AS5643_Tutorial

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1 文書バージョン :2016 年 9 月

2 目次 1 概要 目的 IEEE-1394 規格について 特徴 IEEE-1394 規格の開発経緯 IEEE-1394 接続方式 アプリケーション IEEE-1394 IEEE-1394a IEEE-1394b 規格への追加項目 非同期ストリームの使用 一定周期フレーム レート Start Of Frame(STOF) パケットによる同期 チャンネル番号の静的割当て 帯域の事前割当て 垂直パリティ チェック 匿名サブスクライバ メッセージング その他の事項 定義および 適用文書 用語の定義 参考文書 アプリケーション参照 IEEE-1394B 必要条件 データ バス アーキテクチャと動作 基本ネットワーク アーキテクチャ ループを持つ基本ネットワーク アーキテクチャ ループを持つ代表的な 3 重冗長ネットワーク アーキテクチャ データ バス特性 データ フォーマット ビット順序 伝送方法 伝送ビット レート パケット サイズ IEEE-1394 パケット フォーマット 非同期ストリーム パケット 非同期トランザクション Ack パケット IEEE-1394b データ バス初期化とコンフィグレーション デバウンス遅延 バス リセット IEEE-1394b デバイス コンフィグレーション スピード ネゴシエーション ツリー識別 自己識別 ノード動作 CC ノード動作 通常バス動作... 26

3 メッセージ整合性管理 初期化 リモート ノード動作 リモート ノード ハードウェア コンフィグレーション ROM( オプション ) ノーマル バス動作 システム整合性管理 データ パケット タイプ 非同期ストリーム 非同期トランザクション アイソクロナス パケット インターフェイス定義 宛先ノードのチャンネル割当て AS5643 対応製品 DapTechnology 社について AS5643 対応製品について FireSpy R バスアナライザ ボード タイプ アナライザ ボックス タイプ アナライザ FireSpy 製品選択フローチャート Mil1394b OHCI アダプタ FireTrac インターフェイス カード FireTrac の位置づけ Mil1394 リピータ CH リピータ マルチチャンネル リピータ... 52

4 1 概要 SAE Aerospace Standard (AS) は 軍用および 航空宇宙車両におけるデータバス ネットワークとして IEEE-1394B を使用するための要件を定義しています これは 動作および 情報の流れのコンセプト を定義しています 1.4 IEEE-1394 IEEE-1394a IEEE-1394b 規格への追加項目 で説明するように この仕様は 既製 の IEEE-1394 の拡張 / 制限が含まれており すでに IEEE-1394 の実用的な知識を持って いることを前提としています 1.1 目的 この文書の目的は 軍事 / 航空宇宙車両用セーフティ クリティカル / ミッション クリティカル アプ リケーションで IEEE-1394 を使用するアプリケーションを標準化することです 本文書の説明は 車両 ( 機体 ) ネットワークを介して 設計 製造 保守を支援するために使用されます 1.2 IEEE-1394 規格について 特徴 IEEE-1394 は 家電やコンピュータを接続する高速シリアルバス インターフェイスで Apple 社によって開発された FireWire 規格を IEEE が標準化したものです 最大 63 台の機器を同一ネットワーク上に接続でき デイジーチェーン スター ツリー式の接続が可能です プラグ アンド プレイおよび ホットプラグに対応しています また バスパワー供給が可能で供給電圧 電流が高く 大きな電力を必要とする外付けドライブなどの機器をバスパワーで動作させることがで きることも特徴です 特に安定した動作を必要とする 産業用カメラ オーディオ機器 ビデオ機器など で広く採用されています バス上にホスト機器を必要とせず 機器から機器へと接続するだけでデータ転送が可能であるため IEEE-1394 対応機器はポートを 2 つ以上備えている場合が多いです そのため 2 つのポートは 片側からのパケットを もう一方のポートへ再送信するリピータとしての働きが義務づけられています IEEE-1394 規格の開発経緯 1995 年 IEEE 標準化 2000 年 IEEE-1394a-2000 メジャーアップデート 1995 版の不明瞭な箇所の修正 補足 4pin コネクタの追加 BusReset 電源管理の改善 Short BusReset の追加 Suspend 機能の追加 2002 年 IEEE-1394b-2002 S100 S200 S400 に加え S800 S1600 S3200 の高速仕様の追加 長距離化 9pin コネクタの追加 8B10B 符号化の追加 1 / 52

5 2006 年 IEEE-1394c-2006 主要技術の改善 8P8C 符号化対応 ( 注意 : 標準的な IEEE-1394 チップには この機能は含まれていません ) Cat5 対応ツイストペアケーブルを使用 最大 800Mbps 2008 年 IEEE Beta IEEE-1394b-2002 拡張版 S100~S3200 に対応 光ファイバ使用追加 IEEE-1394 接続方式 (1) デイジーチェーン 機器がリピータとなり パソコンのポートをホストに機器から機器へと直接接続する方式です 最大 接続台数 17( パソコン含む ) 機器間のケーブル長 4.5m まで 総延長 72m まで接続可能です 最大 17 台 最長 72m (2) スター パソコンのポート 1 つに対し 1 台の機器を接続する方式 機器間のケーブル長 4.5m まで接続可能です 最長 4.5m (3) ツリーリピータハブを用いて枝分かれさせながら接続する方式です 途中にデイジーチェーンやスター接続も可能です 最大接続台数 64( パソコン含む ) 機器間のケーブル長 4.5m まで ひとつの枝に対し最大 17 台 ( パソコン含む ) 総延長 72m まで接続可能です 2 / 52

