Конвертори за кодиране на серийни линии „Направи си сам“: 15 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Комуникацията със серийни данни стана повсеместна в много индустриални приложения и съществуват няколко подхода за проектиране на всеки интерфейс за комуникация на серийни данни. Удобно е да се използва един от стандартните протоколи, например UART, I2C или SPI. Освен това съществуват няколко други протокола за по-специализирани приложения като CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet или MIPI. Друга възможност за обработка на серийни данни е използването на персонализирани протоколи. Тези протоколи обикновено се основават на линейни кодове. Най-често срещаните видове линейно кодиране са NRZ, код на Манчестър, AMI и др. [Конфигурируемо декодиране на протоколи на сигнали в Манчестър и NRZ, Teledyne Lecroy Whitepape].

Примерите за специализирани серийни протоколи включват DALI за управление на осветлението на сградите и PSI5, който се използва за свързване на сензори към контролери в автомобилни приложения. И двата примера се основават на кодиране в Манчестър. По същия начин протоколът SENT се използва за връзки на автомобилен сензор-токонтролер, а CAN шината, която обикновено се използва за разрешаване на комуникация между микроконтролери и други устройства в автомобилните приложения, се основава на NRZ кодиране. В допълнение, много други сложни и специализирани протоколи са проектирани и се разработват, използвайки схемите на Манчестър и NRZ.

Всеки от кодовете на редовете има своите достойнства. В процеса на предаване на двоичен сигнал по кабел, например, могат да възникнат изкривявания, които могат да бъдат значително смекчени с помощта на AMI кода [Петрова, Пеша Д. и Боян Д. Карапенев. "Синтез и симулация на преобразуватели на двоичен код." Телекомуникации в съвременната спътникова, кабелна и излъчваща услуга, 2003. TELSIKS 2003. 6 -та международна конференция на. Vol. 2. IEEE, 2003]. Освен това, честотната лента на AMI сигнал е по -ниска от еквивалентния RZ формат. По същия начин кодът в Манчестър няма някои от недостатъците, присъщи на кода NRZ. Например, използването на кода на Манчестър на серийна линия премахва компонентите на DC, осигурява възстановяване на часовника и осигурява сравнително високо ниво на шумозащита [Hd-6409 Renesas Datasheet].

Следователно полезността на преобразуването на стандартните кодове на линии е очевидна. В много приложения, където директните или косвените кодове се използват, преобразуването на двоичен код е необходимо.

В тази инструкция ние представяме как да реализираме многоредови кодиращи преобразуватели, използвайки евтин Dialog SLG46537 CMIC.

По -долу описахме необходимите стъпки, за да разберете как чипът GreenPAK е програмиран за създаване на преобразуватели за кодиране на серийна линия. Ако обаче просто искате да получите резултат от програмирането, изтеглете софтуера GreenPAK, за да видите вече завършения файл за проектиране GreenPAK. Включете комплекта за разработка на GreenPAK към вашия компютър и натиснете програма, за да създадете персонализирана интегрална схема за преобразуватели за кодиране на серийна линия.

Стъпка 1: Дизайн на реализациите

Проектирането на следните преобразуватели на линеен код е предоставено в тази инструкция:

● NRZ (L) до RZ

Преобразуването от NRZ (L) в RZ е просто и може да бъде постигнато чрез използване на единичен И порта. Фигура 1 показва дизайна на това преобразуване.

● NRZ (L) към RB

За преобразуване на NRZ (L) в RB, трябва да постигнем три логически нива (-1, 0, +1). За тази цел използваме 4066 (четириядрен двустранен аналогов превключвател), за да осигурим биполярно превключване от 5 V, 0 V и -5 V. Цифровата логика се използва за управление на превключването на трите логически нива чрез избор на 4066 разрешаващи входове 1Е, 2Е и 3Е [Петрова, Пеша Д. и Боян Д. Карапенев. "Синтез и симулация на преобразуватели на двоичен код." Телекомуникации в съвременната сателитна, кабелна и радиоразпръсквателна услуга, 2003. TELSIKS 2003. 6 -та международна конференция на. Vol. 2. IEEE, 2003].

Логическото управление се реализира, както следва:

Q1 = Сигнал и клик

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Общата схема на преобразуване е показана на фигура 2.

● NRZ (L) към AMI

Преобразуването NRZ (L) в AMI също използва 4066 IC, тъй като AMI кодът има 3 логически нива. Схемата за логическо управление е обобщена в Таблица 1, съответстваща на общата схема на преобразуване, показана на Фигура 3.

Логическата схема може да бъде написана по следния начин:

Q1 = (Сигнал и клик) & Q

Q2 = (сигнал и клик) '

Q3 = (Сигнал и клик) & Q '

Където Q е изходът на D-тригера със следната преходна връзка:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI към RZ

За преобразуване на AMI в RZ два диода се използват за разделяне на входния сигнал на положителни и отрицателни части. Инвертиращ операционен усилвател (или логическа схема на базата на транзистор) може да се използва за инвертиране на отделената отрицателна част на сигнала. И накрая, този обърнат сигнал се предава към OR порта заедно с положителния сигнал, за да се получи желаният изходен сигнал във формат RZ, както е показано на Фигура 4.

