Pretvorniki za kodiranje zaporedne vrstice DIY: 15 korakov

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:08

Sporočilo o serijskih podatkih je postalo vseprisotno v številnih industrijskih aplikacijah in obstaja več pristopov za oblikovanje katerega koli vmesnika za serijsko podatkovno komunikacijo. Primerno je uporabiti enega od standardnih protokolov, npr. UART, I2C ali SPI. Poleg tega obstaja več drugih protokolov za bolj namenske aplikacije, kot so CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet ali MIPI. Druga možnost za obdelavo serijskih podatkov je uporaba prilagojenih protokolov. Ti protokoli običajno temeljijo na črtnih kodah. Najpogostejše vrste kodiranja vrstic so NRZ, Manchester code, AMI itd. [Nastavljivo dekodiranje protokola Manchester in NRZ-kodiranih signalov, Teledyne Lecroy Whitepape].

Primeri specializiranih serijskih protokolov vključujejo DALI za nadzor razsvetljave stavb in PSI5, ki se uporablja za povezavo senzorjev s krmilniki v avtomobilskih aplikacijah. Oba primera temeljita na Manchester kodiranju. Podobno se protokol SENT uporablja za povezave avtomobilskih senzorjev in krmilnikov, vodilo CAN, ki se običajno uporablja za komunikacijo med mikrokrmilniki in drugimi napravami v avtomobilskih aplikacijah, pa temelji na kodiranju NRZ. Poleg tega so bili z načrtovanjem Manchester in NRZ oblikovani in se načrtujejo številni drugi kompleksni in specializirani protokoli.

Vsaka vrstna koda ima svoje prednosti. V procesu prenosa binarnega signala vzdolž kabla lahko na primer pride do popačenja, ki ga je mogoče znatno ublažiti z uporabo kode AMI [Petrova, Pesha D. in Boyan D. Karapenev. "Sinteza in simulacija pretvornikov binarnih kod." Telekomunikacije v sodobni satelitski, kabelski in radiodifuzijski storitvi, 2003. TELSIKS 2003. 6. mednarodna konferenca o. Letnik 2. IEEE, 2003]. Poleg tega je pasovna širina signala AMI nižja od enakovrednega formata RZ. Prav tako Manchester koda nima nekaterih pomanjkljivosti, ki so lastne kodi NRZ. Na primer, uporaba Manchester kode na serijski liniji odstrani komponente DC, zagotavlja obnovitev ure in zagotavlja sorazmerno visoko stopnjo odpornosti proti hrupu [podatkovni list Hd-6409 Renesas].

Zato je uporabnost pretvorbe standardnih linijskih kod očitna. V mnogih aplikacijah, kjer se vrstne kode uporabljajo neposredno ali posredno, je potrebna pretvorba binarne kode.

V tem navodilu predstavljamo, kako z nizkocenovnim dialogom SLG46537 CMIC realizirati pretvornike za kodiranje več vrstic.

Spodaj smo opisali potrebne korake za razumevanje, kako je bil čip GreenPAK programiran za ustvarjanje pretvornikov za kodiranje zaporedne linije. Če pa želite samo doseči rezultat programiranja, prenesite programsko opremo GreenPAK, če si želite ogledati že dokončano oblikovalsko datoteko GreenPAK. Priključite razvojni komplet GreenPAK v računalnik in pritisnite hitri program, da ustvarite IC po meri za pretvornike za kodiranje zaporedne linije.

Korak: Načrti konverzij

V tem navodilu so oblikovani naslednji pretvorniki linijske kode:

● NRZ (L) do RZ

Pretvorba iz NRZ (L) v RZ je preprosta in jo je mogoče doseči z uporabo enega samega vrata AND. Slika 1 prikazuje zasnovo te pretvorbe.

● NRZ (L) do RB

Za pretvorbo NRZ (L) v RB moramo doseči tri logične ravni (-1, 0, +1). V ta namen uporabljamo 4066 (štiri -dvostransko analogno stikalo) za bipolarno preklapljanje od 5 V, 0 V in -5 V. Digitalna logika se uporablja za krmiljenje preklopa treh logičnih ravni z izbiro 4066 vhodov za omogočanje 1E, 2E in 3E [Petrova, Pesha D. in Boyan D. Karapenev. "Sinteza in simulacija pretvornikov binarnih kod." Telekomunikacije v sodobni satelitski, kabelski in radiodifuzijski storitvi, 2003. TELSIKS 2003. 6. mednarodna konferenca o. Letnik 2. IEEE, 2003].

Logično krmiljenje se izvaja na naslednji način:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Celotna shema pretvorbe je prikazana na sliki 2.

● NRZ (L) do AMI

Pretvorba NRZ (L) v AMI uporablja tudi IC 4066, saj ima koda AMI 3 logične ravni. Shema logičnega krmiljenja je povzeta v tabeli 1, ki ustreza splošni shemi pretvorbe, prikazani na sliki 3.

Logično shemo lahko zapišemo na naslednji način:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal & Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Kjer je Q izhod D-flip flopa z naslednjim prehodnim razmerjem:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI v RZ

Za pretvorbo AMI v RZ se uporabljata dve diodi za razdelitev vhodnega signala na pozitivne in negativne dele. Za invertiranje ločenega negativnega dela signala se lahko uporabi invertirni op-amp (ali tranzistorsko logično vezje). Nazadnje se ta obrnjeni signal prenese na vrata OR skupaj s pozitivnim signalom, da se dobi želeni izhodni signal v formatu RZ, kot je prikazano na sliki 4.

