Pretvornici kodiranja serijskog koda DIY: 15 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Komunikacija serijskim podacima postala je sveprisutna u mnogim industrijskim aplikacijama, a postoji nekoliko pristupa za projektiranje bilo kojeg serijskog podatkovnog sučelja za prijenos podataka. Prikladno je koristiti jedan od standardnih protokola, npr. UART, I2C ili SPI. Osim toga, postoji nekoliko drugih protokola za namjenske aplikacije kao što su CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet ili MIPI. Druga mogućnost rukovanja serijskim podacima je korištenje prilagođenih protokola. Ti se protokoli obično temelje na linijskim kodovima. Najčešći tipovi kodiranja linija su NRZ, Manchester kod, AMI itd. [Konfigurirano dekodiranje protokola Manchester i NRZ-kodiranih signala, Teledyne Lecroy Whitepape].

Primjeri specijaliziranih serijskih protokola uključuju DALI za kontrolu rasvjete zgrada i PSI5 koji se koristi za povezivanje senzora s kontrolerima u automobilskim aplikacijama. Oba ova primjera temelje se na Manchester kodiranju. Slično, protokol SENT koristi se za veze automobilskih senzora i tokontrolera, a CAN sabirnica koja se obično koristi za omogućavanje komunikacije između mikrokontrolera i drugih uređaja u automobilskim aplikacijama temelji se na NRZ kodiranju. Osim toga, mnogi drugi složeni i specijalizirani protokoli bili su i razvijaju se pomoću Manchester i NRZ shema.

Svaki od linijskih kodova ima svoje prednosti. U procesu prijenosa binarnog signala duž kabela, na primjer, može doći do izobličenja koje se može značajno umanjiti korištenjem AMI koda [Petrova, Pesha D. i Boyan D. Karapenev. "Sinteza i simulacija pretvarača binarnog koda." Telekomunikacije u suvremenoj satelitskoj, kabelskoj i radiodifuznoj službi, 2003. TELSIKS 2003. 6. međunarodna konferencija o. Vol. 2. IEEE, 2003]. Osim toga, propusnost AMI signala niža je od ekvivalentnog RZ formata. Slično, Manchester kod nema neke nedostatke koji su svojstveni NRZ kodu. Na primjer, upotreba Manchester koda na serijskoj liniji uklanja komponente istosmjerne struje, osigurava oporavak takta i osigurava relativno visoku razinu otpornosti na buku [Hd-6409 Renesas Datasheet].

Stoga je korisnost pretvorbe standardnih linijskih kodova očita. U mnogim aplikacijama gdje se linijski kodovi izravno ili neizravno koriste, potrebna je pretvorba binarnog koda.

U ovom Instructable-u predstavljamo kako realizirati konvertore za kodiranje s više linija koristeći jeftin Dialog SLG46537 CMIC.

U nastavku smo opisali korake potrebne za razumijevanje načina na koji je GreenPAK čip programiran za stvaranje pretvarača kodiranja serijske linije. Međutim, ako samo želite dobiti rezultat programiranja, preuzmite GreenPAK softver kako biste vidjeli već dovršenu datoteku za dizajn GreenPAK. Priključite GreenPAK Development Kit na svoje računalo i hit program za stvaranje prilagođenog IC -a za pretvarače kodiranja serijske linije.

Korak 1: Dizajn pretvorbe

Dizajn sljedećih pretvarača linijskog koda dat je u ovom Uputu:

● NRZ (L) do RZ

Pretvorba iz NRZ (L) u RZ je jednostavna i može se postići korištenjem jednog I vrata. Na slici 1 prikazan je dizajn ove pretvorbe.

● NRZ (L) do RB

Za pretvorbu NRZ (L) u RB, moramo postići tri logičke razine (-1, 0, +1). U tu svrhu koristimo 4066 (četverostrani analogni prekidač) za osiguravanje bipolarnog prebacivanja s 5 V, 0 V i -5 V. Digitalna logika koristi se za upravljanje prebacivanjem tri logičke razine odabirom 4066 omogućujućih ulaza 1E, 2E i 3E [Petrova, Pesha D. i Boyan D. Karapenev. "Sinteza i simulacija pretvarača binarnog koda." Telekomunikacije u suvremenoj satelitskoj, kabelskoj i radiodifuznoj službi, 2003. TELSIKS 2003. 6. međunarodna konferencija o. Vol. 2. IEEE, 2003].

Logička kontrola provodi se na sljedeći način:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Klik i signal '

Cjelokupna shema pretvorbe prikazana je na slici 2.

● NRZ (L) do AMI

Konverzija NRZ (L) u AMI također koristi IC 4066 jer AMI kod ima 3 logičke razine. Shema logičkog upravljanja sažeta je u tablici 1 koja odgovara ukupnoj shemi pretvorbe prikazanoj na slici 3.

Logička shema može se napisati na sljedeći način:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal i Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Gdje je Q izlaz D-japanke sa sljedećim prijelaznim odnosom:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI u RZ

Za konverziju AMI u RZ koriste se dvije diode za podjelu ulaznog signala na pozitivne i negativne dijelove. Invertirajuće op-pojačalo (ili logičko kolo na bazi tranzistora) može se koristiti za invertiranje odijeljenog negativnog dijela signala. Konačno, ovaj obrnuti signal prenosi se na vrata ILI zajedno s pozitivnim signalom kako bi se dobio željeni izlazni signal u RZ formatu kako je prikazano na slici 4.

