DIY სერიული ხაზის კოდირების გადამყვანები: 15 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

სერიული მონაცემების კომუნიკაცია მრავალმხრივი გახდა მრავალ სამრეწველო პროგრამაში და არსებობს რამდენიმე მიდგომა სერიული მონაცემების საკომუნიკაციო ინტერფეისის შესაქმნელად. მოსახერხებელია გამოიყენოთ ერთი სტანდარტული პროტოკოლი, ანუ UART, I2C ან SPI. გარდა ამისა, არსებობს რამდენიმე სხვა პროტოკოლი უფრო გამოყოფილი პროგრამებისთვის, როგორიცაა CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet ან MIPI. სერიული მონაცემების დამუშავების კიდევ ერთი ვარიანტია მორგებული პროტოკოლების გამოყენება. ეს პროტოკოლები ჩვეულებრივ ემყარება ხაზის კოდებს. ხაზის კოდირების ყველაზე გავრცელებული ტიპებია NRZ, მანჩესტერის კოდი, AMI და ა.შ.

სპეციალიზებული სერიული პროტოკოლების მაგალითებია DALI შენობის განათების კონტროლისთვის და PSI5, რომელიც გამოიყენება სენსორების კონტროლერებთან საავტომობილო პროგრამებში დასაკავშირებლად. ორივე ეს მაგალითი დაფუძნებულია მანჩესტერის კოდირებაზე. ანალოგიურად, SENT პროტოკოლი გამოიყენება საავტომობილო სენსორ-კონტროლერის კავშირებისთვის, ხოლო CAN ავტობუსი, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება მიკროკონტროლებსა და სხვა მოწყობილობებს შორის საავტომობილო პროგრამებში კომუნიკაციის გასაადვილებლად, ემყარება NRZ კოდირებას. გარდა ამისა, მრავალი სხვა რთული და სპეციალიზებული პროტოკოლი შემუშავებულია და შემუშავებულია მანჩესტერისა და NRZ სქემების გამოყენებით.

თითოეულ ხაზის კოდს აქვს თავისი დამსახურება. მაგალითად, კაბელის გასწვრივ ორობითი სიგნალის გადაცემის პროცესში შეიძლება წარმოიშვას დამახინჯება, რომლის მნიშვნელოვნად შემცირება შესაძლებელია AMI კოდის გამოყენებით [პეტროვა, ფეშა დ. და ბოიან დ. კარაპენევი. "ორობითი კოდის გადამყვანების სინთეზი და სიმულაცია." ტელეკომუნიკაციები თანამედროვე სატელიტურ, საკაბელო და სამაუწყებლო სამსახურში, 2003. TELSIKS 2003. მე -6 საერთაშორისო კონფერენცია თემაზე. ტომი 2. IEEE, 2003]. გარდა ამისა, AMI სიგნალის გამტარუნარიანობა უფრო დაბალია, ვიდრე ეკვივალენტური RZ ფორმატი. ანალოგიურად, მანჩესტერის კოდს არ გააჩნია ზოგიერთი ნაკლოვანება, რაც თანდაყოლილია NRZ კოდში. მაგალითად, მანჩესტერის კოდის გამოყენება სერიულ ხაზზე შლის DC კომპონენტებს, უზრუნველყოფს საათის აღდგენას და უზრუნველყოფს ხმაურის იმუნიტეტის შედარებით მაღალ დონეს [Hd-6409 Renesas Datasheet].

აქედან გამომდინარე, სტანდარტული ხაზის კოდების კონვერტაციის გამოყენება აშკარაა. ბევრ პროგრამაში, სადაც ხაზის კოდები პირდაპირ ან არაპირდაპირ გამოიყენება, აუცილებელია ორობითი კოდის გარდაქმნა.

ამ ინსტრუქციებში, ჩვენ წარმოგიდგენთ თუ როგორ უნდა გააცნობიეროთ მრავალჯერადი ხაზის კოდირების გადამყვანები დაბალი ღირებულების დიალოგის SLG46537 CMIC გამოყენებით.

