\section{Dátová komunikácia}
\label{datova_komunikacia}

Medzi externými reproduktormi a SPU bude potrebné vytvoriť komunikačné rozhranie, slúžiace ako na digitálny prenos hudby, tak aj na dátovú komunikáciu s reproduktormi a s počítačom. 

Na prenos audio signálu v nekomprimovanej podobe je potrebné digitálne rozhranie s dostatočne vysokou rýchlosťou prenosu. Pri vzorkovacej frekvencii 48 kHz a použitia čísel s plávajúcou desatinnou čiarkou (float) je bitová rýchlosť pre jeden kanál takmer 1,6 Mb/s. Kvôli dostatočnej priepustnosti a veľkému rozšíreniu je na prenos audia použitá sieť 100 Mb ethernetu. Sieť sa využíva takisto na nastavovanie systému a logovanie servisných informácií.

K sieťovým protokolom by mohlo byť alternatívou využitie FireWire alebo USB. Prenosovými rýchlosťami predčia rýchly Ethernet (FireWire 400 a vyšší a USB 2.0 a vyššie). Problém pri využití týchto protokolov by bola maximálna dĺžka káblového spoja, obmedzená na 4.5 m pre FireWire a 5 m pre USB.


\subsection{Fast Ethernet}

Fast Ethernet implementovaný na krútenej dvojlinke je označovaný ako 100\-BA\-SE-TX. Jedná sa o najrozšírenejšiu variantu rýchleho Ethernetu. Okrem krútenej dvojlinky je možné použiť ako prenosové médium aj optické vlákno (varianty o\-zna\-čo\-va\-né ako 100BASE-FX, 100BASE-SX, 100BASE-BX a 100BASE-LX10).

Maximálna teoretická prenosová rýchlosť rýchleho Ethernetu je 100 Mb/s. V~sku\-toč\-nos\-ti je táto rýchlosť kvôli réžii prenosu menšia.

Ethernet obsahuje fyzickú a linkovú vrstvu. V linkovej vrstve sa nachádza vrstva označovaná MAC (Medium Access Control), ktorá riadi prístup k zdieľanému médiu. MAC vrstva komunikuje s vrstvou PHY (Physical Layer Interface), ktorá zaisťuje kó\-do\-va\-nie, obnovu taktu, kompenzáciu presluchov, apod. MAC môže byť prepojená s PHY 4 bitovým 25 MHz synchrónnym paralelným rozhraním, známym ako MII (Media Independent Interface), alebo 2 bitovým 50 MHz variantom RMII (Reduced Media Independent Interface). Pre MII je definovaný 40 pinový konektor, ale v praxi je rozhranie využívané iba ako štandard rozhrania obvodov na doske plošných spojov. Často je úplne skryté vo vnútri integrovaného obvodu. \cite{fast_ethernet_wiki_en} \cite{MPKS_skripta}

V roku 1995 bola schválená špecifikácia pre rýchly Ethernet označovaná ako IEEE 802.3u. Rýchly Ethernet je založený na efektívnejšom využití prenosového média oproti klasickému Ethernetu. Miesto kódovania Manchester je použité kó\-do\-va\-nie 4B5B, doplnené viacúrovňovým kódovaním pre prenos po metalických vedeniach (MLT-3 -- Multi Level Transmit). Vzdialenosť medzi dvoma jednotkami prepojenými metalickým káblom je do 100 m. Pri použití optického vlákna sa vzdialenosť predĺži na 412 m pri poloduplexnom, a na 2000 m pri plne duplexnom spojení. \cite{MPKS_skripta}

Štruktúra ethernetového rámca sa pre 10 Mb/s až 1000 Mb/s Ethernet nemení.

\begin{figure}[hbtp]
	\centering
		\includegraphics[width=\columnwidth /5*4]{obrazky/ethernet_ramec}
	\caption{Štruktúra ethernetového rámca}
	\label{pic:ethernet_ramec}
\end{figure}

Podľa obr. \ref{pic:ethernet_ramec} sa rámec delí na:
\begin{enumerate}
  \item \emph{Preambula} -- obsahuje vzorku striedajúcich sa núl a jednotiek. Táto vzorka sa používa na časovú synchronizáciu pomalších implementácií Ethernetu (do 10 Mb/s). Pre rýchlejšie implementácie Ethernetu, ktoré sú synchronizované iným spôsobom, je táto informácia zbytočná, avšak ostáva zachovaná kvôli kompatibilite.
  \item \emph{SFD} -- Takzvaný SOF (Start Of Frame) delimiter je jednobajtové pole, ktoré vymedzuje koniec úseku časovej synchronizácie. Obsahuje sekvenciu bitov 10 1\-0\-1\-0\-1\-1.
  \item \emph{Cieľová adresa} -- obsahuje MAC adresu príjemcu. Cieľová MAC adresa môže byť typu UNICAST, MULTICAST alebo BROADCAST pre adresáciu viacerých príjemcov naraz a pre skupinové vysielanie.
  \item \emph{Zdrojová adresa} -- obsahuje unicastovú MAC adresu zaraidenia, ktoré daný rámec vyslalo.
  \item \emph{Dĺžka/typ} -- má dva rôzne účely. Ak je táto hodnota menšia ako 0x600, tak určuje dĺžku rámca. Hodnota \emph{typ} určuje ktorý protokol vyššej vrstvy je daným ethernetovým rámcom prenášaný.
  \item \emph{Dáta} -- pole obsahuje samotné užitočné dáta, ktoré sú týmto rámcom pre\-ná\-ša\-né. Obvykle sa jedná o paket vyššej vrstvy. Maximálna možná veľkosť prenášaného rámca je 1500 bajtov. Minimálna veľkosť pola dát je 46 bajtov. V prípade, že chceme prenášať menší objem dát, doplní sa balík automaticky na veľkosť 46 bajtov.
  \item \emph{FCS} (\emph{Frame Check Sequence}) -- obsahuje 32 bitový kontrolný súčet, ktorý je hardvérovo spočítaný zariadením, ktoré dané dáta odosiela. Príjemca po prijatí dát spočíta súčet znovu pomocou toho istého algoritmu. V prípade že sa súčty nezhodujú, prijaté dáta sú vyhodnotené ako poškodené.
\cite{ethernet_frame}
\end{enumerate}
