DIY sērijas līniju kodēšanas pārveidotāji: 15 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Sērijas datu pārraide ir kļuvusi visuresoša daudzās rūpnieciskās lietojumprogrammās, un pastāv vairākas pieejas jebkura sērijas datu sakaru saskarnes izstrādei. Ir ērti izmantot vienu no standarta protokoliem, ti, UART, I2C vai SPI. Turklāt ir pieejami vairāki citi protokoli īpašākām lietojumprogrammām, piemēram, CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet vai MIPI. Vēl viena iespēja apstrādāt sērijveida datus ir izmantot pielāgotus protokolus. Šie protokoli parasti ir balstīti uz līniju kodiem. Visizplatītākie līniju kodēšanas veidi ir NRZ, Mančestras kods, AMI uc

Specializēto sērijas protokolu piemēri ir DALI ēku apgaismojuma kontrolei un PSI5, ko izmanto, lai savienotu sensorus ar kontrolieriem automobiļu lietojumos. Abi šie piemēri ir balstīti uz Mančestras kodējumu. Līdzīgi SENT protokols tiek izmantots automobiļu sensoru un kontrolieru saitēm, un CAN kopne, ko parasti izmanto, lai nodrošinātu saziņu starp mikrokontrolleriem un citām ierīcēm automobiļu lietojumos, ir balstīta uz NRZ kodējumu. Turklāt daudzi citi sarežģīti un specializēti protokoli ir izstrādāti un tiek izstrādāti, izmantojot Mančestras un NRZ shēmas.

Katram rindas kodam ir savas priekšrocības. Piemēram, pārraidot bināro signālu pa kabeli, var rasties izkropļojumi, kurus var ievērojami mazināt, izmantojot AMI kodu [Petrova, Pesha D. un Boyan D. Karapenev. "Bināro kodu pārveidotāju sintēze un simulācija." Telekomunikācijas mūsdienu satelītu, kabeļu un apraides dienestā, 2003. TELSIKS 2003. 6. starptautiskā konference par. Sēj. 2. IEEE, 2003]. Turklāt AMI signāla joslas platums ir mazāks nekā ekvivalentais RZ formāts. Tāpat Mančestras kodam nav dažu trūkumu, kas raksturīgi NRZ kodam. Piemēram, izmantojot Mančestras kodu sērijas līnijā, tiek noņemti līdzstrāvas komponenti, nodrošināta pulksteņa atkopšana un salīdzinoši augsts trokšņu necaurlaidības līmenis [Hd-6409 Renesas datu lapa].

Tāpēc standarta līniju kodu konvertēšanas lietderība ir acīmredzama. Daudzās lietojumprogrammās, kurās līniju kodi tiek izmantoti tieši vai netieši, ir nepieciešams pārvērst bināro kodu.

Šajā pamācībā mēs parādām, kā realizēt vairāku līniju kodēšanas pārveidotājus, izmantojot lētu Dialog SLG46537 CMIC.

Zemāk mēs aprakstījām darbības, kas vajadzīgas, lai saprastu, kā GreenPAK mikroshēma ir ieprogrammēta, lai izveidotu sērijas līnijas kodēšanas pārveidotājus. Tomēr, ja vēlaties tikai iegūt programmēšanas rezultātu, lejupielādējiet GreenPAK programmatūru, lai apskatītu jau pabeigto GreenPAK dizaina failu. Pievienojiet GreenPAK attīstības komplektu datoram un nospiediet programmu, lai izveidotu pielāgotu IC sērijas līnijas kodēšanas pārveidotājiem.

1. darbība. Reklāmguvumu modeļi

Šajā instrukcijā ir sniegts šādu rindas koda pārveidotāju dizains:

● NRZ (L) līdz RZ

Pārvēršana no NRZ (L) uz RZ ir vienkārša, un to var panākt, izmantojot vienu UN vārtu. 1. attēlā parādīts šī pārveidojuma dizains.

