避免基于 1394 的外部存储系统中的设计错误

IEEE 1394，也称为 FireWire，已成为存储应用程序的标准。FireWire 是一种流行且经过验证的标准，虽然它为许多系统设计人员所熟悉，但仍有可能出现设计错误，从而影响性能。

首先，看看外置 FireWire/1394 硬盘驱动器的三个重要细分市场。常见的是计算机的外部存储。这些驱动器用于为计算机提供额外的存储空间，用于在计算机之间传输数据或进行备份。

其次是直接连接到摄像机的外部存储。这些驱动器可以直接从摄像机接收音频和视频，而不是录制到摄像机内部的录像带或其他存储介质。此外，视频可以从摄像机内部的存储传输到 FireWire 硬盘驱动器而无需使用计算机来管理传输。这种类型的 1394 硬盘驱动器通常称为“AV”驱动器。

，还有用于机顶盒或 HDTV 的外部存储。这些驱动器为机顶盒 (STB) 或 HDTV 提供额外的存储，类似于 AV 驱动器。这种额外的存储可用于增加存储容量STB 可用于录制节目，也可用于存档已录制在 STB 上的节目。

在这三个细分市场中，常见的是计算机的外部存储。直接连接到摄像机的驱动器倾向于销售到音频/视频市场。1394 驱动器用于 STB 和 HDTV，但可能无法使用它们有线电视供应商 (https://redbuttonsoftware.com)。

其他三个存储细分市场具有基本相同的架构。其中包括闪存驱动器、CD/CDRW 驱动器和 DVD/蓝光 (BD) 驱动器。如下图 1所示，FireWire 外部存储设备遵循相同的通用设计。

图 1. 大多数用于计算机的 FireWire 硬盘驱动器结合了 FireWire 和其他通用接口，例如 USB 和 eSATA。

外部连接器

大多数用于计算机的 FireWire 硬盘驱动器结合了 FireWire 和其他常见接口，例如 USB 和 eSATA。FireWire 驱动器同时包含 FireWire 400 和 FireWire 800 也很常见。

6 针连接器是硬盘驱动器上常见的 FireWire 400 连接器，而 9 针连接器用于 FireWire 800。较小的驱动器（2.5 英寸或更小）通常通过 6-1394 总线通过 1394 总线供电针或 9 针连接器。由于可通过总线提供的功率有限，较大的驱动器将需要单独的电源。

FireWire 闪存驱动器通常通过 6 针连接器供电，但在 FireWire 4 针连接器是可用的情况下，通常会提供某种形式的外部电源。4 针连接器不提供电源。CD、DVD 和 BD 驱动器也可以通过 6 针或 9 针电缆供电。

硅选项和选择

通过 FireWire 电缆的通信是使用 ATAPI、IDE、SATA 或 ATA 桥接芯片到 1394 实现的。原生 1394 存储芯片（如果可用）可以降低外围设备成本。桥接芯片的硅供应商包括 PLX Technology（通过其 Oxford Semiconductor 部门）、Initio、JMicron、Prolific 和 O2Micro。

软件支持

FireWire 400 存储从 Windows 98 第二版开始在 Windows 操作系统中得到支持，从 1998 年末的第二代 iMac 开始在苹果计算机中得到支持。FireWire 800 在苹果的 OSX 中得到支持，在微软的 Win7 中得到支持。Linux 同时支持 FireWire 400 和 FireWire 800。

经常影响互操作性或性能的常见设计错误分为四类：电源管理；配置 ROM 内容；电路板布局；和后期 VG 保护。

第 1 类：为外部存储设备提供的电力不足。  这包括电路板电子设备、存储设备的电源以及设备电源等级指示的正确总线电源。

总线功率需要与 Self-ID 数据包中包含的功率等级相匹配。（参见下图 2 中所示的 IEEE 1394-2008 规范中的 9-25 和 9-26），如下所述：

功率等级 0 – 从未使用电缆电源的自供电设备电源等级 1 – PHY 始终自供电的主要电源供应商电源等级 2 – 主电源供应商，其中 PHY 在断电状态下由电缆供电（30 瓦）功率等级 3 – 主电源供应商，其中 PHY 在断电状态下由电缆供电（45 瓦）功率等级 4 – 备用电源供应商或电缆供电（3 瓦）Power Class 5 – 为未来标准化保留电源等级 6 – 始终使用电缆电源（3 至 6 瓦）功率等级 7 – 始终使用电缆功率（3 至 10 瓦）

设备应设计为能够承受全总线电压。1394 电缆可以提供高达 33 伏的电压和 1.5 安培的电流（45 瓦）。请务必使用具有合适额定值的组件，例如电容器、二极管、PCB 走线、线规等。

类别 2：配置 ROM 中缺少所需信息。 配置 ROM（下图 2）错误导致 Self-ID 数据包中的错误信息，每次外部存储产品连接到 FireWire 总线时都会传输该数据包。

 

图 2：IEEE 1394-2008 标准的节点电源接口图

配置 ROM 为自 ID 数据包的这些部分提供值：供应商 ID；序列号 (GUID)；校验和；和功率级。拥有的 GUID 尤为重要，因为如果两个设备使用相同的 GUID 连接，某些操作系统将只能识别一个外部存储设备。

第三类：电路板布局错误。 应避免使用非阻抗匹配走线（ 上图 2）和倾斜匹配走线。PHY 和连接器之间的 TPA+/A- 和 TPB+/B- 迹线应为 110 欧姆 +/- 10% 差分阻抗。其他要求包括：

1) 差分走线的长度必须相同，以避免在终端靠近 PHY 时引入偏斜。推荐使用四层板。

2) 需要包括电源平面。缺少电源平面会导致难以满足所需的走线阻抗，并可能增加 EMI 问题。同样，应该使用四层板。

，在 TPA+/A- 和 TPB+/B- 迹线中使用共模扼流圈以减少电磁干扰 (EMI) 等设计选择会影响 1394 信号质量并引入互操作性或性能问题。

类别 4：易感性 Late-VG 型电气过载 (EOS)。Late-VG是 FireWire 的独特之处，当电缆接地连接 Vg在电缆电源VP 之前无法连接时发生。

这可能会损坏 PHY，因为 TPA/TPB 暂时用作返回电流的路径。 为避免这种情况，V g和连接器屏蔽层之间应有直流连接 ，连接器的设计应通过以下方式防止电缆倒置或倾斜插入：

1) 避免使用机械接缝位于插座窄端的 6 针插座（这些插座往往更容易倒置电缆插入）

2) TPA/TPB信号对采用背靠背二极管保护，例如BAL99型产品。

3) 在 TPA/TPB 信号对上使用过电压检测来断开 V P