protocolo firewire aplicaciones a los microcontroladores

Escuela Superior Politécnica de Alcoy
U.P.V.
PROTOCOLO FIREWIRE
APLICACIONES A LOS
MICROCONTROLADORES
Laboratorio de Sistemas Electrónicos Digitales
Prof: Ignacio Miró Orozco
Realización del trabajo:
Espí González, Óscar J.
Llorens Agulló, Lluc
Masiá Pérez, Juan Vicente
Tena García, Raúl
Valls Pla, Alberto C.
1
Microcontroladores
FireWire
ÍNDICE
Breve Historia
2
Definición
2
USB vs FireWire
4
Conectores
6
Protocolo
16
Dispositivos
25
Bibliografía
29
1
Microcontroladores
FireWire
Breve Historia
Apple inventó el FireWire a mediados de los 90 y lo convirtió en el estándar
multiplataforma IEEE 1394, siendo el primer fabricante de ordenadores que
incluyó FireWire en toda su gama de productos. FireWire es una tecnología para
la entrada/salida de datos en serie a alta velocidad y la conexión de dispositivos
digitales como videocámaras o cámaras fotográficas digitales y ordenadores
portátiles o de sobremesa. Ampliamente adoptado por fabricantes de periféricos
digitales como Sony, Canon, JVC y Kodak, el FireWire se ha convertido en el
estándar establecido tanto para consumidores como para profesionales.
Definición
FireWire es uno de los estándares de periféricos más rápidos que se han
desarrollado, característica que lo hace ideal para su uso con periféricos del
sector multimedia (como cámaras de vídeo) y otros dispositivos de alta velocidad
como, por ejemplo, lo último en unidades de disco duro e impresoras. Por estos
motivos, no podemos dejar de hacer referencia durante todo el documento al
otro tipo de bus por excelencia utilizado para estos fines, el USB.
Con un ancho de banda 30 veces superior al conocido estándar de
periféricos USB 1.1, el FireWiere 400 se ha convertido en el estándar más
respetado para la transferencia de datos a alta velocidad.
Se ha convertido en la interfaz preferida de los sectores de audio y vídeo
digital, reúne numerosas ventajas, entre las que se encuentran la elevada
velocidad, la flexibilidad de la conexión y la capacidad de conectar un máximo de
63 dispositivos.
Además de cámaras y equipos de vídeo digital, la amplia gama de
productos FireWire comprende reproductores de vídeo digital, sistemas
domésticos para el ocio, sintetizadores de música, escáneres y unidades de
disco duro.
Una vez más, Apple ha duplicado la velocidad de transferencia con su
implementación del estándar IEEE 1394b FireWire 800. Por esto nos parece
interesante ahblar un poco más de él.
La velocidad sobresaliente del FireWire 800 frente al USB 2.0 convierten al
primero en un medio mucho más adecuado para aplicaciones que necesitan
mucho ancho de banda, como las de gráfico y vídeo, que a menudo consumen
cientos e incluso miles de megabytes de datos por archivo. Por ejemplo, una
hora de formato de vídeo DV ocupa unos 13.000 megabytes (13 GB).
Otras de sus ventajas son las siguientes:
Su arquitectura altamente eficiente, IEEE 1394 reduce los retrasos en la
negociación.
Mejor vivencia como usuario. Da igual como conectemos nuestros
dispositivos entre ellos, FireWire 800 funciona a la perfección. Por
ejemplo podemos, incluso, enlazar a Mac la cadena de dispositivos
FireWire 800 por los dos extremos para mayor seguridad durante
acontecimientos en directo.
2
Microcontroladores
FireWire
Compatibilidad retroactiva. Los fabricantes han adoptado el FireWire para
una amplia gama de dispositivos, como videocámaras digitales, discos
duros, cámaras fotográficas digitales, audio profesional, impresoras,
escáneres y electrodomésticos para el ocio. Los cables adaptadores para
el conector de 9 contactos del FireWire 800, permiten utilizar productos
FiereWire 400 en el puerto FireWire 800.
Además, FireWire 800 comparte las revolucionarias prestaciones de
FireWire 400:
Flexibles opciones de conexión. Conecta hasta 63 ordenadores y
dispositivos a un único bus: podemos compartir una cámara entre dos
Mac's o PC''s.
Distribución en el momento. Fundamental para aplicaciones de audio y
vídeo, donde un fotograma que se retrasa o pierde la sincronización o
arruina un trabajo. En estos casos FireWire puede garantizar una
distribución de los datos en perfecta sincronía.
