《電子技術(shù)應用》
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基于IEEE1394b的雙向傳輸設備驅(qū)動程序設計
陳倩雪,,李玉山,,白幸杏
摘要: 介紹了基于IEEEl394b總線雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)PC機端設備驅(qū)動程序。結(jié)合IEEEl394b總線規(guī)范,,以Windows環(huán)境為例詳細介紹了利用Fir-eAPISDK開發(fā)IEEE1394b設備驅(qū)動程序的設計原理、實現(xiàn)方法,。
Abstract:
Key words :


    現(xiàn)有的大部分數(shù)據(jù)傳輸接口總線造價比較高,,且難以滿足實際運用中對傳輸速率的要求,,成了阻礙整個系統(tǒng)性能提高的一大屏障。IEEE-1394是現(xiàn)今最高速的串行總線接口之一,,IEEE1394lb更是在原有IEEE1394的基礎上速度更快,,支持距離更長,在實時批量數(shù)據(jù)傳輸方面有廣泛的應用前景,。
    基于1394傳輸系統(tǒng)設備驅(qū)動文獻,,大部分都是基于IEEE1394a的,而IEEE1394b以其更高的速度展現(xiàn)出了更大的魅力,,對實時大批量的數(shù)據(jù)傳輸具有重大意義,,但是Microsoft并沒有提供對1394b的支持,在Windows自帶的1394不能支持其S800的速度,,因此1394b在應用上受到局限,,Unibrian提供了FireAPI SDK開發(fā)包,提供了對1394b的完全支持,,也是現(xiàn)在唯一持1394b的驅(qū)動程序開發(fā)包,。

1 IEEEl394串行總線概述
    IEEE1394又稱火線(Fire Wire),是由美國蘋果電腦公司開發(fā)的一種品質(zhì)高,、傳輸速度快的串行總線技術(shù),。1995年IEEE正式認可IEEE139 4-1995規(guī)范,并于2000年又推出了IEEE1394a-2000規(guī)范,。2002年推出了IEEEl394b-2002的傳輸速率可達3.2 Gb·s-1,,兼容于IEEE1394a,但是接口的形狀從IEEE1394a的6 Pin變成9 Pin,。IEEE1394的主要特點如下:
    (1)高速可升級,,支持100 Mb·s-1、200 Mb·s-1,、和400 Mb·s-1的傳輸速率,。IEEE1394b增加800 Mb·s-1,16 00 bib·s-1,,3 200 Mb·s-1的傳輸速率,,現(xiàn)在市面上所提供的芯片最高支持到800 Mb·s-1。
    (2)支持點到點傳輸,,各節(jié)點可以脫離主機自主執(zhí)行事務,。
    (3)支持較遠距離的傳輸;IEEE1394節(jié)點之間的距離不能超過4.5 m,。IEEE1394b最遠距離可達100 m,,而且可以選用更多的傳輸媒介,比如非屏蔽的5類雙絞線,、塑料光纖和玻璃光纖等,。
    (4)支持即插即用,,可以在任何時候向IEEE1394網(wǎng)絡添加或刪除設備。
    (5)熱插拔,,無需將系統(tǒng)斷電就可以加入和移除設備,。
    (6)支持兩類事務,包括等時(Isochronous)和異步(Asynchronous)事務,。
    (7)拓撲結(jié)構(gòu),,設備間采用樹形或菊花鏈拓撲結(jié)構(gòu),每條總線最多可以連接63臺設備,。
    (8)公平仲裁,,是等時傳輸具有較高優(yōu)先級,同時異步傳輸也能獲得對總線公平的訪問,。

2 IEEE1394b驅(qū)動程序的基本結(jié)構(gòu)
    Unibrianl394驅(qū)動程序棧采用由上而下的架構(gòu),,這個棧的核心就是1394類驅(qū)動,它完成1394所有事物并提供應用程序所需的全部服務,。而這個1394類驅(qū)動正是WDM驅(qū)動中的類驅(qū)動,。圖1為Unibrainl394驅(qū)動棧。

