基于IEEE1394b的雙向傳輸設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計

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(shè)備驅(qū)動程序。結(jié)合IEEEl394b總線規(guī)范，以Windows環(huán)境為例詳細(xì)介紹了利用Fir-eAPI SDK開發(fā)IEEE1394b設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計原理、實現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞 IEEE1394b；內(nèi)核模式；FireAPI

    現(xiàn)有的大部分?jǐn)?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(chǔ)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(yīng)用前景。
    基于1394傳輸系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動文獻(xiàn)，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(yīng)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(rèn)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(dá)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(wù)。
    (3)支持較遠(yuǎn)距離的傳輸；IEEE1394節(jié)點之間的距離不能超過4．5 m。IEEE1394b最遠(yuǎn)距離可達(dá)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(luò)添加或刪除設(shè)備。
    (5)熱插拔，無需將系統(tǒng)斷電就可以加入和移除設(shè)備。
    (6)支持兩類事務(wù)，包括等時(Isochronous)和異步(Asynchronous)事務(wù)。
    (7)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)備間采用樹形或菊花鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每條總線最多可以連接63臺設(shè)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(yīng)用程序所需的全部服務(wù)。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。



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(yīng)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(shè)備方法
    當(dāng)1394總線上添加或刪除一個或多個設(shè)備時會自動重新配置物理設(shè)備地址，以此來支持即插即用特性，這時設(shè)備物理ID的重新分配，設(shè)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(biāo)識符GUID，它存儲在Bus_Into_Block，在設(shè)備的整個生存期它是惟一不變的，所以在程序中根據(jù)設(shè)備的GUID打開設(shè)備句柄，其傳輸時將不用擔(dān)心總線復(fù)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?yīng)答的機制來確保數(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(rèn)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(shè)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(shè)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(fù)位完成后立即通過C1394GetMaxSpeedToNode或1394Get-MaxSpeedBetweenNodes設(shè)置節(jié)點間速度。
    (2)設(shè)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(shè)置最大包長。
    (3)設(shè)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(guān)，當(dāng)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?wù)完成 (包括發(fā)送請求數(shù)據(jù)包，檢查確認(rèn)，等待響應(yīng)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(shè)置傳輸速率，最大為800 Mb·s-1。(2)設(shè)置帶寬。(3)分配等時信道。(4)分配等時資源。(5)等時事務(wù)處理。(6)完成后釋放資源。
    有時候應(yīng)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(yīng)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。

5 結(jié)束語
    介紹了基于IEEE1394b驅(qū)動程序的開發(fā)，在此基礎(chǔ)之上開發(fā)了設(shè)備驅(qū)動和應(yīng)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(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)。