ქვემოთ ჩვენ აღვწერეთ საჭირო ნაბიჯები იმის გასაგებად, თუ როგორ დაპროგრამდა GreenPAK ჩიპი სერიული ხაზის კოდირების გადამყვანების შესაქმნელად. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მიიღოთ პროგრამირების შედეგი, გადმოწერეთ GreenPAK პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ნახოთ უკვე დასრულებული GreenPAK დიზაინის ფაილი. შეაერთეთ GreenPAK განვითარების ნაკრები თქვენს კომპიუტერში და დააჭირეთ პროგრამას სერიული ხაზის კოდირების გადამყვანების პერსონალური IC- ის შესაქმნელად.

ნაბიჯი 1: კონვერტაციის დიზაინი

ქვემოთ მოყვანილი კოდის გადამყვანების დიზაინი მოცემულია ამ ინსტრუქციაში:

● NRZ (L) to RZ

კონვერტაცია NRZ (L) - დან RZ მარტივია და მისი მიღწევა შესაძლებელია ერთი AND კარიბჭის გამოყენებით. სურათი 1 გვიჩვენებს ამ კონვერტაციის დიზაინს.

● NRZ (L) RB– დან

NRZ (L) RB– ზე გადასაყვანად, ჩვენ უნდა მივაღწიოთ სამ ლოგიკურ დონეს (-1, 0, +1). ამ მიზნით, ჩვენ ვიყენებთ 4066 (ოთხმხრივ ანალოგიურ გადამრთველს), რათა უზრუნველვყოთ ბიპოლარული გადართვა 5 V, 0 V და -5 V. ციფრული ლოგიკა გამოიყენება სამი ლოგიკური დონის გადართვის გასაკონტროლებლად 4066 ჩართვის საშუალებების შერჩევით 1E, 2E და 3E [პეტროვა, ფეშა დ. და ბოიან დ. კარაპენევი. "ორობითი კოდის გადამყვანების სინთეზი და სიმულაცია." ტელეკომუნიკაციები თანამედროვე სატელიტურ, საკაბელო და სამაუწყებლო სამსახურში, 2003. TELSIKS 2003. მე -6 საერთაშორისო კონფერენცია თემაზე. ტომი 2. IEEE, 2003].

ლოგიკური კონტროლი ხორციელდება შემდეგნაირად:

Q1 = სიგნალი და Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & სიგნალი '

კონვერტაციის საერთო სქემა ნაჩვენებია ფიგურა 2 -ში.

R NRZ (L) AMI– დან

NRZ (L) AMI კონვერტაციისთვის ასევე გამოიყენება 4066 IC, რადგან AMI კოდს აქვს 3 ლოგიკური დონე. ლოგიკური კონტროლის სქემა შეჯამებულია ცხრილში 1, რომელიც შეესაბამება დიაგრამა 3 -ში ნაჩვენები კონვერტაციის საერთო სქემას.

ლოგიკური სქემა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:

Q1 = (სიგნალი და Clk) & Q

Q2 = (სიგნალი და Clk) '

Q3 = (სიგნალი და Clk) & Q '

სადაც Q არის D- ფლიპ ფლოპის გამომავალი შემდეგი გარდამავალი ურთიერთობით:

Qnext = სიგნალი & Qprev ' + სიგნალი' & Qprev

● AMI to RZ

AMI– ს და RZ– ის გარდაქმნისთვის ორი დიოდი გამოიყენება შეყვანის სიგნალის დაყოფის დადებით და უარყოფით ნაწილებად. ინვერსიული op-amp (ან ტრანზისტორზე დაფუძნებული ლოგიკური წრე) შეიძლება გამოყენებულ იქნას სიგნალის გამოყოფილი უარყოფითი ნაწილის ინვერსიისთვის. დაბოლოს, ეს ინვერსიული სიგნალი გადადის OR კარიბჭესთან ერთად დადებით სიგნალთან ერთად, რათა მივიღოთ სასურველი გამომავალი სიგნალი RZ ფორმატში, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათ 4 -ში.