Alimentación por el bus. Mientras el USB 2.0 permite la alimentación de
dispositivos sencillos y lentos que consumen un máximo de 2,5W, como
un ratón, los dispositivos FireWire pueden proporcionar o consumir hasta
45W, más que suficiente para discos duros de alto rendimiento y baterías
de carga rápida.
Conexiones de enchufar y listo, conocidas como plug & play. No tenemos
más que enchufar un dispositivo para que eche a andar.
3
Microcontroladores
FireWire
USB vs. Fireware
En este apartado vamos a hablar de las semejanzas y diferencias,
bastantes en ambos aspectos, que podemos encontrar entre estos dos tipos de
buses. Tanto el 1394 (FireWire) y el Universal Serial Bus (USB) son tecnologías
que persiguen un nuevo método de conectar múltiples periféricos a un
ordenador. Ambos permiten que los periféricos sean añadidos o desconectados
sin la necesidad de reiniciar, también utilizan por igual cables ligeros y flexibles
con un empleo sencillo, y conectores duraderos. Pero aquí terminan los
parecidos. Aunque los cables de 1394 y USB pueden parecer a la vista los
mismos, la cantidad de datos que por ellos transcurre es bastante diferente.
Como muestra la siguiente tabla, la velocidad y la capacidad de transferencia
marca la principal distinción entre estas dos tecnologías.
Tabla Comparativa
Número máximo de dispositivos
IEEE 1394 Firewire
USB
62
127
Cambio en caliente (agregar o
quitar dispositivos sin tener que Si
reiniciar el ordenador)
Si
Longitud máxima del cable entre
4,5 metros
dispositivos
5 metros
Velocidad de transferencia de
200 Mbps (25 Mb/s)
datos
12 Mbps (1,5 Mb/s)
400 Mbps (50MB/s)
Tipos de ancho de banda
800Mbps(100MB/s)
Ninguno
1Gbps+ (125MB/s+)
Implementación en Macintosh
Si
No
Conexión de periféricos interna
Si
No
- Videocámaras DV
- Teclados
- Cámaras digitales de - Ratones
alta resolución
- Monitores
- HDTV (TV de alta
- Joysticks
definición)
Tipos
de
conectables
dispositivos
- Cajas de conexiones
- Discos duros
- Unidades DVD-ROM
- Cámaras digitales
de baja resolución
- Unidades CD
- Impresoras
-ROM
de
velocidad
- Escáneres
- Módems
4
baja
Microcontroladores
FireWire
Hoy en día, FireWire ofrece una transferencia de datos 16 veces superior a
la ofrecida por el USB, y se ampliará en los próximos tiempos. Esto es porque el
USB fue diseñado para no prevenir futuros aumentos de velocidad en su
capacidad de transferencia de datos. Por otro lado, el 1394 tiene bien definidos
otros tipos de ancho de banda, con velocidad incrementada a 400 Mbps (50
MB/s), 800 Mbps (100 MB/s) y 1 Gbps+ (125 MB/s). Tantos incrementos en la
capacidad de transferencia de datos son requeridos para los dispositivos tales
como HDTV, cajas de mezclas digitales y sistemas de automatización caseros
que planean incorporar interfaces 1394.
Todo esto no significa que el 1394 sea mejor que el USB. La mayoría de
los analistas industriales esperan que los conectores 1394 y USB coexistan
pacíficamente en los ordenadores del futuro. Reemplazarán a los conectores que
podemos encontrar hoy en las partes de atrás de los PC's. USB se reservará
para los periféricos con un pequeño ancho de banda (ratones, teclados,
módems), mientras que el 1394 será usado para conectar la nueva generación
de productos electrónicos de gran ancho de banda. Sin embargo, cada día se
hace más aparente que se están colocando de forma competitiva, y coinciden
parcialmente en algunos mercados.
FireWire y USB se han abierto camino en la industria informática y
electrónica de consumo. El USB es la tecnología preferida para la mayoría de
ratones, teclados y otros dispositivos de entrada de información de banda
estrecha. Por ejemplo, el USB también está muy extendido en cámaras
fotográficas digitales de consumo, impresoras, escáneres, joysticks y similares.
FireWire, gracias a su mayor ancho de banda, longitud de cable y alimentación
por el bus, es más adecuado para aplicaciones de vídeo digital (DV), audio
profesional, discos duros, cámaras fotográficas digitales de alto nivel y aparatos
de ocio domésticos.
