IEEE1394接口技术及其应用

IEEE1394接口技术及其应用山东省招远市广播电视台 王小丽【摘要】本文详细分析了IEEE1394接口技术，并结合实例对其在中小电视台全数字化制作网络中的应用情况进行了阐述。

【关键词】IEEE1394；串行接口；局域网；应用技术1.引言IEEE1394最早由苹果（APPLE）、索尼（SONY）、美国德州仪器（Texas Instr -uments）等公司于提出，并于1995年由IEEE协会认定为IEEE1394-1995技术规范，全称为IEEE1394高性能串行总线标准。

IEEE1394作为一个工业标准的高速串行总线，其开放性、兼容性、非专利性以及该接口独具的传输速率高、支持同步、异步两种数据传输、价格低廉、占用空间小、支持即插即拨等优点而得到索尼、松下等著名公司的支持，并被不断完善发展。

目前广泛应用于个人PC机及专业摄、录、非线性编辑领域，成为视音频数据传输、交换最经济、简便的手段而得到飞速发展，为广播电视领域开辟了全数字化的从拍摄到制作的新环境。

2.IEEE1394接口技术（1）接口信号线及电器特性IEEE1394标准的接口信号线采用6芯电缆，其中4条信号线分别做成两对双绞线，用以传输信号，另外两条线是电源线，可通过IEEE1394接口为连接到主机上、功率不大的外围设备提供4～10V电源，并支持节能的挂机和唤醒模式，而且当设备断电或出现故障时，也不影响整个系统的正常运行。

（2）传输速率IEEE1394接口支持多种数据传输速率，其中IEEE1394a铜线电缆的数据传输速率为100Mbps、200Mbps、400Mbps。

按照IEEE1394-1995标准，数据传输速率为100Mbps、200Mbps、400Mbps的设备可以在同一网络上共存。

IEEE1394b接口进一步将数据传输速率提升到800Mbps，甚至1.6Gbps、3.2Gbps。

（3）传输距离IEEE1394接口连接电缆的传输距离与电缆线材参数有关：0.35mm铜线的传输距离（即两个节点之间）约为4.5米，0.5mm 的铜线约为14m，而采用光纤则可将传输距离延长至100米以上。

IEEE1394网络节点之间的传输距离可以通过IEEE1394中继器延长一倍，由于IEEE1394最多能支持16层树型网段，所以两个端点之间的最大传输距离为72m（16×4.5m）（4）传输方式IEEE1394接口同时支持同步和异步两种数据传输模式，在同步数据传输的过程中可以同时进行异步数据传输，还可以进行等时传送以及一定时间内的顺序传输，从而将数字声音、图像信息实时准确地传输至接收设备。

（5）支持特性IEEE1394接口支持热插拔，是一个真正“即插即用”的硬件解决方案，这是因为IEEE1394标准是一个点对点的总线技术，不需要终结，所以系统工作时任意热插拔都不会影响整个网络。

网络上增加或删除节点时，IEEE1394协议都将会自动调整网络。

（6）数字接口不需数模转换，多媒体应用实时数据传输，数据能够以数字形式传输，实时连接或断开时数据不丢失或中断。

（7）兼容性好可适应PC的全部I/O要求，并可以与SCSI、RS232、IEEE 1284、Centronics、Apple’s Desktop Bus等接口兼容，表现为不同设备和应用的通用连接。

（8）非专利性，接口设备对等不存在专利问题，遵循高性能串行总线标准。

不分主从设备，其中有足够的智能用于连接，不需附加控制功能。

可不通过电脑在两台摄像机之间直接传递数据，也可以让多台电脑共享一台摄像机。

3.利用IEEE1394构建全数字化制作网络目前各地电视台广泛应用的是采用双网结构的局域网，其中组建光纤网的主要设备光纤卡、光纤交换机价格不菲，一般用户无力承受，而传统的100Mbps以太网速显然不够用。

而通过IEEE1394创建的局域网络能够以很高的速率进行声音与图像信号的实时传送，还可以传送数字数据以及设备控制指令。

现在越来越多的计算机厂家都将IEEE1394接口作为产品的标准配置，许多录像机生产厂家（如松下公司推出的DVCPRO50录像机）在接口方面新增加了IEEE1394接口。

微软的Windows操作系统也定义了IEEE1394，从而创建和完备了计算机与音视频设备之间的连接环境。

数字录像机和计算机的IEEE1394接口进行连接，实现了非线性编辑功能，基于硬件的非线编已经逐渐转为基于软件的非线编。

所以通过IEEE1394组建全数字制作网络已经能够实现（见图1）。

利用IEEE1394能创建各种复杂的网络拓扑结构，在同一IEEE1394网络中，可同时进行菊链式和树状连接，组网的方法十分灵活。

比如：在一个以树状连接的网络中，我们在其中一台计算机上安装IEEE1394适配卡，由于一块IEEE1394适配卡通常提供3个以上的IEEE1394接口，假设有M个接口，这样就可以将M台计算机或者数字音视频设备接到该计算机的IEEE1394适配卡上。

如果还有需要连接的计算机和数字音视频设备，可以继续在这M台计算机的IEEE1394接口上连接其余的计算机和数字音视频设备，只要第一台计算机的IEEE1394总线保持开启运行状态，整个网络将会以最理想的速度运行。

4.IEEE1394接口在招远电视台的应用招远电视台自1997年开始了采编设备的数字化，但由于设备、技术和资金方面的原因，未实现真正意义上的全数字制- -/2011.12/- -/2011.12/作。

