避免基于 1394 的外部存儲系統(tǒng)中的設計錯誤

IEEE 1394，也稱為 FireWire，已成為存儲應用程序的標準。FireWire 是一種流行且經(jīng)過驗證的標準，雖然它為許多系統(tǒng)設計人員所熟悉，但仍有可能出現(xiàn)設計錯誤，從而影響性能。

首先，看看外置 FireWire/1394 硬盤驅(qū)動器的三個重要細分市場。常見的是計算機的外部存儲。這些驅(qū)動器用于為計算機提供額外的存儲空間，用于在計算機之間傳輸數(shù)據(jù)或進行備份。

其次是直接連接到攝像機的外部存儲。這些驅(qū)動器可以直接從攝像機接收音頻和視頻，而不是錄制到攝像機內(nèi)部的錄像帶或其他存儲介質(zhì)。此外，視頻可以從攝像機內(nèi)部的存儲傳輸?shù)?FireWire 硬盤驅(qū)動器而無需使用計算機來管理傳輸。這種類型的 1394 硬盤驅(qū)動器通常稱為“AV”驅(qū)動器。

，還有用于機頂盒或 HDTV 的外部存儲。這些驅(qū)動器為機頂盒 (STB) 或 HDTV 提供額外的存儲，類似于 AV 驅(qū)動器。這種額外的存儲可用于增加存儲容量STB 可用于錄制節(jié)目，也可用于存檔已錄制在 STB 上的節(jié)目。

在這三個細分市場中，常見的是計算機的外部存儲。直接連接到攝像機的驅(qū)動器傾向于銷售到音頻/視頻市場。1394 驅(qū)動器用于 STB 和 HDTV，但可能無法使用它們有線電視供應商 (https://redbuttonsoftware.com)。

其他三個存儲細分市場具有基本相同的架構(gòu)。其中包括閃存驅(qū)動器、CD/CDRW 驅(qū)動器和 DVD/藍光 (BD) 驅(qū)動器。如下圖 1所示，F(xiàn)ireWire 外部存儲設備遵循相同的通用設計。

圖 1. 大多數(shù)用于計算機的 FireWire 硬盤驅(qū)動器結(jié)合了 FireWire 和其他通用接口，例如 USB 和 eSATA。

外部連接器

大多數(shù)用于計算機的 FireWire 硬盤驅(qū)動器結(jié)合了 FireWire 和其他常見接口，例如 USB 和 eSATA。FireWire 驅(qū)動器同時包含 FireWire 400 和 FireWire 800 也很常見。

6 針連接器是硬盤驅(qū)動器上常見的 FireWire 400 連接器，而 9 針連接器用于 FireWire 800。較小的驅(qū)動器（2.5 英寸或更小）通常通過 6-1394 總線通過 1394 總線供電針或 9 針連接器。由于可通過總線提供的功率有限，較大的驅(qū)動器將需要單獨的電源。

FireWire 閃存驅(qū)動器通常通過 6 針連接器供電，但在 FireWire 4 針連接器是可用的情況下，通常會提供某種形式的外部電源。4 針連接器不提供電源。CD、DVD 和 BD 驅(qū)動器也可以通過 6 針或 9 針電纜供電。

硅選項和選擇

通過 FireWire 電纜的通信是使用 ATAPI、IDE、SATA 或 ATA 橋接芯片到 1394 實現(xiàn)的。原生 1394 存儲芯片（如果可用）可以降低外圍設備成本。橋接芯片的硅供應商包括 PLX Technology（通過其 Oxford Semiconductor 部門）、Initio、JMicron、Prolific 和 O2Micro。

軟件支持

FireWire 400 存儲從 Windows 98 第二版開始在 Windows 操作系統(tǒng)中得到支持，從 1998 年末的第二代 iMac 開始在蘋果計算機中得到支持。FireWire 800 在蘋果的 OSX 中得到支持，在微軟的 Win7 中得到支持。Linux 同時支持 FireWire 400 和 FireWire 800。

經(jīng)常影響互操作性或性能的常見設計錯誤分為四類：電源管理；配置 ROM 內(nèi)容；電路板布局；和后期 VG 保護。

第 1 類：為外部存儲設備提供的電力不足。  這包括電路板電子設備、存儲設備的電源以及設備電源等級指示的正確總線電源。

總線功率需要與 Self-ID 數(shù)據(jù)包中包含的功率等級相匹配。（參見下圖 2 中所示的 IEEE 1394-2008 規(guī)范中的 9-25 和 9-26），如下所述：

功率等級 0 – 從未使用電纜電源的自供電設備電源等級 1 – PHY 始終自供電的主要電源供應商電源等級 2 – 主電源供應商，其中 PHY 在斷電狀態(tài)下由電纜供電（30 瓦）功率等級 3 – 主電源供應商，其中 PHY 在斷電狀態(tài)下由電纜供電（45 瓦）功率等級 4 – 備用電源供應商或電纜供電（3 瓦）Power Class 5 – 為未來標準化保留電源等級 6 – 始終使用電纜電源（3 至 6 瓦）功率等級 7 – 始終使用電纜功率（3 至 10 瓦）

設備應設計為能夠承受全總線電壓。1394 電纜可以提供高達 33 伏的電壓和 1.5 安培的電流（45 瓦）。請務必使用具有合適額定值的組件，例如電容器、二極管、PCB 走線、線規(guī)等。

類別 2：配置 ROM 中缺少所需信息。 配置 ROM（下圖 2）錯誤導致 Self-ID 數(shù)據(jù)包中的錯誤信息，每次外部存儲產(chǎn)品連接到 FireWire 總線時都會傳輸該數(shù)據(jù)包。

 

圖 2：IEEE 1394-2008 標準的節(jié)點電源接口圖

配置 ROM 為自 ID 數(shù)據(jù)包的這些部分提供值：供應商 ID；序列號 (GUID)；校驗和；和功率級。擁有的 GUID 尤為重要，因為如果兩個設備使用相同的 GUID 連接，某些操作系統(tǒng)將只能識別一個外部存儲設備。

第三類：電路板布局錯誤。 應避免使用非阻抗匹配走線（ 上圖 2）和傾斜匹配走線。PHY 和連接器之間的 TPA+/A- 和 TPB+/B- 跡線應為 110 歐姆 +/- 10% 差分阻抗。其他要求包括：

1) 差分走線的長度必須相同，以避免在終端靠近 PHY 時引入偏斜。推薦使用四層板。

2) 需要包括電源平面。缺少電源平面會導致難以滿足所需的走線阻抗，并可能增加 EMI 問題。同樣，應該使用四層板。

，在 TPA+/A- 和 TPB+/B- 跡線中使用共模扼流圈以減少電磁干擾 (EMI) 等設計選擇會影響 1394 信號質(zhì)量并引入互操作性或性能問題。

類別 4：易感性 Late-VG 型電氣過載 (EOS)。Late-VG是 FireWire 的獨特之處，當電纜接地連接 Vg在電纜電源VP 之前無法連接時發(fā)生。

這可能會損壞 PHY，因為 TPA/TPB 暫時用作返回電流的路徑。 為避免這種情況，V g和連接器屏蔽層之間應有直流連接 ，連接器的設計應通過以下方式防止電纜倒置或傾斜插入：

1) 避免使用機械接縫位于插座窄端的 6 針插座（這些插座往往更容易倒置電纜插入）

2) TPA/TPB信號對采用背靠背二極管保護，例如BAL99型產(chǎn)品。

3) 在 TPA/TPB 信號對上使用過電壓檢測來斷開 V P