Para concluir, si lo que buscamos es únicamente velocidad, el Firewire
soportará hasta los 480 Mbps que es la misma velocidad que anuncia el USB
2.0, pero hay más diferencias entre las dos tecnologías. El USB necesita un
ordenador (host) que maneje a los dispositivos y si queremos transferir
información entre 2 dispositivos tiene que pasar por el host y evidentemente
estar en marcha, en cambio el Firewire permite que los periféricos "dialoguen"
entre ellos directamente, por ejemplo, podemos conectar la cámara firewire a un
video o equipo de música o TV que soporten firewire y volcar información entre
ellos directamente sin que el PC intervenga. Como vemos, la filosofía del
Firewire es diferente que el USB y permite un mayor abanico de posibilidades,
pero centrándonos en el PC o MAC, el Firewire es la solución actual por
excelencia para conexión de cámaras digitales dada la necesidad de un gran
ancho de banda para transferir el video y sonido, como ya hemos dicho, y ya
veremos que nos depara el futuro de estos estándares.
5
Microcontroladores
FireWire
Conectores
La principal característica del IEEE 1394, más conocido como FIRE WIRE,
ha sido siempre la velocidad a la que transmite la información, para ello se
diseño el cable conector del dispositivo.
Este tipo de cables están diseñados para que se puedan conectar en
caliente, es decir, que no hace falta apagar el ordenador para realizar una
conexión segura del dispositivo. No requieren números de identificación de
dispositivos, conmutadores DIP, tornillos, cierres de seguridad ni terminadores.
Existen varios tipos de cables. FireWire 400 envía los datos por cables de
hasta 4,5 metros de longitud. Mediante fibra óptica profesional, FireWire 800
puede distribuir información por cables de hasta 100 metros. La velocidad que
puede alcanzar es hasta cuatro veces más rápido que la red Ethernet 100Base-T
y 40 veces más rápido que la red Ethernet 10-Base-T.
La alimentación del dispositivo se realiza mediante el bus. Mientras el USB
2.0 permite la alimentación de dispositivos sencillos y lentos que consumen un
máximo de 2,5 W, como un ratón, los dispositivos FireWire pueden proporcionar
o consumir hasta 45 W, más que suficiente para discos duros de alto rendimiento
y baterías de carga rápida.
6
Microcontroladores
FireWire
Para una mayor eficiencia del cable los hilos se conectan de la siguiente
manera en un puerto FireWire 400 de 6 pines.
Para una mayor eficiencia del cable los hilos se conectan de la
siguiente manera en un puerto FireWire 400 de 6 pines.
Pin
Signal
name
Description
1
Power
Power (approximately
25 V DC)
2
Ground
Ground return for
power and inner cable
shield
3
TPB-
Twisted-pair B Minus
4
TPB+
Twisted-pair B Plus
5
TPA-
Twisted-pair A Minus
6
TPA+
Twisted-pair A Plus
Shell
-
Outer cable shield
7
Microcontroladores
FireWire
Esta es la conexión que se realiza en un conector FireWire 800 de 9 pines.
Pin
Signal
name
Description
1
TPB-
Twisted-pair B Minus
2
TPB+
Twisted-pair B Plus
3
TPA-
Twisted-pair A Minus
4
TPA+
Twisted-pair A Plus
5
TPA (R)
Twisted-pair
Reference
6
VG
Power Ground
7
SC
Status
Contact
(no
connection; reserved)
8
VP
Power
Voltage
(approximately 25 V DC)
9
TPB (R)
Twisted-pair
Reference
A
B
Ground
Ground
Una de las principales familias de integrados para el estándar IEEE 1394
es la FW Aquí os mostramos unos ejemplos de dispositivos IEEE 1394.
8
Microcontroladores
FireWire
Aquí tenemos el esquema de diseño del dispositivo FW323. Tiene un total
de 128 pines, contiene un bus PCI preparado par los 400 Mbits/seg. Implementa
IEEE 1394a-2000.
Seguidamente tenemos el esquema de la placa que contiene al dispositivo
FW323 en la que se puede apreciar donde va conectado cada dispositivo y la
posición del patillaje y las pistas de conexión a los puertos del dispositivo
Finalmente se presenta como esta encapsulado normalmente este
dispositivo.
9
Microcontroladores
FireWire
10
Microcontroladores
FireWire
11
Microcontroladores
FireWire
Otro dispositivo de la familia FW es 802x. Este dispositivo normalmente
tiene menor consumo que otros.
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Microcontroladores
FireWire
La disposición interna del conector se reparte e la siguiente forma y el
encapsula se presenta así. Y la conexión al conector de 6 pines por uno de los
puertos.
