ממירים לקידוד קו סידורי DIY: 15 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

תקשורת נתונים סדרתיים נעשתה בכל מקום ביישומים תעשייתיים רבים, וישנן מספר גישות לעיצוב כל ממשק תקשורת נתונים סדרתי. נוח להשתמש באחד הפרוטוקולים הסטנדרטיים כלומר UART, I2C או SPI. בנוסף קיימים מספר פרוטוקולים אחרים ליישומים ייעודיים יותר כגון CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet או MIPI. אפשרות נוספת לטיפול בנתונים סדרתיים היא שימוש בפרוטוקולים מותאמים אישית. פרוטוקולים אלה מבוססים בדרך כלל על קודי שורות. הסוגים הנפוצים ביותר של קידוד קווים הם NRZ, קוד מנצ'סטר, AMI וכו '[פענוח פרוטוקול הניתן להגדרה של מנצ'סטר ו- NRZ מקודד, Teledyne Lecroy Whitepape].

דוגמאות לפרוטוקולים סדרתיים מיוחדים כוללים DALI לשליטה על תאורת בניין ו- PSI5 המשמש לחיבור חיישנים לבקרים ביישומי רכב. שתי הדוגמאות הללו מבוססות על קידוד של מנצ'סטר. באופן דומה, פרוטוקול SENT משמש לקישורי חיישן לבקר רכב, ואוטובוס CAN המשמש בדרך כלל לאפשר תקשורת בין בקרי מיקרו והתקנים אחרים ביישומי רכב מבוסס על קידוד NRZ. בנוסף, פרוטוקולים מורכבים ומיוחדים רבים אחרים תוכננו ומתוכננים באמצעות תוכניות מנצ'סטר ו- NRZ.

לכל אחד מקודי השורות היתרונות שלו. בתהליך העברת האות הבינארי לאורך כבל, למשל, יכול להיווצר עיוות שניתן להפחית אותו באופן משמעותי באמצעות קוד ה- AMI [Petrova, Pesha D. ו- Boyan D. Karapenev. "סינתזה והדמיה של ממירים קוד בינארי." תקשורת בשירותי לוויין, כבלים ושידור מודרניים, 2003. טלסיקס 2003. ועידה בינלאומית 6 בנושא. כרך 2. IEEE, 2003]. חוץ מזה, רוחב הפס של אות AMI נמוך מהפורמט RZ המקביל. באופן דומה, לקוד מנצ'סטר אין חלק מהליקויים הגלומים בקוד NRZ. לדוגמה, השימוש בקוד מנצ'סטר בקו סדרתי מסיר רכיבי DC, מספק שחזור שעונים ומספק רמה גבוהה יחסית של חסינות רעש [Hd-6409 Renesas Datasheet].

לכן, התועלת של המרת קודי הקווים הסטנדרטיים ברורה. ביישומים רבים בהם נעשה שימוש בקודי קו ישירות או עקיפים, יש צורך בהמרת קוד בינארי.

במדריך זה, אנו מציגים כיצד לממש ממירים לקידוד קווים מרובים באמצעות Dialog SLG46537 CMIC בעלות נמוכה.

להלן תיארנו את השלבים הדרושים כדי להבין כיצד תוכנן שבב GreenPAK ליצירת ממירים לקידוד קו טוריים. עם זאת, אם אתה רק רוצה לקבל את התוצאה של התכנות, הורד את תוכנת GreenPAK כדי לצפות בקובץ העיצוב GreenPAK שכבר הושלם. חבר את ערכת הפיתוח של GreenPAK למחשב שלך והקש על התוכנית כדי ליצור את ה- IC המותאם אישית עבור ממרי קידוד הקווים הטוריים.

שלב 1: עיצובי המרה

עיצוב ממירי קוד השורות הבאים מסופק במדריך זה:

● NRZ (L) עד RZ

ההמרה מ- NRZ (L) ל- RZ היא פשוטה וניתן להשיג אותה באמצעות שער AND יחיד. איור 1 מציג את העיצוב של המרה זו.

