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。

AS5643についての説明の前に、元となるIEEE-1394規格について説明します。


IEEE-1394規格について

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-1394-1995 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

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-1394-2008 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。



(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。



(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。



AS5643への追加項目

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、「3.3.3.3 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-1394-2008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。


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