13
Microcontroladores
FireWire
Como se puede ver a simple vista el chip necesita de componentes
externos como resistencias y condensadores de desacoplo para un perfecto
funcionamiento. Esta circuitería externa es necesaria para impedir las subidas no
deseadas de tensión y corriente que puede sufrir el dispositivo.
También existe otra familia de dispositivos como los MB. Estos dispositivos
están fabricados por la compañía Texas, pero son dispositivos más específicos.
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Microcontroladores
FireWire
Este es un esquema del MB86613, y sus principales pines.
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Microcontroladores
FireWire
Protocolo
El estándar IEEE 1394-1995 o bus HPSB (High Performance Serial Bus)
describe un bus serie Plug & Play de alta velocidad utilizable tanto sobre placa
(para interconexión de tarjetas sobre el mismo panel posterior) como sobre cable
(para interconexión de tarjetas en distinto panel posterior o entre periféricos
externos). Este estándar está a su vez basado en el estándar ISO/IEC
13213:1994 (ANSI/IEEE 1212), que describe una arquitectura de comunicación
entre buses de sistemas microcomputadores a través de Registros de Comando
y Estado (CSR).
El bus 1394 está basado en un bus original de Apple denominado
FireWire, término utilizado todavía por muchos fabricantes, mientras que otros
han adoptado el nombre i.Link, que es marca registrada de Sony Corp.
IEEE1394 permite la conexión tanto de dispositivos digitales multimedia de
altas prestaciones, como grabadoras de vídeo, televisores, equipos de música,
consolas de mezclas, etc, como de dispositivos tradicionales de PC como discos
duros, CD-ROMs, impresoras, escáneres, etc. A diferencia de otros buses donde
la comunicación depende de un control centralizado (por ejemplo, en un PC),
IEEE 1394 soporta un modelo peer-to-peer, en la que cualquier dispositivo
puede comunicarse directamente con cualquier otro, siempre que utilicen los
mismos protocolos.
TOPOLOGÍA
Cada bus soporta hasta 63 dispositivos y se puede configurar en cadena
y/o árbol. Esto quiere decir que de cada dispositivo pueden conectarse
uno (cadena) o más (árbol) dispositivos (red no cíclica, no pueden crear
bucles).
La conexión física es punto a punto, con un espaciado de hasta 4.5
metros como máximo entre dispositivos.
Pueden haber hasta 16 tramos de cable (conexiones) entre Nodos (saltos
finitos), lo que permite la conexión directa de hasta 16 Nodos en Cadena
(hasta 72 metros de cable en total).
De cada Nodo pueden conectarse varias ramas (conexión en árbol). Los
dispositivos típicos dispondrán de 3 conectores, aunque el estándar
prevé desde 1 hasta un máximo de 16. Para poder establecer una
cadena, es necesario que los dispositivos dispongan por lo menos de 2
conectores, mientras que para establecer una conexión en árbol, el
dispositivo debe tener al menos 3 conectores. También pueden haber
dispositivos con un sólo conector, por lo que sólo pueden conectarse
como final de cadena.
Los Bridges se utilizan para interconectar buses iguales o distintos:
Un controlador 1394 PCI es un Bridge entre los buses 1394 y PCI,
que soporta por tanto hasta 63 nodos (dispositivos).
Se pueden utilizar Bridges entre buses 1394 y SCSI o entre buses
1394-cable y 1394-backpanel, etc.
16
Microcontroladores
FireWire
Se pueden mezclar dispositivos de distintas velocidades, aunque la
velocidad del bus será la del dispositivo más lento. Se establecen 3
opciones de velocidad, a 98.304, 196.608 y 393.216 Mbps
respectivamente. Estas velocidades se redondean, respectivamente, a
100, 200 y 400 Mbps, y el estándar los denomina oficialmente S100,
S200 y S400. Actualmente está en desarrollo un nuevo estándar a 800
Mbps, y en un futuro está previsto superar el Gbps.
Algunos controladores pueden soportar funciones de Mapa de Topología
y de Velocidad, para permitir transferencias a distintas velocidades entre
distintas parejas de dispositivos.
Los enlaces punto-a-punto, la transmisión diferencial, la codificación
Data-Strobe y la resincronización de señales en cada nodo hacen de
1394 un bus muy robusto a nivel de integridad de señal, lo que hace
posible alcanzar fiablemente altas velocidades de transmisión.
En cuanto a cables y conectores, inicialmente se definió la conexión a 6
hilos, y posteriormente (IEEE-1394a) se ha definido una conexión
adicional a 4 hilos que pueden utilizar dispositivos que no se alimentan
desde el propio bus. Los cables establecidos para cada caso son:
El cable apantallado de 4 conductores (2 pares twisteados y
apantallados para señal).