● NRZ (L) עד RB

לצורך המרת NRZ (L) ל- RB, עלינו להשיג שלוש רמות לוגיות (-1, 0, +1). למטרה זו אנו משתמשים במתג 4066 (מתג אנלוגי מרובע -דו -צדדי) כדי לספק מיתוג דו קוטבי מ -5 V, 0 V ו- -5 V. היגיון דיגיטלי משמש לשליטה על המעבר של שלוש רמות הלוגיקה על ידי בחירה של 4066 כניסות מאפשרות 1E, 2E ו- 3E [Petrova, Pesha D., and Boyan D. Karapenev. "סינתזה והדמיה של ממירים קוד בינארי." תקשורת בשירותי לוויין, כבלים ושידור מודרניים, 2003. טלסיקס 2003. ועידה בינלאומית 6 בנושא. כרך 2. IEEE, 2003].

בקרת ההיגיון מיושמת כדלקמן:

Q1 = אות & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

סכמאת ההמרה הכוללת מוצגת באיור 2.

● NRZ (L) ל- AMI

המרת NRZ (L) ל- AMI משתמשת גם ב- 4066 IC מכיוון שקוד AMI כולל 3 רמות לוגיות. ערכת הבקרה הלוגית מסוכמת בטבלה 1 המתאימה לתרשים ההמרה הכולל המוצג באיור 3.

ניתן לכתוב את ערכת ההגיון באופן הבא:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal & Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

כאשר Q הוא הפלט של הפלופ D-Flip עם קשר המעבר הבא:

Qnext = אות & Qprev ' + אות' & Qprev

● AMI ל- RZ

לצורך המרת AMI ל- RZ שתי דיודות משמשות לפיצול אות הכניסה לחלקים חיוביים ושליליים. ניתן להשתמש במגבר אופטי הפוך (או במעגל לוגי מבוסס טרנזיסטור) כדי להפוך את החלק השלילי המופרד של האות. לבסוף, אות הפוך זה מועבר לשער OR יחד עם האות החיובי כדי להשיג את אות הפלט הרצוי בפורמט RZ כפי שמוצג באיור 4.

● NRZ (L) למנצ'סטר דו-פאזית

ההמרה מ- NRZ (L) למנצ'סטר דו-פאזית היא פשוטה כפי שמוצג באיור 5. אות הכניסה יחד עם אות השעון מועבר לשער NXOR כדי להשיג את אות הפלט (בהתאם להסכמה של G. E. Thomas). ניתן להשתמש בשער XOR גם כדי להשיג את קוד מנצ'סטר (בהתאם לאמנה IEEE 802.3) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● קוד סימון של מנצ'סטר לשני פאזות

ההמרה מקודד דו-פאזי של מנצ'סטר לקוד סימן דו-פאזי מוצגת באיור 6. הקלט ואות השעון מועברים דרך שער AND לשעון כפכף D.

ה- D-flip נשלט על ידי המשוואה הבאה:

Qnext = Q '

אות הפלט מתקבל באופן הבא:

פלט = Clk & Q + Clk 'Q'

● עוד המרות קוד קו

באמצעות ההמרות לעיל ניתן להשיג בקלות את העיצובים לקודי שורה נוספים. לדוגמה, ניתן לשלב המרת קוד NRZ (L) לפצל שלב של מנצ'סטר וקוד פנצ'ר דו-פאזי להמרת קוד סימון דו-פאזי כדי לקבל ישירות את קוד NRZ (L) לפס פאזה.

שלב 2: עיצובי GreenPAK

תוכניות ההמרה המוצגות לעיל ניתנות ליישום בקלות במעצב ™ GreenPAK יחד עם כמה רכיבים חיצוניים נלווים. SLG46537 מספק משאבים רבים לביצוע העיצובים הנתונים. עיצובי ההמרה של GreenPAK מסופקים באותו סדר כמו קודם.

שלב 3: NRZ (L) ל- RZ ב- GreenPAK

עיצוב GreenPAK עבור NRZ (L) ל- RZ באיור 7 דומה לזה שמוצג בשלב 1, למעט שיש בלוק DLY נוסף. בלוק זה הוא אופציונלי אך מספק דה-תקלה עבור טעויות הסנכרון בין השעון לאותות הקלט.