R NRZ (L) გაყოფილი ფაზის მანჩესტერამდე

კონვერტაცია NRZ (L) დანგრეულ ფაზაში მანჩესტერში არის პირდაპირი, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურაში 5. შეყვანის სიგნალი საათის სიგნალთან ერთად გადადის NXOR კარიბჭეზე გამოსასვლელი სიგნალის მისაღებად (გ. ე. თომას კონვენციის თანახმად). XOR კარიბჭე ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მანჩესტერის კოდის მისაღებად (IEEE 802.3 კონვენციის თანახმად) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● გაყოფილი ფაზა მანჩესტერიდან გაყოფილი ფაზის მარკ კოდი

გაყოფილი ფაზის მანჩესტერიდან გაყოფილი ფაზის მარკ კოდი ნაჩვენებია ფიგურაში 6. შეყვანა და საათის სიგნალი გადადის AND კარიბჭეში D- ფლიპ ფლოპის დასამუხტად.

D- გადაბრუნება რეგულირდება შემდეგი განტოლებით:

Qnext = Q '

გამომავალი სიგნალი მიიღება შემდეგნაირად:

გამომავალი = Clk & Q + Clk 'Q'

Line მეტი ხაზის კოდის გარდაქმნები

ზემოაღნიშნული გარდაქმნების გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად მიიღოთ დიზაინის მეტი ხაზის კოდი. მაგალითად, NRZ (L) დანგრეულ ფაზაში მანჩესტერის კოდის კონვერტაცია და გაყოფილი ფაზის მანჩესტერის კოდი გაყოფილი ფაზის მარკ კოდის კონვერტაციისთვის შეიძლება გაერთიანდეს უშუალოდ NRZ (L) გაყოფილი ფაზის მარკირების კოდის მისაღებად.

ნაბიჯი 2: GreenPAK დიზაინი

ზემოთ ნაჩვენები კონვერტაციის სქემები მარტივად შეიძლება განხორციელდეს GreenPAK ™ დიზაინერში, დამხმარე გარე კომპონენტებთან ერთად. SLG46537 გთავაზობთ უამრავ რესურსს მოცემული დიზაინის განსახორციელებლად. GreenPAK– ის კონვერტაციის დიზაინი მოცემულია იმავე თანმიმდევრობით, როგორც ადრე.

ნაბიჯი 3: NRZ (L) RZ GreenPAK– ში

GreenPAK დიზაინი NRZ (L) to RZ ფიგურაში 7 მსგავსია 1 -ში ნაჩვენები დიზაინისა, გარდა იმისა, რომ დამატებულია ერთი DLY ბლოკი. ეს ბლოკი არჩევითია, მაგრამ უზრუნველყოფს საათის და შეყვანის სიგნალებს შორის სინქრონიზაციის შეცდომების გაუქმებას.

ნაბიჯი 4: NRZ (L) RB GreenPAK– ში

GreenPAK დიზაინი NRZ (L) to RB ნაჩვენებია ფიგურაში 8. ფიგურა გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა დააკავშიროთ CMIC– ის ლოგიკური კომპონენტები, რათა მივაღწიოთ 1 ნაბიჯში მოცემულ მიზნობრივ დიზაინს.

ნაბიჯი 5: NRZ (L) დან AMI GreenPAK– ში

ფიგურა 9 გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა მოხდეს GreenPAK CMIC კონფიგურაცია NRZ (L) - დან AMI– ზე გადასაყვანად. ეს სქემატური ნაბიჯი 1 დამხმარე გარე კომპონენტებთან ერთად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სასურველი კონვერტაციისთვის

ნაბიჯი 6: AMI to RZ GreenPAK– ში

დიაგრამა 10 -ში ნაჩვენებია GreenPAK- ის დიზაინი AMI- ს RZ კონვერტაციისთვის. GreenPAK CMIC კონფიგურირებული ისე, როგორც op-amp და დიოდები, შეიძლება გამოყენებულ იქნას საჭირო გამომუშავების მისაღებად.

ნაბიჯი 7: NRZ (L) გაყოფილი ფაზის მანჩესტერში GreenPAK– ში

ფიგურა 11-ში NXOR კარიბჭე გამოიყენება GreenPAK– ის დიზაინში NRZ (L) გაყოფის ფაზად მანჩესტერის კონვერტაციის მისაღებად.