El cable apantallado de 6 conductores (2 pares twisteados y
apantallados para señal + 1 par twisteado para alimentación y
masa). Los dispositivos con aislamiento galvánico pueden
alimentarse a través de estos hilos de alimentación del bus.
17
Microcontroladores
FireWire
ARQUITECTURA
Capa física:
El bus aparece como un mapa de memoria, con cada nodo ocupando un
rango de direcciones.
La configuración automática se realiza cada vez que se añade un
dispositivo, cambiando el mapa de memoria.
Los dispositivos y sus recursos internos se seleccionan mediante un
direccionamiento directo y jerárquico con 64 bits: estándar de
direccionamiento IEEE1212.
64 bits: 16 ExaBytes de espacio de memoria
Node ID (identificador de nodo): 16 bits:
Bus ID (dirección de bus): 10 bits = 1024 buses en un
sistema.
Physical ID (dirección de nodo): 6 bits = 64 nodos por bus.
Node OFFSET (espacio de nodo): 48 bits = 256 Terabytes de
espacio por nodo. Direcciona mediante los 48 bits menos
significativos de la dirección total de 64 bits. Este espacio se
divide en:
Espacio Inicial de Memoria.
Espacio Privado.
Espacio Inicial de Registro.
Espacio Inicial de Unidad.
De ellos, el Espacio Inicial de Registro es un espacio de 2 KB con
dirección base FFFF F000 0000 hex, que está reservado para
aquellos recursos que deben estar accesibles inmediatamente
después de una inicialización (reset) del bus.
Node ID, Bus ID, Physical ID: Los 16 bits más significativos de la dirección
total de 64 bits identifican un único nodo de entre todos los nodos que forman
parte de los distintos buses del sistema. Los 10 bits más significativos de esta
dirección son los mismos para todos los nodos pertenecientes a un mismo bus,
cuyo valor se denomina Bus ID, mientras que los 6 bits menos significativos
identifican un único nodo perteneciente a dicho bus, y se denomina Physical ID.
Esta dirección Physical ID se asigna a cada nodo como parte del proceso de
inicialización del bus (los nodos no se configuran manualmente).
La existencia de varios buses en un mismo sistema precisa de unos
elementos (Bridges) para controlar y gestionar el flujo de información entre los
mismos. Se pueden utilizar Bridges para aumentar el número de nodos más allá
de 64, o para dividir el tráfico del bus en varios segmentos independientes, lo
que permite utilizar más eficientemente el ancho de banda disponible.
18
Microcontroladores
FireWire
En el caso habitual, una controladora PCI es un Bridge que podrá soportar
por lo tanto hasta 64 dispositivos directamente, sin necesidad de hubs
intermedios.
Asignación de dirección física (Physical ID): Cada vez que se enciende o
se reinicia un bridge, y cada vez que se añade o se quita un nodo del bus, bien
sea por conexión/desconexión física o por encendido/apagado del mismo, se
asignan direcciones físicas a cada nodo. Los dispositivos no disponen de
conmutadores de configuración, y además se soporta la conexión en caliente
(hot-plug). La parte física que gestiona el interfaz 1394 en los dispositivos se
denomina PHY, los cuales implementan la función de Configuración Automática
de la Red que entre otras cosas gestiona el protocolo de asignación de
direcciones físicas.
Capa de enlace:
Transmisión de paquetes. Dos tipos de transmisión:
Transferencias isócronas: se garantiza una velocidad de transmisión
predeterminada y garantizada mediante el envío de paquetes de duración
125 µs (ciclo), que se desglosan en un máximo de 64 canales -uno por
dispositivo-. Un Canal Isócrono es una relación entre nodos que forman
un grupo, en el que hay Transmisores (Talkers) y Receptores (Listeners).
Cada grupo (canal) se identifica por un número entre 0 y 63. No se
requiere confirmación. Se envía una cantidad arbitraria de datos a
intervalos regulares a un nodo destino.
Son transferencias que tiene garantizada una
transferencia de hasta el 80% del ancho disponible.
tasa
de
Hay un nodo especial que es el controlador de recursos isócronos
(isochronous resource manager) que puede ser o no el nodo raíz.
El ancho de banda que un dispositivo isócrono puede obtener
está sólo limitado por el ancho de banda ya ocupado por otros
dispositivos isócronos.
Pueden ser transferencias de difusión (broadcast).
No incluyen corrección de errores.
