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(多图) Linux下IEEE1394组网技术研究及实现

电子设计工程 宋瑾 程子敬 闫文?? 2011年03月18日 ?? 收藏0

  IEEE 1394,又称火线(FireWire)接口,是一种高速度传送接口,适用于主板的标准工作速率为12.5、25或50 Mb/s,适用于外设的标准所支持的数据率为100、200和400 Mb/s。

  IEEE1394具备高速率宽带;实时性等时传输;采用细缆便于安装;采用总线结构;支持热插拔等特点。因此,基予IEEE1394的特点,这里提出一种Linux下IEEE1394组网技术的设计方案。

  1 IEEE1394简介

  对于多媒体数据传输的高要求催生了IEEE1394(以下简称1394)的发展。多媒体数据传输要具有实时性。单纯图形传输或网络应用一般对实时性要求并不高。例如在Internet上浏览主页,虽有延迟,但一般尚可接受。如果网络会议就要求具有实时性。其次是连接的方便性、通用性,并且成本较低,这样接口连接更简便,应用更广泛。

  1394可应用于家庭网、商业网以及Internet中的各种远程系统,具有相同功能的1394产品要比普通的微机配套设备便宜,具有更好的可扩展性。所有这些都使1394产品获得了强劲无比的竞争力。

  1394具有如下特点:

  1)高速率? IEEE1394-1995中规定速率为100~400 Mb/s。IEEE1394b的更高速度是800 Mb/s~3.2 Gb/s。其实400Mb/s就可以满足所有要求。现在通常可能达到的物理流LSI速度是200Mb/s。另外,实际传输的数据一般都要经过压缩处理,并不是直接传输原始视频数据。因此200Mb/s能够满足实际需要。但对多路数字视频信号传输来说,传输速率总是越高越好。

  2)实时性? 1394的特点是利用等时性传输来保证实时性,因此,SSA,Fiber Channel及Ultra SCSI也都与IEEE1394具有同样的性能。

  3)采用细缆,便于安装? 4根信号线与2根电源线构成的细缆使安装简单,而且价格便宜。但接点间距只有4.5 m。似乎略显不足。而采用延伸接点间距的方法,POF可以将接点间距延长至70m。

  4)总线结构? 1394是总线,不是I/O。向各装置传送数据时,是按IEEE1212标准读写列入转换的空间。总之,从上一层看,1394是与PCI总线相同。

  1394总线和常见的USB总线的不同之处在于:1394是一个对等的总线。就是说。任何一个总线上的设备都可主动发出请求。而USB总线上的设备则是等待主机发送请求,然后做相应的动作。因而1394设备更智能化,因此1394就复杂一些,成本高一些。这个特性决定了1394可以是脱离以桌面主机为中心的束缚。

  1394总线的拓扑结构与USB相同,都是树形结构。但IEEE1394b提出了一个避免环状结构的方法,即使设备连接形成一个圆环时,也能保证正常工作。1394串行总线与PCI并行总线不一样,前者的两个设备之间如果必须经过第三个设备,那么数据必须从第三个设备穿过。而后者则可直接在两个设备间传输,不用经过第三个设备。

  1394总线上的设备之间也会选举一些设备成为总线管理,做些额外的工作,如:①根节点主要是在总线仲裁中做最终的裁判。②同步资源管理器:主要是在同步传输中,管理带宽,或者提供总线的拓扑结构和有限的电源管理。③总线管理器可以设置根节点,提供总线拓扑结构,优化网络的响应时间,和更高级的电源管理。

  5)热插拔? 能带电插拔。增删新装置,不必关闭电源,操作非常简单。

  6)即插即用? 增加新装置不必设定ID,可自动予以分配。1394的使用者不需要任何相关知识,操作非常简单,接上即用。实际上,当有新的设备接入某个1394端口时,整个总线将会进行一次总线复位(bus reset)。所有设备重新给自己起名字(节点标识,Node ID)。1394的起名字的机制很简单,从0开始往上,最多到62。一般叶子节点的ID小,树根的ID最大。1394的总线复位时间:短的只要1 μs,长的要160μs。

  2 网络地址转换NAT原理

  网络地址转换NAT(Network Address Translation)广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题,而且还能够有效避免来自网络外部的攻击,隐藏并保护网络内部的计算机。

  借助于NAT,私有(保留)地址的“内部”网络通过路由器发送数据包,私有地址被转换成合法的IP地址,一个局域网只需使用少量外部IP地址即可实现私有地址网络内所有计算机与Intemet的通信需求。NAT将自动修改IP报文头的源IP地址和目的IP地址,IP地址校验则在NAT处理过程中自动完成。有些应用程序将源IP地址嵌入到IP报文的数据部分中,所以还需要同时对报文进行修改,以匹配IP头中已经修改过的源IP地址。否则,在报文数据都分别嵌入IP地址的应用程序就不能正常工作。


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IEEE1394? NAT? 以太网?

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