● NRZ (L) do razdeljenega Manchestera

Pretvorba iz NRZ (L) v razcepljeni Manchester je enostavna, kot je prikazano na sliki 5. Vhodni signal skupaj s signalom ure se pošlje na vrata NXOR za pridobitev izhodnega signala (v skladu s konvencijo G. E. Thomasa). Vrata XOR lahko uporabite tudi za pridobitev Manchester kode (v skladu s konvencijo IEEE 802.3) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Koda za oznako razcepljene faze Manchester do split-phase

Pretvorba iz split-phase Manchester v split-phase Mark kodo je prikazana na sliki 6. Vhodni in urni signal se prenašata skozi vrata AND za urejanje D-flip flopa.

Za D-flip velja naslednja enačba:

Qnext = Q '

Izhodni signal dobimo na naslednji način:

Izhod = Clk & Q + Clk 'Q'

● Več pretvorb vrstne kode

Z uporabo zgornjih pretvorb lahko enostavno dobite zasnove za več vrstnih kod. Na primer, pretvorbo kode Manchester NRZ (L) v razcepljeno fazo in pretvorbo kode oznake v enofazno Manchester kodo v razdeljeno fazo lahko združimo, da neposredno pridobimo kodo oznake NRZ (L) v oznako razdeljene faze.

Korak: GreenPAK Designs

Zgornje sheme pretvorbe je mogoče enostavno implementirati v oblikovalniku GreenPAK ™ skupaj z nekaterimi pomožnimi zunanjimi komponentami. SLG46537 ponuja dovolj sredstev za izvedbo danih modelov. Modeli pretvorbe GreenPAK so na voljo v istem vrstnem redu kot prej.

3. korak: NRZ (L) do RZ v GreenPAK -u

Zasnova GreenPAK za NRZ (L) do RZ na sliki 7 je podobna tisti, prikazani v 1. koraku, le da je dodan en blok DLY. Ta blok ni obvezen, vendar odpravlja napake pri sinhronizacijskih napakah med uro in vhodnimi signali.

4. korak: NRZ (L) do RB v GreenPAK -u

Zasnova GreenPAK za NRZ (L) do RB je prikazana na sliki 8. Slika prikazuje, kako povezati logične komponente v CMIC, da bi dosegli predvideno zasnovo, podano v 1. koraku.

5. korak: NRZ (L) do AMI v GreenPAK -u

Slika 9 prikazuje, kako konfigurirati GreenPAK CMIC za pretvorbo iz NRZ (L) v AMI. To shemo skupaj s pomožnimi zunanjimi komponentami, navedenimi v 1. koraku, lahko uporabimo za želeno pretvorbo

6. korak: AMI do RZ v GreenPAK -u

Na sliki 10 je prikazana zasnova GreenPAK za pretvorbo AMI v RZ. Na ta način konfiguriran GreenPAK CMIC skupaj z op-amp in diodami lahko uporabite za pridobitev zahtevanega izhoda.

7. korak: NRZ (L) do razdeljenega Manchestera v GreenPAK-u

Na sliki 11 so v zasnovi GreenPAK uporabljena vrata NXOR za pridobitev pretvorbe NRZ (L) v razdeljeno fazo Manchester.

Korak 8: Koda oznake v razdeljenem Manchesteru v razdeljeno fazo v GreenPAK-u

Na sliki 12 je prikazana zasnova GreenPAK za oznako razcepljene Manchester do Split-phase Mark. Zasnova za pretvorbo je popolna in za postopek pretvorbe ni potrebna nobena zunanja komponenta. Bloki DLY so neobvezni za odstranjevanje napak, ki nastanejo zaradi sinhronizacijskih napak med vhodnimi in urnimi signali.

9. korak: Poskusni rezultati

Vsi predstavljeni modeli so bili preizkušeni za preverjanje. Rezultati so podani v istem vrstnem redu kot prej.

10. korak: NRZ (L) do RZ

Poskusni rezultati pretvorbe NRZ (L) v RZ so prikazani na sliki 13. NRZ (L) je prikazan rumeno, RZ pa modro.

11. korak: NRZ (L) do RB

Poskusni rezultati pretvorbe NRZ (L) v RB so prikazani na sliki 14. NRZ (L) je prikazan rdeče, RB pa modro.

12. korak: NRZ (L) do AMI

Slika 15 prikazuje eksperimentalne rezultate za pretvorbo NRZ (L) v AMI. NRZ (L) je prikazan rdeče, AMI pa rumeno.

Korak: AMI do RZ

Slika 16 prikazuje eksperimentalne rezultate pretvorbe AMI v RZ. AMI je razdeljen na pozitivne in negativne dele, prikazane v rumeni in modri barvi. Pretvorjeni izhodni signal RZ je prikazan rdeče.

14. korak: NRZ (L) do razdeljenega Manchestera

Slika 17 prikazuje eksperimentalne rezultate pretvorbe NRZ (L) v split-fazo Manchester. Signal NRZ (L) je prikazan v rumeni barvi, pretvorjeni izhodni split-fazni signal Manchester pa v modri barvi.

Korak 15: Razdelitev kode Manchester v razdeljeno fazo

Na sliki 18 je prikazana pretvorba kode Marka z razdeljeno fazo v split-fazno oznako. Koda Manchester je prikazana rumeno, oznaka Mark pa modro.

Zaključek

Linijske kode so osnova več protokolov serijske komunikacije, ki se univerzalno uporabljajo v različnih panogah. Pretvarjanje linijskih kod na enostaven in poceni način se išče v številnih aplikacijah. V tem navodilu so podane podrobnosti za pretvorbo več vrstnih kod z uporabo Dialoga SLG46537 skupaj z nekaterimi pomožnimi zunanjimi komponentami. Predstavljeni načrti so bili preverjeni in sklenjeno je, da je mogoče pretvorbo linijskih kod enostavno opraviti s pomočjo Dialoga CMIC.