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3 IEEE1394b驅(qū)動程序的具體實現(xiàn)
3.1 驅(qū)動程序入口點
    運用FireAPI的第一件事就是調(diào)用C1394Initializa,,C1394Initialize執(zhí)行所有對1394初始化支持的必需動作,,這個函數(shù)會檢查FireAPI驅(qū)動棧是否已完全安裝,相應的驅(qū)動程序是否已經(jīng)開始,,以及初始化驅(qū)動棧需要的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。
3.2 打開設備方法
    當1394總線上添加或刪除一個或多個設備時會自動重新配置物理設備地址,以此來支持即插即用特性,,這時設備物理ID的重新分配,,設備的節(jié)點號可能會改變。不過1394要求每個節(jié)點都要有一個全球惟一標識符GUID,,它存儲在Bus_Into_Block,,在設備的整個生存期它是惟一不變的,,所以在程序中根據(jù)設備的GUID打開設備句柄,,其傳輸時將不用擔心總線復位及物理ID改變。

4 IEEE1394b具體通信機制
    IEEE1394串行總線支持兩種傳輸類型,;異步傳輸和等時傳輸,。
    (1)異步傳輸,異步傳輸使用確定的物理地址來指向某一個節(jié)點,,以完成讀,、寫、鎖定操作,?;谡埱蠛蛻鸬臋C制來確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,。
    (2)等時傳輸,等時傳輸是一種不需要確認數(shù)據(jù)的傳輸類型,,它主要強調(diào)的是傳輸數(shù)據(jù)的實時性,。等時傳輸是通過一個6位的信道號碼來確定一個或多個設備。其以固定時間間隔(125 ms)發(fā)送數(shù)據(jù),,所以必須分配固定的總線帶寬,,有著高于異步傳輸?shù)膬?yōu)先級。等時傳輸所用的最大帶寬是整個帶寬的80%,。
4.1 IEEE1394b異步傳輸
    異步傳輸?shù)闹饕襟E如下:
    (1)設置傳輸速度,,1394b支持的最高速度為800 Mb·s-1,驅(qū)動程序可以在總線復位完成后立即通過C1394GetMaxSpeedToNode或1394Get-MaxSpeedBetweenNodes設置節(jié)點間速度,。
    (2)設置最大包,,1394b在S800的速度下所支持的最大包長為4 096 bit,可通過C1394GetMaxPayloadForSpeedand C1394GetMaxPayloadF-orMaxRec設置最大包長,。
    (3)設置帶寬,,要注意的是帶寬不僅取決于包的大小,還與節(jié)點間的傳輸速率有關,,當傳輸速率增加時,,所需的帶寬會減小。
    (4)異步讀/寫,,異步傳輸分為阻塞調(diào)用和非阻塞調(diào)用,,C1394ReadNode/C1394WriteNodewei為阻塞調(diào)用,只在讀或?qū)懯聞胀瓿?(包括發(fā)送請求數(shù)據(jù)包,,檢查確認,,等待響應或超時)后返回。C1394ReadNodeAsynch/C1394WriteNodeAsynch為非阻塞調(diào)用,。非阻塞調(diào)用比阻塞調(diào)用更節(jié)省時間,,節(jié)約資源。
4.2 IEEE1394b等時傳輸機制
    與異步傳輸不同,,等時傳輸強調(diào)了數(shù)據(jù)的實時性,。等時傳輸是基于時間片的。
    建立等時傳輸?shù)牟襟E為:(1)設置傳輸速率,,最大為800 Mb·s-1,。(2)設置帶寬。(3)分配等時信道,。(4)分配等時資源,。(5)等時事務處理。(6)完成后釋放資源,。
    有時候應用程序并不只發(fā)送一個等時請求,,那么適配器通道要處理下一個請求,,同時程序還要處理上一個請求完成的結(jié)果,這樣確保等時接收時不會丟數(shù)據(jù)包,,這時要用到等時請求隊列來完成,。內(nèi)核模式的API兩種等時處理模型,排隊一完成和即時一完成,,驅(qū)動可以使用其中任意一個,,如有必要可混合使用。在用戶模式中,,操作模式有一些限制,,不能直接回調(diào),應用程序通常使用排隊一完成模式處理所有等時請求,。圖2和圖3分別是排隊一完成和即時一完成模型的處理流程圖,。
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5 結(jié)束語
    介紹了基于IEEE1394b驅(qū)動程序的開發(fā),在此基礎之上開發(fā)了設備驅(qū)動和應用程序,,建立了1394組網(wǎng)平臺,。試驗證明,實現(xiàn)了互聯(lián)與傳輸,,系統(tǒng)能工作在800 Mb·s-1的速率上,,達到了預定的目標。
 

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