● NRZ (L) za Split-fazni Manchester

Pretvorba iz NRZ (L) u Split-phase Manchester jednostavna je kao što je prikazano na slici 5. Ulazni signal zajedno sa signalom takta prosljeđuje se na vrata NXOR-a radi dobivanja izlaznog signala (prema konvenciji G. E. Thomasa). XOR vrata se također mogu koristiti za dobivanje Manchester koda (prema IEEE 802.3 konvenciji) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Kôd Marka za podijeljenu fazu Manchester do Split-phase

Konverzija iz Split-phase Manchester koda u Split-phase Mark prikazana je na slici 6. Ulazni i satni signal se propušta kroz vrata AND za postavljanje D-flip flopa.

D-zaokret upravlja sljedećom jednadžbom:

Qnext = Q '

Izlazni signal dobiva se na sljedeći način:

Izlaz = Clk & Q + Clk 'Q'

● Više pretvorbi koda retka

Koristeći gornje pretvorbe, lako se može dobiti dizajn za više linija kodova. Na primjer, pretvaranje koda Manchester NRZ (L) u Split-fazu i Konverzija koda Manchester Code u Split-phase u Split-phase Mark konverziju mogu se kombinirati za izravno dobivanje koda NRZ (L) u Split-phase Mark.

Korak 2: GreenPAK dizajni

Gore prikazane sheme pretvorbe mogu se lako implementirati u GreenPAK ™ dizajneru zajedno s nekim pomoćnim vanjskim komponentama. SLG46537 pruža dovoljno sredstava za provedbu zadanih projekata. Dizajn pretvorbe GreenPAK isporučuje se istim redoslijedom kao i prije.

Korak 3: NRZ (L) do RZ u GreenPAK -u

GreenPAK dizajn za NRZ (L) do RZ na slici 7 sličan je onom prikazanom u koraku 1, osim što je dodan jedan DLY blok. Ovaj blok nije obavezan, ali omogućuje uklanjanje grešaka u sinkronizacijskim pogreškama između takta i ulaznih signala.

Korak 4: NRZ (L) do RB u GreenPAK -u

Dizajn GreenPAK za NRZ (L) do RB prikazan je na slici 8. Slika prikazuje kako spojiti logičke komponente u CMIC -u radi postizanja predviđenog dizajna danog u koraku 1.

Korak 5: NRZ (L) do AMI u GreenPAK -u

Slika 9 prikazuje kako konfigurirati GreenPAK CMIC za konverziju iz NRZ (L) u AMI. Ova shema zajedno s pomoćnim vanjskim komponentama danim u koraku 1 može se koristiti za željenu pretvorbu

Korak 6: AMI do RZ u GreenPAK -u

Na slici 10 prikazan je GreenPAK dizajn za konverziju AMI u RZ. GreenPAK CMIC konfiguriran na takav način zajedno s op-pojačalom i diodama može se koristiti za dobivanje potrebnog izlaza.

Korak 7: NRZ (L) do podijeljene faze Manchester u GreenPAK-u

Na slici 11, NXOR vrata su korištena u GreenPAK dizajnu za dobivanje pretvorbe NRZ (L) u Split fazu u Manchesteru.

Korak 8: Razdjelni Manchester to Split-phase Mark Code u GreenPAK-u

Na slici 12 dat je GreenPAK dizajn za kôd Marka za split-fazu Manchester do Split-phase. Dizajn za pretvorbu je dovršen i za proces pretvorbe nisu potrebne vanjske komponente. DLY blokovi su izborni za uklanjanje grešaka nastalih zbog pogrešaka sinkronizacije između ulaznog i takta signala.

Korak 9: Eksperimentalni rezultati

Svi predstavljeni dizajni testirani su radi provjere. Rezultati se daju istim redoslijedom kao i prije.

Korak 10: NRZ (L) do RZ

Eksperimentalni rezultati za pretvorbu NRZ (L) u RZ prikazani su na slici 13. NRZ (L) je prikazan žutom bojom, a RZ plavom bojom.

Korak 11: NRZ (L) do RB

Eksperimentalni rezultati za pretvorbu NRZ (L) u RB dati su na slici 14. NRZ (L) je prikazan crvenom bojom, a RB plavom bojom.

Korak 12: NRZ (L) do AMI

Slika 15 prikazuje eksperimentalne rezultate za pretvorbu NRZ (L) u AMI. NRZ (L) je prikazan crvenom bojom, a AMI žutom bojom.

Korak 13: AMI do RZ

Slika 16 prikazuje eksperimentalne rezultate za pretvorbu AMI u RZ. AMI je podijeljen na pozitivne i negativne dijelove prikazane žutom i plavom bojom. Pretvoreni izlazni RZ signal prikazan je crvenom bojom.

Korak 14: NRZ (L) do podijeljene faze Manchester

Na slici 17 prikazani su eksperimentalni rezultati pretvorbe NRZ (L) u Split fazu u Manchesteru. NRZ (L) signal prikazan je žutom bojom, a konvertirani izlazni signal iz Split-faze Manchester prikazan je plavom bojom.

Korak 15: Razdjelni Manchester to Split-phase Mark Code

Na slici 18 prikazana je konverzija koda oznake Split-phase Manchester u Split-phase Mark. Manchester kod je prikazan žutom bojom, dok je oznaka označena plavom bojom.

Zaključak

Linijski kodovi čine osnovu nekoliko serijskih komunikacijskih protokola koji se univerzalno koriste u različitim industrijama. Pretvaranje linijskih kodova na jednostavan i jeftin način traži se u mnogim aplikacijama. U ovom uputu navedeni su detalji za pretvaranje nekoliko kodova retka pomoću Dialog -ovog SLG46537 zajedno s nekim pomoćnim vanjskim komponentama. Prezentirani nacrti su verificirani i zaključeno je da se konverzija linijskih kodova može lako izvršiti pomoću Dialog -ovih CMIC -ova.