6 A B IEEE1394 リピータハブ 最大 17 台 両端の機器間 A-B のケーブル長は 72m まで 1.3 アプリケーション この文書で定義されている IEEE-1394 ネットワークは 既存の IEEE-1394 規格の機能に加えて 決定論 的 レート ベース通信プロトコルを提供します 1.4 IEEE-1394 IEEE-1394a IEEE-1394b 規格への追加項目 非同期ストリーム パケットの使用 Start Of Frame(STOF) パケットに同期した一定周期のフレーム レート 垂直パリティ チェックの追加 チャンネル番号の静的割当て 帯域幅の事前割当て 匿名サブ スクライバ メッセージの使用が追加されています 非同期ストリームの使用 非同期ストリームは ネットワーク上のほとんどの通信のために使用されます 非同期 および アイソ クロナス パケットが必要とさないが 利用することはできる 特に言及されない限り この文書においてアーキテクチャとプロトコルは 非同期ストリームを意味します 非同期パケットの使用の例は テス ト機器がコンフィグレーション ROM からデータを読取ることに使用される アイソクロナス パケット の使用例は ストリーミングビデオおよび オーディオに使われます 一定周期フレーム レート アイソクロナス パケットが使用されない場合は 通常の 125μsec のレートで送信される Cycle Start パ ケットの要件がありません 代わりに ネットワークの同期のために固定フレーム レートを提供します アイソクロナス パケットが使用される場合には 125μsec の周期サイクルが開始され それらを期待す るアイソクロナス ソースに利用可能であるように Cycle Master 機能を使用することが必要です アイ ソクロナス パケットおよび 非同期ストリームを交互に使用する例を アイソクロナス パケット 図 18 に示します Start Of Frame(STOF) パケットによる同期 Start Of Frame(STOF) は 一定フレーム周期 ( 例 :100Hz) で制御コンピュータ (CC) によって送信 3 / 52

7 されます このパケットは 新しいフレームが開始したことを バス上のすべてのノードに通知します チャンネル番号の静的割当て非同期ストリーム パケットが実際は アイソクロナス パケットなので パケットの転送先はチャンネル番号によって定義されます 標準の 1394 とは異なり 宛先ノードのチャンネル番号は アイソクロナス リソース マネージャ (IRM) によって割当てられません 代わりに バス上の各ノードのチャンネル番号が事前に割当てられ アプリケーション固有のものであり アーキテクチャが必要に応じて定義されます 帯域の事前割当て アイソクロナス リソース マネージャ (IRM) が欠如しているので 帯域幅が事前に割当てられている 必要があります 送信および 受信のバス上の各ノードの時間は 各フレームの STOF から 1μsec 秒単位でオフセットとして割当てられます バス上の各ノードのオフセットは アプリケーション固有であり アーキテクチャが必要に応じて定義されます 垂直パリティ チェック垂直パリティ チェック (VPC) は 1394 物理層デバイスによって実行される CRC の補助として 各パケットのデータ領域に対して行われます 垂直パリティ チェックは 物理層および ソフトウェア層を介してメッセージの進行状況に応じて追加データ整合性を提供します 匿名サブスクライバ メッセージング 匿名サブスクライバ メッセージング (ASM) は ネットワーク上のリモート ノードがそれを必要とす るメッセージを読むことができるプロトコルです リモート ノードでの ASM ソフトウェアは リモート ノードがサブスクライブしたメッセージのみ転送します ASM は データプッシュ パラダイムの下で動作し 高度にモジュール化された組込みリアルタイム システムの要求に合わせた上位プロトコルです ASM は より低いレベルのプロトコルに依存しないように設計され 次のような ASM 固有の情報を送信する 1394 ヘッダを利用しません ASM は プロセッサ センサ 計測機器および ミッション クリティカルなアプリケーションにおける表示の役割で 決定論 的 安全 低遅延の通信をサポートするように調整されています これは アプリケーション ソフトウ ェアが ネットワーク トポロジの知識なしに通信できるように物理アドレスからのネットワークを分離 するメッセージ ID を使用します その他の事項 AS5643 では IEEE の 8B10B 符号化 絶縁トランス 光絶縁の使用を可能にしています こ れによって RTCA / DO-160 雷感受性要求などの厳しいコモンモードノイズ除去要求を満たすための電気 的絶縁を提供しています また 絶縁トランスにより信号電圧レベルがブーストされ 最低保証差動信号の振幅は 600mVp-p から 1000mVp-p になり 信号へのノイズ マージンが増えたことで 500Mbps で 15m 以上のケーブル長が可 能になっています 4 / 52