IEEE1394是最初由Apple公司提出的高速串行总线，1995年IEEE(电气和电子工程师协会)将其认可为IEEE1394-1995规范[1]。但是在IEEE1394-1995中存在一些模糊定义[2]，为了解决这些问题，又提出了IEEE1394a规范和IEEE1394b规范。1394作为一种成熟的总线，具有传输速率高(传输速率可达1.6 Gb/s，采用塑料光纤时可达3.2 Gb/s)、支持热插热拔、即插即用、拓扑方便等优点。被广泛应用于军事和航空业，更被美国航天局NASA确定为未来航天器的高速数据总线[9]。随着1394技术的推广和应用，将其应用到工业控制系统中更是一种趋势，而国内对1394总线在工业系统中的应用研究还不深入。本文主要介绍1394总线在TFT-LCD检测系统中的应用，通过实验证明了方案的可行性。
1 1394通信模块的硬件结构
1394通信模块的主要功能为采集激光光斑的图像数据，负责图像采集板和Z-轴控制器以及PC之间的通信。它包括1394芯片(LLC和PHY)、FPGA、ARM7和2片SRAM。
ARM7的主要功能是对1394芯片初始化，根据1394协议对经过FPGA转发的1394指令进行解析，控制1394链路层(LLC)芯片的数据接收和发送，以及通过链路层芯片间接地控制物理层(PHY)芯片。几乎所有的地址线、数据线和控制信号线都和FPGA相连，因此FPGA在整个1394通信模块中起着非常重要的作用，其实现的主要功能包括：(1)通过1394LLC芯片的“主机接口”配置ROM、初始化寄存器、设置中断、自标识和异步数据传输。(2)借助“DM端口”进行等时/异步数据的传输。(3)控制1394总线上数据的接收和存储。为了方便检测1394通信模块对指令的具体执行情况，在1394通信模块上扩展了一个串口，通过它与PC连接，即可在PC上通过软件实时监控1394通信模块的运行情况，也可以通过软件发送指令控制1394通信模块执行相应的动作。
相机的图像数据经过1394物理端口发送到1394总线上，经过1394链路层芯片和物理层芯片的处理，在ARM7和FPGA的控制下，通过乒乓操作的方式将其写入扩展的SRAM中。为了验证采集的图像数据是否正确，在1394通信模块上扩展了VGA接口。FPGA通过乒乓的方式读取SRAM中的图像数据，再通过VGA接口将数据输出到显示器上直观显示。
1394通信模块要与PC进行正常通信，必须先强制PC做为1394总线上的根节点。因此1394通信模块在接入1394网络后必须检测PC是否为根节点，否则要一直进行强制复位，直至PC为根节点。在PC为根节点后，两者之间就可以进行数据和指令的传输。另外，Z轴控制器可以通过1394总线接收来自PC或者1394通讯模块的运动控制指令。
ARM7芯片选用NXP公司的增强型LPC2200系列的LPC2292。FPGA选用Altera公司的Cyclone系列的EP1C6Q240C8。SRAM选用ISSI公司的IS61LV51216，用于缓存采集的图像数据，在后期进行图像处理或者显示。1394芯片选用TI公司的TSB12LV32(LLC)和TSB41AB3(PHY)，这两款芯片兼容IEEE1394-1995和IEEE1394a-2000规范，并集成了3个支持400 MB/s传输速率的物理端口，TSB12LV32提供了8/16位可选择的MCU接口，支持异步传输和等时传输。
2 1394通信模块的软件设计
1394通信模块的软件设计主要包括ARM7-LPC2292和FPGA-EP1C6Q240C8的软件设计。根据功能的不同，ARM7的软件设计可以细化为ARM7的初始化、对LLC芯片指令的解析、对FPGA的读写操作以及和PC的串口通信。FPGA的软件设计可以分为对LLC芯片的读写操作、与ARM7的通信、控制VGA输出以及对SRAM的操作。
2.1 1394的初始配置
系统要正常运行，上电后的初始化配置非常重要。初始配置的作用为：(1)正确初始化配置ROM的内容，这是PC识别1394通信模块并正确安装对应驱动的前提。(2)如果是与PC通信，将PC设置为根节点。(3)TSB12LV32相关寄存器的初始化。主要包括DM Control寄存器(设置DM口的状态和一些参数)，Interrupt(使能所有中断)，Isochronous Port(等时传输的状态，设置每个物理端口的状态，等时数据包的事务标签等)。
2.2 ARM7对TSB12LV32中断的响应
确保ARM7对TSB12LV32芯片指令正确响应的重要因素就是准确检测到TSB12LV32芯片的中断信号，并能够读取CFR寄存器的中断寄存器数值，根据具体的数值判断具体发生了哪种中断，清除掉中断位后，再根据中断类型决定要做出的反应。例如在检测到TSB12LV32的中断信号后，读取偏移地址为0x0C的中断寄存器数值，判断出bit9为1，即Data Mover packet received，则表明从DM口接收到了一个数据包。ARM7只需要清除该中断位即可。但是并不是所有的中断只对其中断位进行清除即可，而不需要做出其他响应。例如：bit18，FIFO acknowledge interrupt，表明先前从ATF传输的数据被1394接收节点成功接收，此时ARM7除了要清除中断位，还需要读取ACK代码的数值来确认1394接收节点是否做出了正确的响应。
2.3 LLC芯片配置ROM的实现
配置ROM的格式有最小格式和正常格式两种。执行事务的1394串行总线节点都应该实现配置ROM，它为配置和诊断与设备相关的问题提供了必要信息。一些1394控制芯片(如TSB43AA82A)可以对读取配置ROM的读请求自动响应，编程人员只要把配置ROM放在预先设定的区域内即可。但是本方案中选取的LLC芯片不具备这种功能，因此需要人为地对主机发送的读配置ROM请求做出正确的响应，以使配置ROM可以正确读到主机中。
1394通信模块需要充当总线管理器、循环控制器或者等时资源管理器，因此必须对其进行正常格式下的配置ROM。配置ROM的正常格式中主要配置项包含根目录(Root Directory)和总线信息块(Bus_Info_Block)。根目录提供了用来识别驱动程序和诊断软件的值，同时也提供了指向其他目录和数据结构的可选指针，这些指针指向的地址和根目录有相同的结构。总线信息块用来制定与总线相关的功能[2]。ARM7设置配置ROM的具体步骤如下：
(1)根据需要提供的信息填写配置ROM表，并根据IEEE1394-1995协议中提到的CRC校验算法计算校验值。
(2)对异步读请求数据包进行解析，分析到其为读事务，并且读的目标地址在配置ROM范围之内，则将分析的目标地址的数据填写到读响应数据包中，对读请求做出响应。
上位机正确地读取到配置ROM的内容后就会提示发现新的硬件，识别出1394通信模块后自动为其安装相应的驱动程序。