基于1394的數(shù)據(jù)傳輸電路

0 引 言

目前硬盤上流行的接口標(biāo)準(zhǔn)有IDE，SCSI，SATA，光纖通道四種。IEEE1394是一種高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn)，它具有體積小，價格低廉，傳輸速率高，支持同步和異步兩種數(shù)據(jù)傳輸模式，支持即插即用和熱插拔，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，為外設(shè)提供電源，支持點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，基于這些特點(diǎn)，1394廣泛應(yīng)用于多媒體領(lǐng)域，特別是數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、移動硬盤和組建家庭網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。

1 1394協(xié)議簡介

IEEE1394分為兩種傳輸方式：Backplane模式和cable模式。Backplane模式最小的速率也比USB 1．1最高速率高，分別為12．5 Mb／s，25 Mb／s，50 Mb／s，可以用于多數(shù)的高帶寬應(yīng)用。Cable模式是速度非�？斓哪Ｊ�，分別為100 Mb／s，200 Mb／s，400 Mb／s和800 Mh／s幾種，而通常在200 Mb／s下即可傳輸不經(jīng)壓縮的高質(zhì)量音視頻數(shù)據(jù)。

1394b是1394技術(shù)的升級版本，是僅有的專門針對多媒體——視頻、音頻、控制及計算機(jī)而設(shè)計的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它通過低成本、安全的CAT5(五類)實(shí)現(xiàn)了高性能家庭網(wǎng)絡(luò)。1394b能提供800 Mb／s或更高的傳輸速度。近年來隨著成本的下降，1394卡正迅速普及，也逐漸出現(xiàn)了其他一些相關(guān)設(shè)備，如數(shù)碼相機(jī)、硬盤、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等。

2004年1394有兩個新的規(guī)范宣布：其一是結(jié)合1394b標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)協(xié)議的物理層而制定的1394c標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域納入1394的應(yīng)用領(lǐng)域范圍。其二是無線1394標(biāo)準(zhǔn)(Wireless1394)，該規(guī)范主要實(shí)現(xiàn)在超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wide Band)設(shè)備間實(shí)現(xiàn)1394無線傳輸，該協(xié)議也可參考802．15．3，該協(xié)議可以更加優(yōu)化室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接(in-room cluster connectivi-ty)，諸如數(shù)字錄像機(jī)、DVD錄像機(jī)等便攜式設(shè)備與桌面設(shè)備(Tabletop Device)的互聯(lián)問題。2005年在The1394 Trade Association的領(lǐng)導(dǎo)下Wireless1394標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善；1394c規(guī)范(1394c standard)于2005年最后得到IEEE委員會的正式批準(zhǔn)通過，1394協(xié)議以基于以太網(wǎng)的物理層為切入點(diǎn)，1394c協(xié)議想以此為契機(jī)而成為一種網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)(Net Working Technology)，但是這一點(diǎn)得到認(rèn)可還需要許多工作，預(yù)計近幾年，基于1394汽車網(wǎng)絡(luò)(Automotive Network)的小汽車將下線。

1394接口具有把一個輸入信息源傳來的數(shù)據(jù)向多個輸出機(jī)器廣播的功能，特別適用于家庭視聽AV(Audio Visual)的連接。由于該接口具有等時間的傳送功能，確保視聽AV設(shè)備重播聲音和圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量，具有好的重播效果。目前市場上的1394卡可以簡單的分成兩類：帶有硬件DV實(shí)時編碼功能的DV卡和用軟件實(shí)現(xiàn)壓縮編碼的1394卡。帶有硬件編碼功能的DV卡一般價格在數(shù)千元，帶有硬件編碼的DV卡可以大大提高DV編輯的速度，可以實(shí)時地處理一些特技轉(zhuǎn)換，而且許多此類卡帶有處理MPEG-2視頻流的功能。

IEEE1394規(guī)范的未來將是無比光明的。隨著新的USB 2．0技術(shù)的推出，USB的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了480 Mb／s，而最近完成的IEEE1394b規(guī)范的傳輸速度則可以達(dá)到最大800 Mb／s的傳輸速度。在將來，人們還計劃推出P1394b規(guī)范，該規(guī)范將可以使用光纖和CAT-5電纜，而且速度也將提高到3 200 Mb／s，需要使用SCSI接口的很多設(shè)備都將轉(zhuǎn)而使用IEEE1394。在軟件上，各種操作系統(tǒng)也積極提供對IEEE1394設(shè)備的支持。微軟公司在Win 98中正式支持1394接口，并逐步提供了一系列Windows環(huán)境和NT環(huán)境下的驅(qū)動程序開發(fā)工具和API函數(shù)，方便了1394驅(qū)動的開發(fā)，加快了1394設(shè)備的普及。目前，Windows 2000／XP操作系統(tǒng)對1394接口的產(chǎn)品可以完全支持。

IEEE1394的特點(diǎn)：

(1)多媒體應(yīng)用的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸；

(2)現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸率為100Mb／s，200 Mb／s，400 Mb／s；將來可達(dá)到800 Mb／s或1．6 Gb／s，甚至3．2 Gb／s；

(3)實(shí)時連接或斷開時數(shù)據(jù)不丟失或中斷；

(4)支持即插即用自動配置；

(5)實(shí)時應(yīng)用的寬帶寬傳輸；

(6)不同設(shè)備和應(yīng)用的通用連接；

(7)遵循IEEE1394高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn)。

2 電源管理

穩(wěn)定可靠的直流電源是目前大部分電子產(chǎn)品和家用電器安全工作的保障，是一切電子設(shè)備的心臟，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。而目前人們?nèi)粘Ｉ�活所需的電能多來自市交流電網(wǎng)，因此，使交流電變成穩(wěn)定直流電的穩(wěn)壓電源一直是人們關(guān)心和研究的對象。從穩(wěn)壓電源的工作方式上看，有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩種。線性穩(wěn)壓電源亦稱串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性好，輸出紋波電壓很小，但它必須使用工頻變壓器與電網(wǎng)進(jìn)行隔離，并且調(diào)整管的功率損耗較大，致使電源的體積和重量大、效率低。開關(guān)穩(wěn)壓電源(簡稱開關(guān)電源)主要是利用功率器件的開關(guān)交流工作原理，關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達(dá)80％～90％，比普通線性穩(wěn)壓電源效率提高近一倍。并且由于開關(guān)頻率高(幾十至幾百千赫茲)，去掉了工頻變壓器和低頻濾波電感，減小整機(jī)體積和重量、提高了工作效率，使之與線性穩(wěn)壓電源相比具有效率高、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。因此，近幾年市面上的開關(guān)電源已經(jīng)逐步替代了傳統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。

開關(guān)電源由主電路與控制電路兩大部分組成，主電路的能量傳遞給負(fù)載電路，控制電路則按照輸入／輸出條件控制主電路工作狀態(tài)，將控制電路集成化即成為開關(guān)電源。開關(guān)電源的控制模式，大致有以下三種：

(1)脈寬調(diào)制方式，簡稱脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)式。其特點(diǎn)是固定開關(guān)頻率，通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)占空比。因開關(guān)周期也是固定的，這就為設(shè)計濾波電路提供了方便。受功率開關(guān)最小導(dǎo)通時間的限制，對輸出電源不能做寬范圍的調(diào)節(jié)；另外輸出端一般要接假負(fù)載，以防止空載時輸出高電壓。目前，集成開關(guān)電源大多采用PWM方式。

作者：王海鵬，王立志，王 卓 空軍工程大學(xué) 來源：現(xiàn)代電子技術(shù)