目前所有摄录和编辑设备已经全部集中到了DVCPRO格式上，数字编辑机采用的是AJ-D455MC；2005年初，招远电视台引进了5套具有IEEE1394接口、基于Power Mac G5超强性能的苹果电脑数字化视频编辑系统，我们通过IEEE1394接口和以太网技术建成全数字编辑制作网络。

（1）制作网络拓扑图（如图2所示）①节目摄录编辑（上载）设备，全部采用配有IEEE1394接口数字设备②视频编辑工作站，由Power Mac G5承担，负责原始视频DVCPRO信号的采集、剪辑、特技及字幕制作。

③节目串编工作站，由Power Mac G5承担，通过火线网络完成节目的最终串编合成，并传送到播出网络中去。

④外挂SCSI硬盘箱，每台工作站各自外挂一台硬盘箱，内置SCSI硬盘组成磁盘阵列，工作站之间借助于火线网络形成共享磁盘存储。

⑤配音工作站，由音频工作站完成节目所需音频素材的录制、编辑合成，通过以太网连接。

⑥文件服务器，用于存放音频、文稿及其他各工作站之间需要共享交流的文件。

⑦以太网交换机，完成各工作站间的网络互连。

（2）网络的特点①独特的双网结构即“火线网+以太网”的结构。

凭借苹果系统独具优势的火线技术和AJ-D455MC 选配的AJ-YAD455P接口板所具有IEEE1394接口，实现工作站间的高速联接；通过以太网结构完成其它共享数据的交流以及最终与播出网络相连。

②简单的连接和灵活的组网由于数字编辑机AJ-D455MC与苹果非编网络之间处理的是数字信号，设备间连接电缆（模拟分量连接）由原来的11根电缆（视频6根、立体声伴音4根和控制1根）减少到只需要1根电缆，所以连接非常简单。

火线技术凭借对菊链式和树状连接方式的支持，可不借助于任何网络互连设备轻松实现多种复杂网络的组建，具有较强的灵活性。

③数字化无损制作过程苹果系统强大全面的编辑工具Final Cut Pro HD对包括DVCPRO在内的众多视频格式均有完美的支持。

借助于IEEE1394技术，输入输出和传输的是原始的DVCPRO格式视音频信号，没有压缩和解压缩过程，实现了素材编辑制作环节的全过程无损化制作。

（3）网络实现的关键技术①充分利用DVCPRO编辑机IEEE1394接口技术随着IEEE1394接口的不断发展，特别是IEEE1394b标准的制定，火线传输速率可以达到400Mbps、800Mbps。

由于IEEE1394传输的是原始的压缩信号，在传输过程中前后没有编解码过程，所以没有信号质量的劣化。

这样就可以实现高质量、低成本的海量制作。

招远电视台目前采用的AJ-D455MC演播室数字录像机是一款在中小电视台应用非常广泛的机型。

它的基本配置并没有IEEE1394接口，但通过选配AJ-YAD455P接口板可使其增加火线接口。

②充分发挥苹果电脑的高性能苹果系统借助内置的对DVCPRO格式的支持，可以通过FireWire接口获取DVCPRO图1图2 招远电视台全数字制作网络拓扑图智能制造控制体系结构河南工业职业技术学院汽车工程系　孙　亮　桂　林【摘要】为提高制造控制系统的智能重构能力，扩展了IEC 61499基本功能块模型，提出了知识功能块新概念，并将其作为功能单元构建了智能重构制造控制系统集成框架。

在阐述了智能重构与智能控制并行执行过程的基础上，提出了基于Web Services面向服务的制造控制系统软件体系结构，并采用统一化建模语言建模语言进行了系统设计。

通过一个原型系统运行实例，验证了IEC 61499功能块标准、Web服务中间件和面向服务哲理在实现智能重构制造控制系统方面的有效性。

【关键词】制造控制系统；集成框架；智能重构；知识功能块；Web服务引言激烈的市场竞争和动态多变的制造环境，迫使企业不断提高对制造控制系统可重构性能的要求。

最初是简单重构，然后是动态重构，目前发展的主要趋势是智能重构。

IEC 61499功能块采用分布式和硬实时的设计原理，既具有面向对象的特征，又具有优良的自治性，已被学者们作为研究新一代智能制造控制系统的重要基础。

本文将人工智能领域的知识表达与IEC 61499功能块标准相结合，提出了知识功能块新概念，并以其作为功能单元，构建了智能重构制造控制系统（Intelligently Reconfigurable Manufacturing Control System，IRMCS）集成框架。

在此框架下，智能重构与智能控制过程能够并行进行，各个计算机化的可编程制造设备可相互协作并相互促进，从而使制造控制系统达到全局优化的效果。

最后，开发了一个原型系统，用于验证所提出的集成框架的有效性。

1.基于知识功能块的智能重构制造控制系统集成框架1.1 知识功能块模型将IEC 61499基本功能块模型进行扩展，提出了适应智能重构的知识功能块模型（如图1）。

其特点是：①将事件流区分为执行事件与重构事件两种类型；②同时将数据流区分为执行数据与重构数据两种类型；③相应地增加了与重构事件及数据相关联的重构控制表及重构算法；④为了便于智能重构与智能控制的并行执行过程的相互协作，还增加了用于功能块实体与制造知识库交互的协调知识数据流。

该模型在逻辑上与基本功能块完全相同，既提高了可重构性，又保持了功能块组织结构的稳定性。