ნაბიჯი 8: გაყოფილი ფაზა მანჩესტერიდან გაყოფილი ფაზის მარკ კოდი GreenPAK– ში

ფიგურა 12-ში მოცემულია GreenPAK- ის დიზაინი გაყოფილი ფაზის მანჩესტერდან სპლიტ-ფაზის მარკ კოდი. კონვერტაციის დიზაინი დასრულებულია და გარე კომპონენტი არ არის საჭირო კონვერტაციის პროცესისთვის. DLY ბლოკები არჩევითია იმ შეცდომების მოსაშორებლად, რომლებიც წარმოიქმნება შეყვანისა და საათის სიგნალებს შორის სინქრონიზაციის შეცდომების გამო.

ნაბიჯი 9: ექსპერიმენტული შედეგები

წარმოდგენილი ყველა დიზაინი შემოწმდა გადამოწმებისთვის. შედეგები მოცემულია იმავე თანმიმდევრობით, როგორც ადრე.

ნაბიჯი 10: NRZ (L) RZ

NRZ (L) და RZ კონვერტაციის ექსპერიმენტული შედეგები ნაჩვენებია ნახატზე 13. NRZ (L) ნაჩვენებია ყვითელში და RZ ნაჩვენებია ლურჯში.

ნაბიჯი 11: NRZ (L) RB– მდე

NRZ (L) to RB კონვერტაციის ექსპერიმენტული შედეგები მოცემულია ფიგურაში 14. NRZ (L) ნაჩვენებია წითლად და RB ნაჩვენებია ლურჯში.

ნაბიჯი 12: NRZ (L) AMI– მდე

სურათი 15 გვიჩვენებს NRZ (L) და AMI კონვერტაციის ექსპერიმენტულ შედეგებს. NRZ (L) ნაჩვენებია წითლად და AMI ნაჩვენებია ყვითელში.

ნაბიჯი 13: AMI to RZ

სურათი 16 გვიჩვენებს ექსპერიმენტულ შედეგებს AMI– ს და RZ– ის გარდაქმნისათვის. AMI იყოფა დადებით და უარყოფით ნაწილებად, რომლებიც ნაჩვენებია ყვითელ და ლურჯ ფერებში. მოაქცია გამომავალი RZ სიგნალი ნაჩვენებია წითლად.

ნაბიჯი 14: NRZ (L) გაყოფილი ფაზის მანჩესტერში

სურათი 17 გვიჩვენებს NRZ (L) ექსპერიმენტულ შედეგებს მანჩესტერის გაყოფის ფაზად. NRZ (L) სიგნალი ნაჩვენებია ყვითელში, ხოლო გარდაქმნილი გამომავალი გაყოფილი ფაზის მანჩესტერის სიგნალი ნაჩვენებია ლურჯში.

ნაბიჯი 15: გაყოფილი ფაზა მანჩესტერიდან გაყოფილი ფაზის მარკ კოდი

სურათი 18 გვიჩვენებს კონვერტაციის გაყოფა ფაზის მანჩესტერდან გაყოფილი ფაზის მარკ კოდში. მანჩესტერის კოდი ნაჩვენებია ყვითელში, ხოლო მარკის კოდი ნაჩვენებია ლურჯში.

დასკვნა

ხაზის კოდები წარმოადგენს რამდენიმე სერიული საკომუნიკაციო პროტოკოლის საფუძველს, რომლებიც საყოველთაოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. ხაზების კოდების კონვერტაცია მარტივად და დაბალ ფასად, მრავალ აპლიკაციაში. ამ ინსტრუქციულ დეტალებში მოცემულია რამდენიმე ხაზის კოდის გადაყვანა დიალოგის SLG46537 გამოყენებით, დამხმარე გარე კომპონენტებთან ერთად. წარმოდგენილი დიზაინები გადამოწმებულია და დადგინდა, რომ ხაზის კოდების გადაყვანა შეიძლება ადვილად მოხდეს დიალოგის CMIC- ების გამოყენებით.