שלב 4: NRZ (L) ל- RB ב- GreenPAK

עיצוב GreenPAK עבור NRZ (L) ל- RB מוצג באיור 8. האיור מראה כיצד לחבר את רכיבי ההיגיון ב- CMIC כדי להשיג את העיצוב המיועד שניתן בשלב 1.

שלב 5: NRZ (L) ל- AMI ב- GreenPAK

איור 9 ממחיש כיצד להגדיר את ה- GreenPAK CMIC להמרה מ- NRZ (L) ל- AMI. ניתן להשתמש בסכימה זו יחד עם רכיבים חיצוניים עזר שניתנו בשלב 1 להמרה הרצויה

שלב 6: AMI ל- RZ ב- GreenPAK

באיור 10 מוצג עיצוב GreenPAK להמרת AMI ל- RZ. ניתן להשתמש ב- GreenPAK CMIC המוגדר בצורה כזו יחד עם מגבר אופטי ודיודות להשגת הפלט הנדרש.

שלב 7: NRZ (L) למנצ'סטר הדו-פאזית ב- GreenPAK

באיור 11 משמש שער NXOR בעיצוב GreenPAK להשגת המרה NRZ (L) לפנצ'ה של שלב מנצ'סטר.

שלב 8: קוד סימנים דו-פאזי של מנצ'סטר עד שלב פיצול ב- GreenPAK

בתרשים 12 ניתן עיצוב קוד GreenPAK לקוד סימן מפוצל של מנצ'סטר עד שלב דו-פאזי. עיצוב ההמרה הושלם ואין צורך ברכיב חיצוני לתהליך ההמרה. בלוקי DLY הינם אופציונאליים להסרת התקלות הנובעות עקב טעויות סנכרון בין אותות הקלט והשעון.

שלב 9: תוצאות ניסיוניות

כל העיצובים שהוצגו נבדקו לאימות. התוצאות ניתנות באותו סדר כמו קודם.

שלב 10: NRZ (L) עד RZ

תוצאות הניסוי עבור המרת NRZ (L) ל- RZ מוצגות באיור 13. NRZ (L) מוצג בצהוב ו- RZ מוצג בכחול.

שלב 11: NRZ (L) ל- RB

תוצאות הניסוי עבור המרת NRZ (L) ל- RB ניתנות באיור 14. NRZ (L) מוצג באדום ו- RB מוצג בכחול.

שלב 12: NRZ (L) ל- AMI

איור 15 מציג את תוצאות הניסוי עבור המרת NRZ (L) ל- AMI. NRZ (L) מוצג באדום ו- AMI מוצג בצהוב.

שלב 13: AMI ל- RZ

איור 16 מציג את תוצאות הניסוי להמרת AMI ל- RZ. AMI מחולק לחלקים חיוביים ושליליים המוצגים בצהוב וכחול. אות RZ הפלט המומר מוצג באדום.

שלב 14: NRZ (L) למנצ'סטר הדו-פאזית

איור 17 מציג את תוצאות הניסוי של המרת NRZ (L) למנצ'סטר דו-פאזי. האות NRZ (L) מוצג בצהוב ואות הפלט המפוצל של שלב מנצ'סטר מוצג בכחול.

שלב 15: קוד סימנים דו-פאזי מנצ'סטר עד שלב דו-פאזי

איור 18 מציג את ההמרה מקודד דו-פאזי מנצ'סטר לקוד סימן דו-פאזי. קוד מנצ'סטר מוצג בצהוב ואילו קוד מארק מוצג בכחול.

סיכום

קודי הקווים מהווים בסיס למספר פרוטוקולי תקשורת סדרתיים המשמשים באופן אוניברסלי בתעשיות מגוונות. המרת קודי קווים בצורה קלה וזולה המבוקשת ביישומים רבים. בפרטי הוראה אלה ניתנים המרה של מספר קודי קווים באמצעות SLG46537 של דיאלוג יחד עם כמה רכיבים חיצוניים נלווים. העיצובים המוצגים אומתו, ומסקנה היא כי ניתן לבצע המרה של קודי קווים בקלות באמצעות ה- CMIC של Dialog.