IEEE1394总线的网络通信系统设计方案

　　IEEE1394作为一种高性能的串行总线技术，具有数据传输速率高、支持异步和等时传输、点对点连接、可热插拔、线缆提供电源等优点[1]。多台设备可以通过树状或菊*链状拓扑连接到网络中，并共享总线传输带宽。虽然IEEE1394a协议相对比较复杂，但功耗较低，数据传输更加稳定，组网方便(无需路由器)[2]。IEEE1394已经在高速通信中表现出了优异的数据传输性能，并可确保数据传输的安全性和可靠性。

　　1 系统方案

　　IEEE1394高速网络通信系统采用树状拓扑结构来构建网络，通过软件将主控计算机上的1394节点设为根节点，其他设备上的1394节点设为叶节点，目的是使主控计算机能对整个网络进行控制和监管。组建好的网络拓扑结构如图1所示。

　　图1 高速网络通信系统拓扑结构图

　　在图1中，根节点与叶节点之间、叶节点与叶节点之间都采用IEEE1394a标准线缆连接。本网络中根节点下有两棵树，它们都在同一条总线Bus0上。不在一棵树上的1394节点也可位于同一个设备上，如Node1、Node2和Node5都在同一个设备上。

　　2 硬件设计

　　主控计算机上的1394节点采用PowerPC作为通信和数据处理的核心。采用PowerPC的原因是它的体系结构是开放的，而且PowerPC在大数据量、高速信号处理中具有强大的优势和很好的应用潜力。由于大多数PC机上都具有PCI接口，PCI总线应用广泛，PCI接口驱动的通用性较强，所以主控计算机与PowerPC可通过主控计算机上的PCI接口进行通信，这就简化了在主控计算机上开发PCI接口驱动的工作。而IEEE 1394接口采用双接口芯片设计，并配备了SDRAM作为大容量数据缓冲，用Flash来存放软件。1394节点都是通过1394总线连接的。主控计算机上的1394节点(已设为根节点)通过1394总线与网络中其他某个设备上的1394节点(已设为叶节点)相连的整体框图如图2所示。左侧为根节点架构，右侧为叶节点架构。叶节点的架构与根节点的架构是类似的，但由于只有根节点与主控计算机连接，而叶节点不与主控计算机相连，所以叶节点并不需要PCI总线。

　　图2 主控计算机上的1394节点架构

　　IEEE1394接口采用的是链路层芯片TSB12LV32和物理层芯片TSB41AB3。TSB41AB3是支持3个线缆接口的物理层芯片。TSB12LV32是一款支持IEEE1394a总线标准的高性能通用链路层芯片，最高传输速率为400 Mb/s[5]，本网络可采100 Mb/s、200 Mb/s、400 Mb/s来进行数据的传输。TSB12LV32为后端提供了主机接口，系统中PowerPC采用主机接口完成寄存器的配置和异步流包的传输。TSB12LV32还为PowerPC提供了中断输出INT和可编程状态STAT[0:2]，用于总线复位、传输错误和内部FIFO状态指示。

　　对于数据的收发，采用DMA来进行数据的搬运而完成。通过中断机制来把收到消息事件报告给核心处理器PowerPC，由处理器对消息进行处理。

　　图3 软件层次图