光电经纬仪中高速串行通信的一种新途径

　　引 言

　　IEEE 1394 是 1995年 12 月由 IEEE(Institute of Electronic and Electrical Engineers)制定的一种高性能串行总线标准，在不同的场合也被称为 Fire Wire或 i.Link(以下均简称之为 IEEE 1394)[1]。IEEE 1394 的创始者之一 Apple 公司称为 Fire Wire，Sony公司则称之为 i.Link，两者稍有差异[2]。2000 年3 月，新的标准IEEE1394a-2000 正式通过批准[3]。至此，IEEE 1394 可以支持三种数据传输速率：100Mbps，200Mbps 和 400Mbps，并且具有更好的数据流控制和节能特性。现在，支持更高传输速率 800Mbps, 1600Mbps 和 3200Mbps 的新标准 IEEE 1394B草案已经制定出来[3]，等待 IEEE批准通过，相应产品也即将问世。光电经纬仪是测量飞行物运动轨迹、姿态、遭遇等参数，以及事态记录的精密光电跟踪测量设备, 在国防和科研中起到不可替代的作用[4, 5]。近年来，随着我国科技综合实力的明显提高，光电经纬仪等跟踪测量设备的跟踪和测量精度、多传感器和综合性能、自动化和数字化程度、实时数据输出种类和精度、设备的可靠性及多台设备的组网能力等各项技术指标均有急剧增长和大幅度提高的趋势[6]，因此对光电经纬仪上的数据通信的性能提出了更高的要求。

　　光电经纬仪中图像传感器的广泛使用和实时图像处理的需求，使数据通信的速率远远超出了以往的RS-232 和 RS422 等标准可以达到的速率。因为如果一幅图像的像元数为 512×512，每个像元仅用 256 级灰度，以 25 帧/s 的频率更新，也要求 50Mbps 的串行数据率才能无畸变传输。如果一台光电经纬仪采用两具图像传感器(例如可见光电视、热成像仪各一)用同一组串行总线传输，则这一速率便上升为 100Mbps。如果使用高帧频图像传感器，这一速率将会成倍地增加。显然，这一要求远非常用的RS-422(理论上可以用到 10Mbps，实际使用到153.6kbps)等串口所能满足，即使是新近出现的 USB1.1标准(高端速率 12Mbps)也无能为力。利用 IEEE 1394 总线的高速、宽带宽、简单易用、支持对等设备之间的直接通信等优越性能，适时地将其应用到光电经纬仪涉及数字视频的通信中，不失为一种用新技术解决实际工程问题的方法。同时，考虑到光电经纬仪这类设备所用传感器(尤其是图像传感器)的增多，将设备内部的通讯用网络方式予以统一处理，将是一种富有远见的考虑。至于各测量站点及各台光电经纬仪之间要构成局部网络[6]，互通和共享视频图像资源同样很必要。在以上两方面的应用中，IEEE 1394 标准可视为解决通信问题的明智选择。

　　1 高速串行总线IEEE 1394 简介

　　1.1 总体性能特点

　　1) 自动分配节点(节点是一个可寻址的通信实体，可以被独立复位和标识)地址，无需地址交换。对所有节点采用基于内存的地址编码，按照 CPU 访问内存的速度进行读写操作，支持可变数据传输率：100Mbps，200Mbps 和 400Mbps。