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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于FPGA的IEEE1394物理层控制器设计与实现IEEE1394PHYcontrollerdesignanditsimplementinFPGA汪国有,王至勉,何晓翔Wang,GuoyouWang,ZhimianHe,Xiaoxiang【摘要】文中介绍了1394物理层控制器（三端口/100M/线缆环境）的工作原理，工作方式和系统框架，对其中的关键技术作了重点的分析。通过验证,该控制器完全符合《
2、IEEEStd1394－1995》技术规范。关键词：1394总线，物理层，火线，接口芯片中图分类号：TP302.1文献标识码：AAbstract:Inthispaper,theworkingprinciple,workingstyleandsystemstructureofthe1394PHYcontroller(3ports/100M/cable)ispresented.Themaintechniqueinthisprojectisanalyzed.Theexperimentalresultshowthat
3、this1394PHYcontrollerfullyaccordswithIEEEStd1394－1995.Keywords:1394bus,PHY,Firewire,Interfacechip1引言IEEE1394是1986年由Apple公司提出的高速串行总线标准,又被称为“火线(Firewire)，目的在于简化计算机接口技术。其标准速度分为100、200和400Mbps,可在计算机和外设间进行高速的数据传输,它是现今最高速的串行总线接口之一。其线缆环境的主要特点有:支持热插拔,即插即用,节点自动配置,不需
4、主机系统干预；支持等时和异步传输；支持点到点传输,可以脱离主机CPU的干预；使用两对双绞线发送信号,一对用于数据传输,一对用于等时化；纯数字接口,易于使用,性价比高。21394物理层控制器工作原理和工作流程2.1接口定义该1394物理层控制器满足1394规范要求，3端口设计，遵从基本传输速度100Mbits/s要求，位于1394系统的链路层与1394总线之间。1http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛图11394总线协议框图其中，物理层
5、负责接收、发送数据比特流，为总线提供了电气、机械接口，还实现了仲裁进程，以确保在同一时间上只有一个节点在总线上传输数据。物理层包含两个接口，与1394总线的接口和与链路层的接口。该1394物理层控制器与1394总线的接口包含三个端口，每个端口由三组双绞线组成。其中两组双绞线TPA、TPB用于传输差模和共模信号，还有一组双绞线用与向节点提供电源。共模信号主要用于设备连接和拆卸的检测和速度信号；差模信号用于复位，仲裁，配置和数据包传输。1394物理层控制器与1394链路层的接口依照1394物理层－链路层接口规范设
6、计，由SYSCLK、CTL[1..0]、LREQ、D[7..0]组成。2.2传输方式1394物理层支持两种传输方式，异步传输和等时传输，它们都是建立在物理层对1394总线的各种空闲状态的检测上，包括仲裁复位间隙、确认间隙、等时传输间隙（短）和子务间隙（异步传输）。等时传输间隙(isochgap)：用于等时事务中，在不连续等时传输之间产生，0.04us。子务间隙（subactiongap）：在异步事务中，一个公平间隔内，不同结点获得总线控制权的总线闲置时间，每个子务间隔后，总线仲裁决定下一个传送异步数据包的结点
7、，10us。确认间隙（ackgap）：即异步事务中发送确认包前的总线闲置时间，0.04us。仲裁复位间隙（arbitrationresetgap）：发生在公平间隔开始前，设置所有有待发异步数据包的仲裁使能位，保证这些节点可以在以下的公平间隔内可以获得总线控制权，20us。IEEE1394规范规定根节点每隔125us广播一个循环开始包，同步1394总线上所有节点并标记一系列等时事务的开始。由于等时传输间隙（0.04us）小于子务间隙（10us），等时传输间隙总是先检测到，所以等时传输比异步传输具有更高的总线优先
8、级。一旦要发送等时数据包的节点收到循环开始包并检测等时传输间隙，它立即开始等时仲裁，获得总线的节点发送等时数据包，只有当所有要发送等时数据包的节点都获得总线并成功发送等时包后，总线才会空闲足够长的时间产生子务间隙（10us），子务间隙的检测将开启异步传输。在异步传输中，节点按照自然优先级（按照各个节点离根结点的距离，距离越近，其自然优先级越高）的顺序依次获得总线，发送异步数据包。2http://ww
