由IEEE 制定的高速串行總線簡稱為IEEE 1394接口(下述簡稱1394接口或1394設備),它的規范有IEEE 1394-1995標準及演進的1394a標準和1394b標準。它源自于Apple公司推出的火線(FireWire)接口技術。當然其物理接口是指連接器(包括插頭于插座)和線纜,由此而呈現出特有的電特性及參數。下屬予以介紹之。
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一、接口的物理特性
1、連接器
IEEE 1394的連接器用來和其電纜相連,從而達到通過電纜把所有的1394設備連接起來的目的。連接器分插頭和插座兩部分。在計算機設備的應用中,主機和外設總要通過某些插座和其他的設備通過線纜連接起來,線纜兩端的部分就是插頭。IEEE 1394-1995規范中定義了一個六針連接器,這個連接器在線纜的兩端是相同的,沒有方向之分。
下圖1-1-1和下圖1-1-2分別給出了插頭與插座的外觀及其尺寸。在1394a增補規范中定義了一種新型的連接器--四針連接器,與其對應的有其四針電纜。同時1394a規范還對何種設備可以使用四針連接器作了一些限制。插座截面圖如下圖1-1-3(以六針插座為例)所示。插頭接觸的區域是一個圓柱形的截面。在這個接觸區域中,插頭和插座相連接的部分成一個合適的角度,因此形成了一個“交叉圓柱”的配置。觸點必須符合一定的強度要求以使比較弱的信號也能很好地通過它。下圖1-1-4為插頭與插座的觸點示意圖。
圖 1-1-1:插頭的三視圖及尺寸規格 圖 1-1-2:插座的外觀及尺寸
圖 1-1-3:插座的截面圖 圖 1-1-4:插頭與插座的觸點示意圖
另外需要注意的一點是,插座中的電源和地線的針比數據線的要長,如下圖1-1-5所示。這被稱為“先插-后斷”針,這一設計符合了“熱插拔”的需要。當插頭插入時,電源和地線在數據線連接以前已經建立了連接,設備已經上電;插頭拔出時,電源和地線在數據線斷開以后才斷開,以完成設備的去除工作。
圖 1-1-5:電源和地線的針比數據線的針要長
2、線纜
典型的線纜包括兩對雙絞線和一對電源線,六芯線纜的物理結構如下圖1-2-1所示,四芯線纜比六芯線纜少了電源線和地線,其余與圖1-2-1相同。對于相連的兩個節點來說,雙絞線在傳輸過程中發生交叉,使一個節點的TPA/TPA-通過電纜連接到另一個節點的TPB/TPB-上,如下圖1-2-2所示。六芯線纜中信號線的分配及功能要求詳見下表1-2-1。
圖 1-2-1:六芯線纜的結構 圖 1-2-2:六芯連接器的線纜連接
表 1-2-1:六芯線纜中信號線管腳的編號及功能
二、接口的電氣特性參數
1、信號幅度
TPA和TPB的驅動器需要提供信號幅度為172~265 mV的差分輸出信號。隨著數據傳輸頻率的增大,信號對地損耗也會增加。下表2-1列出了傳輸速率不同時輸入電壓的范圍。在線纜的接收端,接收器和仲裁比較器應該根據表2-1所示的信號來工作。
表 2-1:接收到的差模信號的大小
2、共模電壓
TPA是共模偏壓信號的信號源(相對于VG而言),無論有沒有共模信號時它的共模信號輸入電壓都應該滿足下表2-2中列出的要求;TPB的共模信號輸入電壓也應該滿足表2-2中共模輸入電壓的限制條件。共模輸出電壓的測量值應該是TPA和TPA-電壓的平均值。
表 2-2:TPA和TPB的共模信號輸入電壓要求
3、噪聲
仲裁和數據發送期間最大輸出共模噪聲的值(Vcmout)為200 mV(峰-峰值)。仲裁期間最大共模輸入噪聲應該為225mV(峰-峰值),而在數據接收期間它應為55mV。這兩個值適合從200 Mb/s到400 Mb/s的帶寬。
三、線纜的特性參數
1、電氣特性參數
線纜的標準電氣特征參數詳見下表3-1。
表 3-1:線纜的標準電氣特征參數
2、電源特性要求
串行總線是否加電取決于節點本身及與其相連的節點的能力。在串行總線上的節點可以為總線提供電源或從總線獲得電源,也可以兩者都不是。因為總線上有可能不止一個電源,所以每個節點的電源必須有二極管進行保護,使網絡中另一個節點提供更高的輸出電壓時,電流不會流向較低的電壓源。當一個總線可用時,線纜電源除了應該提供過壓和斷路保護之外,還應該滿足下表3-2-1的條件。
表 3-2-1:線纜的電源特性要求
如果節點使用線纜電源,它還必須滿足下列要求。
表 3-2-2:節點使用線纜電源必須滿足的要求
通過上述介紹,IEEE 1394接口是有獨有的技術特征和技術優勢。事實上,在當時,已經有很多種總線或接口(如VESA總線、PCI總線、AGP總線,SCSI接口、RS232接口和USB接口等)。之所以在如此多接口后仍開發IEEE 1394總線,是因為它的獨特優勢所在。
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