Le bus IEEE 1394 (FireWire)
L'IEEE 1394, connu sous les marques FireWire (Apple) et i.LINK (Sony), est un bus série à haute vitesse conçu pour le transfert de données isochrones (temps réel) comme la vidéo numérique. 1
Historique du bus IEEE 1394
FireWire a été développé par Apple Computer à la fin des années 1980 pour répondre aux besoins de transfert rapide de données multimédia. La norme IEEE 1394‑1995 est finalisée en 1995, avec un débit initial de 100 à 400 Mbit/s.
Apple a intégré FireWire sur tous ses ordinateurs à partir de 1999 :
- Janvier 1999 : premiers ports FireWire sur les PowerMac G3.
- Mai 1999 : carte PCMCIA FireWire pour PowerBook.
- Octobre 1999 : iMac G3 avec port FireWire, démocratisant la vidéo numérique grand public.
- Janvier 2002 : FireWire 800 (IEEE 1394b) sur les PowerBook G4, doublant le débit à 800 Mbit/s.
Sony a adopté la norme sous le nom i.LINK pour ses caméscopes DV et ses ordinateurs VAIO. Le standard a également été utilisé dans les secteurs industriel, aéronautique et automobile (notamment le standard IDB‑1394 pour les véhicules). Cependant, à partir de 2008, Apple a progressivement abandonné FireWire au profit de l'USB 3.0 et du Thunderbolt, et le dernier Mac avec port FireWire date de 2012.
Plug and Play et énumération
Contrairement à l'USB où seul l'hôte gère les adresses, le bus FireWire est auto‑configurable et peer‑to‑peer : chaque périphérique peut communiquer directement avec un autre sans passer par l'ordinateur. 2
Lorsqu'un périphérique est connecté ou déconnecté, un bus reset est déclenché. Tous les périphériques réinitialisent leur identification. Chaque nœud se voit attribuer un numéro de 0 à 62 (63 possibilités). Le périphérique ayant le numéro le plus élevé devient le root et est responsable de la génération des cycles de 125 µs. Ce mécanisme permet une reconfiguration automatique complète du bus à chaud.
Nombre de périphériques
Un bus FireWire peut accueillir jusqu'à 63 périphériques (adresses 0 à 62). Mais la norme permet d'interconnecter plusieurs bus via des ponts (bridges). L'identifiant complet d'un nœud est codé sur 16 bits :
- 10 bits pour le numéro de bus (jusqu'à 1023 bus).
- 6 bits pour le numéro de nœud sur ce bus (jusqu'à 63 nœuds).
Cela permet théoriquement 1023 × 63 = 64 449 périphériques au total.
Alimentation électrique
Le FireWire fournit une alimentation beaucoup plus puissante que l'USB de la même époque :
- Jusqu'à 45 W (30 V × 1,5 A) sur le connecteur 6 broches.
- L'USB 2.0 est limité à 2,5 W (5 V × 0,5 A).
Cela permettait d'alimenter des disques durs externes, des caméscopes et d'autres périphériques sans alimentation séparée. Le connecteur 4 broches (i.LINK) ne fournit pas d'alimentation.
Modes de transfert
transfert asynchrone :
Transmission dans laquelle sont regroupés les caractères en messages ou paquets, encadrés de caractères de début et de fin de message, selon les normes BSC ou SDLC. Le terme asynchrone signifie en outre que les intervales de temps ne sont pas réguliers (ils ne dépendent pas d'un signal horloge).
Exemple de fonctionnement :
le mode de transfert asynchrone du bus FireWire. Quand l'hôte émetteur reçoit un ACK du récepteur, le paquet suivant est envoyé. Si l'émeteur ne reçoit pas d'ACK, il renvoit le paquet au bout d'un temps d'attente, et réitère cette procédure jusqu'au moment où il est certain que le destinataire a bien reçu le paquet.
transfert isochrone :
Caractéristique d’une transmission où les deux extrémités travaillent au même rythme et ne supportent aucun retard ni aucune permutation dans l'ordre d'arrivée des paquets.
Attention, isochrone n’est pas synonyme de "synchrone".
Exemple de mode isochrone :
Le bus FireWire utilise un mode de transfert isochrone pour envoyer des paquets de données de tailles fixe à intervale de temps régulier. Le débit constant est assuré par un noeud root (ou Cycle Master) qui envoie un paquet de synchronisation (le Cycle Start Packet) toutes les 125 microsecondes (selon un échantillonnage de 8KHz). Nous n'avons plus besoin d'ACK dans ce type de transmission, ce qui libère une partie de la bande passante.