Transferencias asíncronas: En modo asíncrono, los datos y la
información de la capa de transacción se envía a una determinada
dirección y posteriormente se recibe un mensaje de reconocimiento que
confirma que la información ha llegado a su destino. Sin ancho de banda
garantizado y que se producen tras una competición limpia por el bus.
Incluyen diversos tamaños de paquetes, en función de la
velocidad del cable.
Incluyen confirmación de recepción y corrección de errores.
19
Microcontroladores
FireWire
En cada uno de estos modos de desarrolla a su vez tres fases distintas:
secuencia de arbitraje, transmisión del paquete de datos y reconocimiento.
Durante la secuencia de arbitraje un dispositivo que desee transmitir datos envía
una petición de acceso al bus a la capa física. Durante la fase de transmisión el
dispositivo fuente transmite un paquete de datos que contiene información de
formato y transacción, la dirección de los dispositivos fuente y destino y los
datos. La fase de reconocimiento consiste en el envío de un código de
confirmación por parte del dispositivo destino indicando que los datos fueron
correctamente recibidos.
Más interesante resulta la propuesta de FireWire de establecer asimismo
comunicaciones en modo síncrono, ya que de esta forma se garantiza una
velocidad de transmisión predeterminada y garantizada. Ello permite afrontar
aplicaciones en el entorno multimedia, en las cuales es preciso efectuar la
transmisión en tiempo real, lo que a su vez elimina la necesidad de instalar
etapas de buffer.
Capa de transacción:
Operaciones de lectura y escritura.
Bloqueo de transferencias asíncronas.
20
Microcontroladores
FireWire
ARBITRAGE
El tiempo de bus se divide en ciclos de 125ms de periodo.
El nodo raíz es el maestro de ciclo.
Un ciclo se inicia con un paquete de inicio de ciclo que se difunde a todo
el bus.
Inmediatamente se inician las transacciones isócronas (tiempo dividido
en canales isócronos).
Un dispositivo isócrono debe estar autorizado por el manejador de
recursos isócronos.
Un dispositivo isócrono puede tener asignado uno o más canales
isócronos.
Los dispositivos que desean utilizar los recursos isócronos arbitran por el
bus Æ notifican a su nodo padre que quieren el bus.
Los dispositivos más cercanos al nodo raíz conseguirán ganar el bus.
Un dispositivo que haya ganado un canal isócrono no competirá hasta el
próximo ciclo por los canales isócronos.
Tras las transferencias isócronas se inician las transferencias asíncronas
con un mecanismo similar.
21
Microcontroladores
FireWire
tramas asíncronas a), b) y isíncronas c)
1394 utiliza una señalización denominada "Data-Strobe", técnica patentada
por STMicroelectronics, que evita la necesidad de transmisión de señal de reloj.
La transmisión de cada bit involucra un cambio en la línea de Data o en la de
Strobe, pero nunca en ambas, con lo que el reloj se recupera fácilmente
mediante la función XOR de ambas señales. Este sistema soporta a su vez la
detección automática de velocidad.
La transmisión es diferencial y Semi-Duplex. Se utiliza un par twisteado
para transmisión de Dato y recepción de Strobe, y el otro par se usa para
recepción de Dato y transmisión de Strobe. Ambos pares son por tanto
bidireccionales.
22
Microcontroladores
FireWire
GESTIÓN DEL BUS - CONFIGURACIÓN
Reset del bus e inicialización:
Ocurre cuando se añade/elimina un nodo del bus.
El nodo que detecta la variación en la topología fija en TPA y TPB
de todos sus puertos un '1' lógico.
Todos los nodos lo transmiten y pasan a estado de inactividad.
La inicialización elimina la información de la topología del árbol.
Identificación del árbol
El nodo hijo acepta y desactiva Parent_Notify.
Los nodos rama envían un Parent_Notify a los puertos de los que
no lo han recibido.
Si hay contención se reintenta un tiempo (aleatorio) después si es
necesario.
El nodo raíz será el nodo que sólo tenga hijos.
Identificación del árbol: Ejemplo
Un nodo puede
Parent_Notify.
forzar
23
ser
raíz
retrasando
su
petición
Microcontroladores
FireWire
Autoidentificación:
El nodo raíz envía una señal Arbitration_Grant a su puerto menos
significativo con un nodo hijo.
Si el nodo hijo es una rama repite el proceso. Si es una hoja se
asigna a sí mismo el ID 0 y transmite a su padre un paquete
Self_ID.
El paquete se transmite a lo largo del bus. Cada nodo incrementa
su contador ID.
El nodo que se ha configurado señala un Self_ID_done a su padre
ya que no tiene nodos hijo por configurar.
El nodo raíz continúa enviando Arbitration_Grant a sus puertos de
manera descendente.