● NRZ (L) līdz RB

Lai NRZ (L) pārvērstu RB, mums ir jāsasniedz trīs loģikas līmeņi (-1, 0, +1). Šim nolūkam mēs izmantojam 4066 (četrpusēju analogo slēdzi), lai nodrošinātu bipolāru pārslēgšanos no 5 V, 0 V un -5 V. Digitālo loģiku izmanto, lai kontrolētu trīs loģikas līmeņu pārslēgšanos, izvēloties 4066 iespējošanas ieejas 1E, 2E un 3E [Petrova, Peša D. un Bojans D. Karapenevs. "Bināro kodu pārveidotāju sintēze un simulācija." Telekomunikācijas mūsdienu satelītu, kabeļu un apraides dienestā, 2003. TELSIKS 2003. 6. starptautiskā konference par. Sēj. 2. IEEE, 2003].

Loģiskā vadība tiek īstenota šādi:

Q1 = Signāls un kl

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Kopējā konversijas shēma ir parādīta 2. attēlā.

● NRZ (L) līdz AMI

Pārveidojot NRZ (L) uz AMI, tiek izmantots arī 4066 IC, jo AMI kodam ir 3 loģikas līmeņi. Loģiskās vadības shēma ir apkopota 1. tabulā, kas atbilst 3. attēlā parādītajai kopējai konversijas shēmai.

Loģisko shēmu var uzrakstīt šādi:

Q1 = (Signāls un kl.) & Q

Q2 = (Signāls un kl.) '

Q3 = (signāls un signāls) & Q '

Kur Q ir D-Flip flop izvade ar šādu pārejas attiecību:

Qnext = Signāls un Qprev ' + Signāls' & Qprev

● AMI uz RZ

AMI pārveidošanai uz RZ tiek izmantotas divas diodes, lai sadalītu ieejas signālu pozitīvajā un negatīvajā daļā. Lai apgrieztu atdalīto signāla negatīvo daļu, var izmantot apgrieztu op-amp (vai uz tranzistoru balstītu loģisko shēmu). Visbeidzot, šis apgrieztais signāls tiek nodots VAI vārtiem kopā ar pozitīvo signālu, lai iegūtu vēlamo izejas signālu RZ formātā, kā parādīts 4. attēlā.

● NRZ (L) uz dalītās fāzes Mančestru

Pāreja no NRZ (L) uz dalītās fāzes Mančestru ir vienkārša, kā parādīts 5. attēlā. Ieejas signāls kopā ar pulksteņa signālu tiek nodots NXOR vārtiem, lai iegūtu izejas signālu (saskaņā ar G. E. Tomasu). XOR vārtus var izmantot arī, lai iegūtu Mančestras kodu (saskaņā ar IEEE 802.3 konvenciju) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Sadalītās fāzes Mančestras līdz sadalītās fāzes zīmes kods

Konvertēšana no dalītās fāzes Mančestras uz sadalītās fāzes zīmes kodu ir parādīta 6. attēlā. Ieeja un pulksteņa signāls tiek izvadīti caur AND vārtiem, lai noskatītos D-flip flop.

D-flip regulē šāds vienādojums:

Qnext = Q '

Izejas signālu iegūst šādi:

Izeja = Clk & Q + Clk 'Q'

● Vairāk rindas koda konversiju

Izmantojot iepriekš minētos reklāmguvumus, var viegli iegūt vairāk rindu kodu dizainu. Piemēram, NRZ (L) uz sadalītās fāzes Mančestras koda konvertēšanu un dalītās fāzes Mančestras kodu uz sadalītās fāzes zīmes koda konvertēšanu var apvienot, lai tieši iegūtu NRZ (L) uz sadalītās fāzes zīmes kodu.

2. darbība: GreenPAK modeļi

Iepriekš parādītās pārveidošanas shēmas var viegli ieviest GreenPAK ™ dizainā kopā ar dažām papildu ārējām sastāvdaļām. SLG46537 nodrošina pietiekami daudz resursu, lai veiktu noteiktos dizainus. GreenPAK konversijas modeļi tiek sniegti tādā pašā secībā kā iepriekš.

3. darbība: NRZ (L) līdz RZ GreenPAK

GreenPAK dizains NRZ (L) līdz RZ 7. attēlā ir līdzīgs 1. solī parādītajam, izņemot to, ka ir pievienots viens DLY bloks. Šis bloks nav obligāts, taču nodrošina traucējumu novēršanu sinhronizācijas kļūdām starp pulksteni un ieejas signāliem.