La norme IEEE 1394 garantit la priorité des paquets isochrones sur les paquets asynchrones. À chaque cycle de 125 µs, le root envoie un paquet "cycle start". Les périphériques ayant réservé de la bande passante isochrone transmettent d'abord, puis le reste du cycle est utilisé pour les transferts asynchrones. 3
Connecteurs FireWire
FireWire utilise deux types de connecteurs principaux :
- 6 broches (standard) : données + alimentation, utilisé sur les ordinateurs de bureau.
- 4 broches (i.LINK) : données uniquement, plus compact, utilisé sur les caméscopes et ordinateurs portables.
- 9 broches (FireWire 800) : introduit avec l'IEEE 1394b, compatible avec les anciens standards via adaptateur.
Connecteur Firewire 4 broches (IEEE 1394)
| Schéma | Brochage |
|---|---|
 | 1 TPB– : Twisted-pair B, differential signals |
| 2 TPB+ : Twisted-pair B, differential signals | |
| 3 TPA– : Twisted-pair A, differential signals | |
| 4 TPA+ : Twisted-pair A, differential signals |
Connecteur Firewire 6 broches (IEEE 1394)
| Schéma | Brochage |
|---|---|
 | 1 Power Unregulated DC; 30 V no load |
| 2 Ground return for power and inner cable shield | |
| 3 TPB– : Twisted-pair B, differential signals | |
| 4 TPB+ : Twisted-pair B, differential signals | |
| 5 TPA– : Twisted-pair A, differential signals | |
| 6 TPA+ : Twisted-pair A, differential signals |
Normes et débits
IEEE 1394b double le débit initial tout en restant compatible avec l'IEEE 1394a via des câbles adaptateurs. Il introduit un codage 8b/10b et permet la transmission simultanée des données et des signaux d'arbitrage, réduisant les temps d'attente pour les petits paquets. La norme supporte également la fibre optique (GOF et POF) pour des distances allant jusqu'à 100 mètres.
Comparaison USB et FireWire
USB et FireWire ont coexisté pendant plus d'une décennie. Voici leurs principales différences :
- Topologie : USB est maître‑esclave (hôte requis), FireWire est peer‑to‑peer.
- Débit soutenu : FireWire maintient mieux son débit en pratique grâce au transfert isochrone.
- Alimentation : FireWire fournit jusqu'à 45 W contre 2,5 W pour l'USB 2.0 (l'USB PD a depuis comblé cet écart).
- Coût : FireWire nécessite un contrôleur dédié plus coûteux, l'USB est intégré dans les chipsets.
- Adoption : l'USB a gagné grâce à son coût inférieur et à sa présence sur tous les PC.
Déclin et héritage
Le FireWire a progressivement disparu du marché grand public pour plusieurs raisons :
- Les frais de licence exigés par Apple ont freiné son adoption par les fabricants de PC.
- L'USB 3.0 (2008) offrait un débit comparable (5 Gbit/s) sans coût supplémentaire.
- Le Thunderbolt (2011) a pris le relais pour le haut de gamme chez Apple.
- Les caméscopes sont passés de la cassette DV à la mémoire flash avec connexion USB.
FireWire reste utilisé dans certains secteurs industriels, l'aéronautique et l'automobile (norme IDB‑1394). Son architecture peer‑to‑peer et son transfert isochrone ont influencé les normes ultérieures comme Thunderbolt.
QCM – Le bus FireWire (IEEE 1394)
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Source du document imprimé : https://www.gaudry.be/firewire.html
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- ↑ Transfert isochrone : Le transfert isochrone garantit que les données arrivent à un rythme constant, sans retard. C'est essentiel pour la vidéo et l'audio, où une trame perdue ou retardée provoque des artefacts visuels ou sonores.
- ↑ Communication peer‑to‑peer : En peer‑to‑peer, une caméra DV peut envoyer sa vidéo directement à un disque dur FireWire sans que l'ordinateur ne traite les données. Cela réduit la charge CPU.
- ↑ Cycles FireWire : Ce mécanisme de cycle à 125 µs (8 kHz) est idéal pour l'audio numérique (échantillonnage à 44,1 ou 48 kHz) et la vidéo (trames à 25 ou 30 Hz).
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