基于IEEE1394b的雙向傳輸設備驅動程序設計 - 全文

　　現有的大部分數據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，成了阻礙整個系統性能提高的一大屏障。IEEE-1394是現今最高速的串行總線接口之一，IEEE1394lb更是在原有IEEE1394的基礎上速度更快，支持距離更長，在實時批量數據傳輸方面有廣泛的應用前景。

　　基于1394傳輸系統設備驅動文獻，大部分都是基于IEEE1394a的，而IEEE1394b以其更高的速度展現出了更大的魅力，對實時大批量的數據傳輸具有重大意義，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在應用上受到局限，Unibrian提供了FireAPI SDK開發包，提供了對1394b的完全支持，也是現在唯一持1394b的驅動程序開發包。

　　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的一種品質高、傳輸速度快的串行總線技術。1995年IEEE正式認可IEEE139 4-1995規范，并于2000年又推出了IEEE1394a-2000規范。2002年推出了IEEEl394b-2002的傳輸速率可達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，各節點可以脫離主機自主執行事務。

　　(3)支持較遠距離的傳輸；IEEE1394節點之間的距離不能超過4．5 m。IEEE1394b最遠距離可達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網絡添加或刪除設備。

　　(5)熱插拔，無需將系統斷電就可以加入和移除設備。

　　(6)支持兩類事務，包括等時(IsochrONous)和異步(Asynchronous)事務。

　　(7)拓撲結構，設備間采用樹形或菊花鏈拓撲結構，每條總線最多可以連接63臺設備。

　　(8)公平仲裁，是等時傳輸具有較高優先級，同時異步傳輸也能獲得對總線公平的訪問。

　　2 IEEE1394b驅動程序的基本結構

　　Unibrianl394驅動程序棧采用由上而下的架構，這個棧的核心就是1394類驅動，它完成1394所有事物并提供應用程序所需的全部服務。而這個1394類驅動正是WDM驅動中的類驅動。圖1為Unibrainl394驅動棧。

圖1 Un ibra in1394驅動棧

　　3 IEEE1394b驅動程序的具體實現

　　3．1 驅動程序入口點

　　運用FireAPI的第一件事就是調用C1394Initializa，C1394Initialize執行所有對1394初始化支持的必需動作，這個函數會檢查FireAPI驅動棧是否已完全安裝，相應的驅動程序是否已經開始，以及初始化驅動棧需要的內部結構。

　　3．2 打開設備方法

　　當1394總線上添加或刪除一個或多個設備時會自動重新配置物理設備地址，以此來支持即插即用特性，這時設備物理ID的重新分配，設備的節點號可能會改變。不過1394要求每個節點都要有一個全球惟一標識符GUID，它存儲在Bus_Into_Block，在設備的整個生存期它是惟一不變的，所以在程序中根據設備的GUID打開設備句柄，其傳輸時將不用擔心總線復位及物理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點，以完成讀、寫、鎖定操作?；谡埱蠛蛻鸬臋C制來確保數據傳輸的正確性。

　　(2)等時傳輸，等時傳輸是一種不需要確認數據的傳輸類型，它主要強調的是傳輸數據的實時性。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備。其以固定時間間隔(125 ms)發送數據，所以必須分配固定的總線帶寬，有著高于異步傳輸的優先級。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

　　異步傳輸的主要步驟如下：

　　(1)設置傳輸速度，1394b支持的最高速度為800 Mb·s-1，驅動程序可以在總線復位完成后立即通過C1394GetMaxSpeedToNode或1394Get-MaxSpeedBetweenNodes設置節點間速度。

　　(2)設置最大包，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設置最大包長。

　　(3)設置帶寬，要注意的是帶寬不僅取決于包的大小，還與節點間的傳輸速率有關，當傳輸速率增加時，所需的帶寬會減小。

　　(4)異步讀／寫，異步傳輸分為阻塞調用和非阻塞調用，C1394ReadNode／C1394WriteNodewei為阻塞調用，只在讀或寫事務完成 (包括發送請求數據包，檢查確認，等待響應或超時)后返回。C1394ReadNodeAsynch／C1394WriteNodeAsynch為非阻塞調用。非阻塞調用比阻塞調用更節省時間，節約資源。

　　4．2 IEEE1394b等時傳輸機制

　　與異步傳輸不同，等時傳輸強調了數據的實時性。等時傳輸是基于時間片的。

　　建立等時傳輸的步驟為：(1)設置傳輸速率，最大為800 Mb·s-1。(2)設置帶寬。(3)分配等時信道。(4)分配等時資源。(5)等時事務處理。(6)完成后釋放資源。

　　有時候應用程序并不只發送一個等時請求，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果，這樣確保等時接收時不會丟數據包，這時要用到等時請求隊列來完成。內核模式的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，應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。