4. darbība: NRZ (L) līdz RB GreenPAK

GreenPAK dizains NRZ (L) līdz RB ir parādīts 8. attēlā. Attēlā parādīts, kā savienot CMIC loģiskos komponentus, lai sasniegtu plānoto darbību, kas dota 1. solī.

5. darbība: NRZ (L) līdz AMI GreenPAK

9. attēlā parādīts, kā konfigurēt GreenPAK CMIC konvertēšanai no NRZ (L) uz AMI. Šo shēmu kopā ar ārējiem palīgkomponentiem, kas norādīti 1. darbībā, var izmantot vēlamajai konversijai

6. darbība: AMI uz RZ GreenPAK

10. attēlā ir parādīts GreenPAK dizains AMI pārveidošanai uz RZ. Šādā veidā konfigurētu GreenPAK CMIC kopā ar op-amp un diodēm var izmantot, lai iegūtu nepieciešamo izvadi.

7. solis: NRZ (L) uz Splitas fāzes Mančestru GreenPAK

11. attēlā GreenPAK dizainā tiek izmantoti NXOR vārti, lai iegūtu NRZ (L) uz sadalītās fāzes Mančestras konversiju.

8. solis: sadalītās fāzes Mančestra līdz sadalītās fāzes marķējuma kodam GreenPAK

12. attēlā ir parādīts GreenPAK dizains sadalītās fāzes Mančestras līdz sadalītās fāzes zīmes kodam. Konversijas dizains ir pabeigts, un pārveides procesam nav nepieciešama ārēja sastāvdaļa. DLY bloki nav obligāti, lai novērstu traucējumus, kas rodas sinhronizācijas kļūdu dēļ starp ieejas un pulksteņa signāliem.

9. darbība. Eksperimentālie rezultāti

Visi iesniegtie dizainparaugi tika pārbaudīti verifikācijai. Rezultāti tiek sniegti tādā pašā secībā kā iepriekš.

10. darbība: NRZ (L) līdz RZ

Eksperimentālie rezultāti NRZ (L) pārvēršanai RZ ir parādīti 13. attēlā. NRZ (L) ir parādīts dzeltenā krāsā un RZ ir parādīts zilā krāsā.

11. darbība: NRZ (L) līdz RB

Eksperimentālie rezultāti NRZ (L) pārvēršanai RB ir parādīti 14. attēlā. NRZ (L) ir parādīts sarkanā krāsā, bet RB - zilā krāsā.

12. darbība: NRZ (L) līdz AMI

15. attēlā parādīti eksperimentālie rezultāti NRZ (L) pārveidošanai par AMI. NRZ (L) ir parādīts sarkanā krāsā, bet AMI - dzeltenā krāsā.

13. solis: AMI līdz RZ

16. attēlā parādīti eksperimentālie rezultāti AMI pārveidošanai par RZ. AMI ir sadalīta pozitīvās un negatīvās daļās, kas parādītas dzeltenā un zilā krāsā. Pārveidotais izejas RZ signāls tiek parādīts sarkanā krāsā.

14. solis: NRZ (L) uz dalītās fāzes Mančestru

17. attēlā parādīti eksperimentālie rezultāti NRZ (L) uz Mančestras dalītās fāzes konversiju. NRZ (L) signāls ir parādīts dzeltenā krāsā, un pārveidotais dalītās fāzes Mančestras signāls tiek parādīts zilā krāsā.

15. solis: sadalītās fāzes Mančestra līdz sadalītās fāzes zīmes kodam

18. attēlā parādīta pārveide no sadalītās fāzes Mančestras uz sadalītās fāzes zīmes kodu. Mančestras kods ir parādīts dzeltenā krāsā, bet atzīmes kods - zilā krāsā.

Secinājums

Līniju kodi veido pamatu vairākiem sērijveida sakaru protokoliem, kurus universāli izmanto dažādās nozarēs. Līniju kodu konvertēšana vienkāršā un lētā veidā tiek meklēta daudzās lietojumprogrammās. Šajā pamācībā ir sniegta informācija par vairāku rindu kodu konvertēšanu, izmantojot Dialog SLG46537 kopā ar dažiem papildu ārējiem komponentiem. Piedāvātie dizainparaugi ir pārbaudīti, un tiek secināts, ka līniju kodu konvertēšanu var viegli veikt, izmantojot Dialog CMIC.