● NRZ (L) към разделена фаза Манчестър

Преобразуването от NRZ (L) в разделен фазов Манчестър е лесно, както е показано на фигура 5. Входният сигнал заедно с тактовия сигнал се предава към NXOR порта за получаване на изходния сигнал (съгласно конвенцията на Г. Е. Томас). XOR порта може да се използва и за получаване на кода на Манчестър (съгласно конвенцията IEEE 802.3) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Разделен фазов код от Манчестър към разделен фазов код

Преобразуването от кода за разделяне на фазата на Манчестър в кода за разделяне на фазата е показано на Фигура 6. Входът и сигналът на часовника се предават през порта AND, за да се синхронизира D-тригер.

D-флип се управлява от следното уравнение:

Qnext = Q '

Изходният сигнал се получава, както следва:

Изход = Clk & Q + Clk 'Q'

● Още преобразувания на кодове на линии

Използвайки горните преобразувания, лесно можете да получите дизайни за повече кодове на редове. Например, преобразуването на код на NRZ (L) в разделена фаза на Манчестър и преобразуване на код на разделена фаза в Манчестър в разделена фаза могат да бъдат комбинирани, за да се получи директно код на NRZ (L) в разделена фаза.

Стъпка 2: GreenPAK Designs

Схемите за преобразуване, показани по -горе, могат лесно да бъдат внедрени в GreenPAK ™ дизайнер заедно с някои спомагателни външни компоненти. SLG46537 предоставя достатъчно ресурси за изпълнение на дадените проекти. Проектите за преобразуване GreenPAK се предоставят в същия ред като преди.

Стъпка 3: NRZ (L) до RZ в GreenPAK

Дизайнът GreenPAK за NRZ (L) до RZ на Фигура 7 е подобен на този, показан в Стъпка 1, с изключение на това, че има добавен един DLY блок. Този блок не е задължителен, но осигурява отстраняване на грешки за грешките при синхронизацията между часовника и входните сигнали.

Стъпка 4: NRZ (L) до RB в GreenPAK

Дизайнът GreenPAK за NRZ (L) към RB е показан на Фигура 8. Фигурата показва как да се свържат логическите компоненти в CMIC, за да се постигне планирания дизайн, даден в Стъпка 1.

Стъпка 5: NRZ (L) към AMI в GreenPAK

Фигура 9 илюстрира как да конфигурирате GreenPAK CMIC за преобразуване от NRZ (L) в AMI. Тази схема заедно с помощните външни компоненти, дадени в Стъпка 1, може да се използва за желаното преобразуване

Стъпка 6: AMI към RZ в GreenPAK

На фигура 10 е показан дизайнът GreenPAK за преобразуване на AMI в RZ. Конфигурираният по такъв начин GreenPAK CMIC заедно с оп-усилвател и диоди може да се използва за получаване на необходимия изход.

Стъпка 7: NRZ (L) към разделен фазов Манчестър в GreenPAK

На фигура 11 се използва NXOR порта в дизайна на GreenPAK за получаване на преобразуване на NRZ (L) в разделена фаза в Манчестър.

Стъпка 8: Разделяне на фазата Манчестър до Сплит фаза Марк код в GreenPAK

На фигура 12 е даден дизайнът GreenPAK за разделен фазов Манчестър до разделен фазов код. Дизайнът на преобразуването е завършен и не са необходими външни компоненти за процеса на преобразуване. DLY блоковете са по избор за премахване на проблеми, възникнали поради грешки при синхронизацията между входните и тактовите сигнали.

Стъпка 9: Експериментални резултати

Всички представени дизайни бяха тествани за проверка. Резултатите се предоставят в същия ред като преди.

Стъпка 10: NRZ (L) до RZ

Експерименталните резултати за преобразуване на NRZ (L) в RZ са показани на Фигура 13. NRZ (L) е показан в жълто, а RZ е показан в синьо.

Стъпка 11: NRZ (L) до RB

Експерименталните резултати за преобразуване на NRZ (L) в RB са дадени на Фигура 14. NRZ (L) е показан в червено, а RB е показан в синьо.

Стъпка 12: NRZ (L) към AMI

Фигура 15 показва експерименталните резултати за преобразуване на NRZ (L) в AMI. NRZ (L) е показан в червено, а AMI в жълто.

Стъпка 13: AMI към RZ

Фигура 16 показва експерименталните резултати за преобразуване на AMI в RZ. AMI е разделен на положителни и отрицателни части, показани в жълто и синьо. Преобразуваният изходен RZ сигнал е показан в червено.

Стъпка 14: NRZ (L) към разделена фаза Манчестър

Фигура 17 показва експерименталните резултати за преобразуване на NRZ (L) в разделена фаза в Манчестър. Сигналът NRZ (L) е показан в жълто, а преобразуваният изходен сигнал от Манчестър с разделена фаза е показан в синьо.

Стъпка 15: Разделен фазов Манчестър до Разделен фазов код за маркиране

Фигура 18 показва преобразуването от код на Марка с разделена фаза в код за разделяне на фаза на Марка. Кодът на Манчестър е показан в жълто, докато кодът на Марк е показан в синьо.

Заключение

Линейните кодове са в основата на няколко серийни комуникационни протокола, които се използват универсално в различни индустрии. Преобразуването на линейни кодове по лесен и евтин начин се търси в много приложения. В тази инструкция са предоставени подробности за преобразуване на няколко кода на линия, използвайки SLG46537 на Dialog, заедно с някои спомагателни външни компоненти. Представените дизайни са проверени и е направено заключението, че преобразуването на кодове на редове може лесно да се извърши с помощта на CMIC на Dialog.