Cuando un nodo recibe Self_ID_Done de todos sus puertos se
configurará en el próximo Arbitration_Grant del nodo raíz.
El nodo raíz tendrá ID mayor del bus.
24
Microcontroladores
FireWire
Dispositivos
El interface FireWire IEEE 1349 está diseñado para conectar dispositivos
digitales al PC, como hemos estado diciendo durante todo el trabajo. Las nuevas
cámaras de vídeo digital incorporan este interface, el cual permitirá capturar y
editar el vídeo desde su cámara digital. Sus características son una transferencia
de 400Mb/s, soporte bus mastering, dos ó tres conectores en la misma tarjeta,
plug & play de dispositivos, etc.
Seguidamente mostramos una serie de adaptadores utilizados en esta
tecnología:
Tarjeta PCI FireWire 1394 (3-Port)
Se trata de una tarjeta PCI PnP de elevadas prestaciones,
con 3 conectores FireWire en la misma tarjeta de tipo
hembra. Está basada en el chip VIA totalmente compatible
con entorno Windows, y con una velocidad de transferencia
de hasta 400Mbps.
Tarjeta PCI FireWire800 1394b (3-Port)
Compatible con los estándares 400 y 800 (IEEE 1394a/b, o
iLink). Dispone de slot tipo PCI de 64-bit que puede ser
instalado en slot PCI de 32/64-bit (33Mhz). Dispone de
conector de alimentación en la propia tarjeta que permite
suministrar hasta 1.5A de potencia por puerto. También
dispone de 3 puertos FireWire en la tarjeta, dos de ellos del
tipo FireWire 800 (conector Bilingual 9-pin IEEE 1394b, compatible con
FireWire400), y un conector del tipo FireWire 400 (conector de 6-pin IEEE
1394a). Compatible con entornos Windows (98SE, ME, XP, 2000 o superior) y
MacOS (10.2.4 o superior). Ideal para aplicaciones de vídeo y conexión de
dispositivos que requieran un gran ancho de banda.
Tarjeta PCMCIA FireWire 1394 (2-Port)
Versión PCMCIA del interface FireWire IEEE 1394. Tarjeta
CardBus de 32 bytes. Al igual que la versión PCI permite una
transferencia de 400Mb/s. Ideal para llevar junto con la
cámara de vídeo y realizar las capturas on-line. Se trata de
una tarjeta tipo 2 que dispone de dos conectores FireWire de
tipo hembra integrados en la propia tarjeta.
25
Microcontroladores
FireWire
Tarjeta CardBus FireWire800 1394b (2A+1B-Ports)
Dispone de 2 puertos FireWire 400 (IEEE 1394a) y 1 puerto
FireWire 800 (IEEE 1394b). Bus de 64-bits que permiten
obtener unas tasas de transferencia más elevadas. Dispone
de un conector de 4-pin y otro de 6-pin para los puertos
FireWire 400, y de un conector de 9-pin para el FireWire 800.
Permite la operativa hot-swap y plug-n-play. Velocidades de
transferencia de 100, 200, 400 y 800 Mbps. Compatible con entorno Windows y
MacOS 10.2.4 o superior.
Tarjeta PCI FireWire/USB2.0 COMBO (4xUSB+3xFW)
Tarjeta PCI que provee de cuatro puertos USB del tipo 2.0 y
tres puertos FireWire. Externamente lleva tres puertos USB
2.0 y dos FireWire y, internamente, lleva un puerto USB 2.0 y
un FireWire. Los puertos USB soportan velocidades de
transmisión de 480Mbps, 12Mbps y 1.5Mbps, es decir que
es compatible con modos USB inferiores. El nuevo estándar
que elimina la limitación de los 12Mbps del USB 1.1. Los
puertos FireWire soportan una velocidad de transferencia de datos de hasta
400Mbps. Estos puertos son muy utilizados para la conexión de dispositivos de
vídeo.
Adaptador FireWire 6-Hembra a 4-Macho
Adaptador FireWire con conector de seis pines hembra por
un lado y de cuatro pines macho por el otro. Ideal para
convertir un cable 6/6 en 6/4.
Adaptador SCSI FireWire (6H/HD50M)
Adaptador SCSI-II que se conecta al puerto FireWire (IEEE
1394) y dispone de cable con conector SCSI del tipo DB25Hembra. Añade conversor de DB25M a HD50M. Con
operativa Plug & Play que no requiere configuración del
sistema. Soporte Windows 98SE, Windows 2000 y MAC. Se
alimenta del propio bus FireWire y dispone de terminador
configurable en el propio dispositivo. Transferencia de 20Mb/s (síncrono).
