，不是I/O。向各裝置傳送數據時，不是像網路那樣用I/O傳送數據，而是按IEEE 1212標準讀寫列入轉換的空間。所以從上一層看，IEEE 1394是與PCI相同的匯流排。

IEEE 1394匯流排和常見的USB匯流排的不一樣之處在於，IEEE 1394是一個對等的匯流排（peer-to-peer），對等匯流排上的任何一個設備都可以主動的發出請求，而USB匯流排上的設備，則都是在等待主機發送指令，然後做相應的動作。因而IEEE 1394設備更加智能化一些，當然也複雜一些，成本高一些。IEEE 1394匯流排的這個特性決定了IEEE 1394可以是脫離以桌面主機為中心的束縛, 對於數字化家電來說, IEEE 1394更加有吸引力。

IEEE 1394匯流排的拓撲結構和USB是一樣的，是樹形結構。樹形結構就是所有的連接在一起的設備不能形成一個環(圈)，否則就可能不能正常工作。不過1394b提出了一個避免環狀結構的方法，在即使設備連接形成一個圓圈也能保證正常工作。



IEEE 1394和USB這類串列匯流排和PCI這類并行匯流排不一樣，這類串列匯流排的兩個設備之間如果必須經過第三個設備，那麼數據必須也從第三個設備穿過，也就是說第三個設備也要參與傳輸。而PCI這類并行匯流排，象一條大馬路鋪到各家的門口，兩個設備如果協議好傳輸數據，並申請到了匯流排，就可以直接在兩個設備間傳輸，不用經過第三家。當然更本質的區別是，PCI是并行總路線；IEEE 1394是串列總路線。

IEEE 1394匯流排有非同步和等時兩種傳輸方式，每個匯流排支持64個節點。匯流排上的設備之間也會選舉出一些設備作為匯流排的管理，做一些額外的工作, 如：

根節點：主要是在匯流排仲裁中做最終的裁判。

同步資源管理器：主要是在同步傳輸中，管理帶寬，或者提供匯流排的拓撲結構和有限的電源管理。

匯流排管理器：可以設置根節點，提供匯流排拓撲結構，優化網路的響應時間和更高級的電源管理。

(5)熱插拔

能帶電插拔，增刪新裝置，不必關閉電源，操作非常簡單。

(6)即插即用

增加新設備不必設定ID，可以自動予以分配，操作非常簡單，接上就可以用。實際上每當有新的設備接入某個1394埠時，整個匯流排將會進行一個“歡迎儀式”，這個是匯流排自發的, 和PC主機沒有特殊的關係，學名叫做“匯流排複位” (bus reset)。這個過程，所有設備重新給自己起名字(節點標識，NODE ID)，新的設備趁機為自己取個名字。IEEE 1394的起名字的機制很簡單，從0開始往上，最多到62。一般子節點的ID小，根節點的ID最大。這個儀式結束后，大家又是各自干各自的事情了。IEEE 1394的bus reset是很平常的事情，短的只要1us，長的要160us。而USB下，卻跟鳳凰涅盤一樣隆重而冗長，至少在USB 2.0下，一個埠複位要150ms，而一個bus reset就要複位所有連接設備的port，所以在連接4個設備時必須600ms以上的時間。這個並無好壞之分，只是各自的工作方式不一樣而已。



IEEE1394介面 - IEEE 1394卡分類

IEEE 1394介面適配器，也稱1394卡，全稱是IEEE 1394 Interface Card。目前市場上的1394卡基本上可以分成兩類：帶有硬解碼功能的1394卡和用軟體實現壓縮編碼的1394卡。前一種的價格較貴，而後一種的價格很便宜，只要100元左右。

第一種是帶有硬解碼功能的1394卡，如EZDV採集卡，它不僅能將電視機或者錄像機的視頻信號傳輸入電腦，還具備了硬體壓縮功能，可以將視頻數據實時壓縮成MPEG-1格式的視頻數據流並保存為.MPEG文件或者.DAT 文件，從而可以方便地製作視頻光碟，佔用的硬碟空間也較小（1小時視頻數據大約佔用硬碟空間650-700MB），壓縮后的圖像質量也還比較好。比較著名的品牌有Pinnacle（品尼高）、Snazzi等，這類產品性能一般都是不錯的，所搭配的軟體也較為專業且功能豐富，使用起來的效果也比較理想。不同品牌的1394卡會有不同的編碼效果，再就是價格相對來說就貴了一些，一般要在數百至千元以上不等，最貴的要上萬元！

另一種用軟體實現壓縮編碼的1394卡，它的功能是將視頻信號輸入電腦，成為電腦可以識別的數字信號。通俗的說，1394卡要做就是把數碼攝像帶中的視頻內容傳輸到硬碟里，僅起到一個數據傳輸介面的作用。傳輸到硬碟里的AVI文件通過軟體進行編輯、加工後生成新的AVI文件，再將編輯好的素材壓縮成MPEG1或MPEG2文件，製作成VCD或DVD光碟永久保存。其實，即使是第一種1394卡，卡上有壓縮編碼的硬體，也只是在編輯生成MPEG文件的時候起作用，在傳輸數據的時候是不起作用的。這種1394卡的最大特點就是價格便宜，適合初學者使用和家庭用戶使用。缺點就是由於1394卡采先將視頻數據保存到硬碟，再用軟體進行編輯。而未壓縮的視頻數據占硬碟空間極大（1小時視頻數據占硬碟空間13-17GB），因此對硬碟和CPU的要求較高。



IEEE1394介面 - IEEE 1394的介面與連線

IEEE 1394有兩種介面標準：6針標準介面和4針小型介面。最早蘋果公司開發的IEEE1394介面是6針的，後來SONY公司 IEEE1394介面將6針介面進行改良，重新設計成為4針介面，並且命名為iLINK。 6針標準介面中2針用於向連接的外部設備提供8-30伏的電壓，以及最大1.5安培的供電，另外4針用於數據信號傳輸。4針小型介面的4針都用於數據信號傳輸，無電源。



右側較大的介面為6針標準介面，左側較小的介面為4針小型介面。

6針標準介面多見於台式計算機、外置硬碟、大型數碼攝像機等設備。4針小型介面多見於筆記本電腦、微型數碼攝像機等設備。

由於IEEE 1394有兩種標準的介面，於是連線也有以下3種：