Compatible con SCSI-II. Ideal para conectar dispositivos SCSI a portátiles.
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Microcontroladores
FireWire
Módulo Conversión IDE a USB2-FireWire-A/B
Módulo conversor de USB y FireWire a IDE.
Compatible con USB 1.1 y 2.0 (soporta velocidades
de hasta 480Mbps). Compatible con FireWire a/b
(soporta velocidades de 400 y 800 Mbps).
Compatible con entornos Windows (98, 98SE, ME, 2000 y XP) y Mac OS (8.6,
9.X y 10.X). Dispone de dos conectores Bilingual 9-pin IEEE 1394b compatibles
con IEEE 1394-a/b, y de un conector USB tipo B-Hembra.
A continuación listamos diferentes concentradores y repetidores FireWire
que permiten obtener a partir de un conector, más conectores. También permiten
funciones de repetidores para prolongar la longitud de los cables FireWire.
Concentrador/Repetidor IEEE-1394 (6-Port)
Concentrador/Repetidor de señal para FireWire IEEE1394.
Las especificaciones FireWire limitan la longitud del cable a
4.5m. Este concentrador también hace las funciones de
repetidor, con lo que se pueden ir encadenando repetidores
hasta conseguir la distancia deseada. Además de repetidor,
hace también las funciones de concentrador de cinco puertos, es decir que de
una conexión FireWire, se obtienen cinco del tipo 6-pin hembra. Se suministra
con cable que conecta la entrada del concentrador con el puerto FireWire del
ordenador y con fuente de alimentación.
Concentrador 4xUSB1 2xFireWire Interno Frontal 3.5” y 5.25”
Concentrador USB de cuatro puertos del tipo A-Hembra y
FireWire de dos puertos del tipo 6-pin Hembra, que se
instala en el interior del PC. Concretamente se instala en una
bahía de 3.5" de la carcasa del PC. Se trata de un ingenioso
concentrador que añade en el panel frontal cuatro
conectores USB y dos IEEE1394 (FireWire), lo cual lo hace muy accesible,
práctico y estético. La instalación es sencilla, ya que basta con conectar este
concentrador a los conectores USB y FireWire de que disponga el PC. Para ello
se suministran los cables USB y FireWire con el bracket correspondiente para
hacer este puente con los respectivos conectores externos. La alimentación se
adquiere desde una toma de alimentación de la fuente del PC.
Concentrador 4xUSB2 2xFireWire Interno Frontal 3.5” y 5.25’’
Concentrador USB 2.0 de cuatro puertos del tipo A-Hembra y FireWire de dos
puertos del tipo 6-pin Hembra, que se instala en el interior del PC.
Concretamente se instala en una bahía de 3.5" de la carcasa del PC. Se trata de
un ingenioso concentrador que añade en el panel frontal cuatro conectores USB
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Microcontroladores
FireWire
2.0 y dos IEEE1394 (FireWire), lo cual lo hace muy accesible, práctico y estético.
La instalación es sencilla, ya que basta con conectar este concentrador a los
conectores USB y FireWire de que disponga el PC. Para ello se suministran los
cables USB y FireWire con el bracket correspondiente para hacer este puente
con los respectivos conectores externos. La alimentación se adquiere desde una
toma de alimentación de la fuente del PC. Soporta velocidades de transmisión de
480Mbps, 12Mbps y 1.5Mbps para los puertos USB 2.0 y hasta 480Mbps en los
puertos FireWire.
Para terminar con este apartado queremos mostrar el siguiente esquema
con el que mostramos varias de las posibilidades que tenemos para conectar
distintos dispositivos mediante este tipo de bus.
TV
PC
Cámara Digital
Visualización directa de imágenes
Reproductor
DVD
Scanner
VideoCassettera
Impresora
Impresión directa de imágenes
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Microcontroladores
FireWire
Bibliografía
www.apple.com
www.reparomipc.com
www.firewiredirect.com
www.synchrotech.com/product-1394
www.noticias3d.com
www.elrinconcito.com
www.duiops.net
www.domotica.net/USB_versus_IEEE_1394.htm
www.pcstats.com
www.pcworld.com
www.abcnet.es
www.bestbuy-int.com
www.areapc.com
usuarios.lycos.es/jordiaguila/index.htm
www.superinventos.comn
www.compustation.net
www.imagendv.com
es.fujitsu.com/productos/mo/dynamo1300fe.html#infogeneral
www.cablematic.com
developer.apple.com
www.ti.com
www.agere.com
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