DIY желілік кодтау түрлендіргіштері: 15 қадам

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Сериялық деректер байланысы көптеген өнеркәсіптік қосымшаларда кеңінен қолданыла бастады және кез келген сериялық деректермен байланыс интерфейсін жобалаудың бірнеше тәсілдері бар. UART, I2C немесе SPI стандартты протоколдарының бірін қолдану ыңғайлы. Сонымен қатар, CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet немесе MIPI сияқты арнайы қосымшалар үшін бірнеше басқа хаттамалар бар. Сериялық деректерді өңдеудің тағы бір нұсқасы - теңшелген хаттамаларды қолдану. Бұл хаттамалар әдетте жол кодтарына негізделген. Жолды кодтаудың ең кең тараған түрлері-NRZ, Манчестер коды, AMI және т. [Манчестер мен NRZ-кодталған сигналдардың конфигурацияланатын протоколының декодталуы, Teledyne Lecroy Whitepape].

Мамандандырылған сериялық хаттамалардың мысалдары ғимаратты жарықтандыруды басқаруға арналған DALI және автомобиль қосымшаларында датчиктерді контроллерлерге қосу үшін қолданылатын PSI5. Бұл екі мысал да Манчестер кодтауына негізделген. Сол сияқты, SENT протоколы автомобиль сенсоры мен контроллерінің байланыстары үшін қолданылады, ал автомобильдік қосымшаларда микроконтроллерлер мен басқа құрылғылар арасындағы байланысты қамтамасыз ету үшін жиі қолданылатын CAN шинасы NRZ кодтауға негізделген. Сонымен қатар, басқа да көптеген күрделі және мамандандырылған хаттамалар Манчестер мен NRZ схемаларының көмегімен әзірленді және әзірленуде.

Жол кодтарының әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері бар. Кабель бойымен екілік сигналды беру процесінде, мысалы, AMI кодын [Петрова, Пеша Д. және Боян Д. Карапенев көмегімен айтарлықтай төмендетуге болатын бұрмалау пайда болуы мүмкін. «Екілік кодты түрлендіргіштердің синтезі мен имитациясы». Қазіргі спутниктік, кабельдік және хабар тарату қызметіндегі телекоммуникация, 2003. TELSIKS 2003. 6 -шы Халықаралық конференция. Том 2. IEEE, 2003]. Сонымен қатар, AMI сигналының өткізу қабілеті RZ эквивалентінен төмен. Сол сияқты, Манчестер кодында NRZ кодына тән кейбір кемшіліктер жоқ. Мысалы, сериялық желіде Манчестер кодын қолдану тұрақты токтың компоненттерін жояды, сағатты қалпына келтіруді қамтамасыз етеді және шу иммунитетінің салыстырмалы түрде жоғары деңгейін қамтамасыз етеді [Hd-6409 Renesas мәліметтер кестесі].

Сондықтан стандартты кодты түрлендірудің пайдасы анық. Жолдық кодтар тікелей немесе жанама қолданылатын көптеген қосымшаларда екілік кодты түрлендіру қажет.

Бұл нұсқаулықта біз SLG46537 CMIC арзан диалогын қолдана отырып, бірнеше жолды кодтау түрлендіргіштерін қалай іске асыру керектігін ұсынамыз.

Төменде GreenPAK чипінің тізбекті кодтау түрлендіргіштерін құру үшін қалай бағдарламаланғанын түсіну үшін қажет қадамдарды сипаттадық. Алайда, егер сіз бағдарламалаудың нәтижесін алғыңыз келсе, GreenPAK бағдарламалық жасақтамасын жүктеп алып, аяқталған GreenPAK дизайн файлын қараңыз. GreenPAK әзірлеу жинағын компьютерге қосыңыз және тізбекті кодтау түрлендіргіштері үшін реттелетін IC құру үшін бағдарламаны басыңыз.

1 -қадам: конверсиялық дизайн

Келесі жол кодының түрлендіргіштерінің дизайны осы нұсқаулықта берілген:

● NRZ (L) - RZ

NRZ (L) -дан RZ -ге түрлендіру қарапайым және оны тек AND қақпасының көмегімен жасауға болады. 1 -суретте осы түрлендірудің дизайны көрсетілген.

● NRZ (L) - RB

NRZ (L) RB түрлендіру үшін біз үш логикалық деңгейге жетуіміз керек (-1, 0, +1). Осы мақсатта біз 5 В, 0 В және -5 В биполярлық коммутацияны қамтамасыз ету үшін 4066 (төрт жақты екі жақты аналогты қосқышты) қолданамыз, 4066 қосылатын кірісті таңдау арқылы үш логикалық деңгейдің ауысуын басқару үшін цифрлық логика қолданылады. 1Е, 2Е және 3Е [Петрова, Пеша Д., және Боян Д. Карапенев. «Екілік кодты түрлендіргіштердің синтезі мен имитациясы». Қазіргі спутниктік, кабельдік және хабар тарату қызметіндегі телекоммуникация, 2003. TELSIKS 2003. 6 -шы Халықаралық конференция. Том 2. IEEE, 2003].

Логикалық бақылау келесі түрде жүзеге асады:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Түрлендірудің жалпы схемасы 2 -суретте көрсетілген.

● AMR -ге NRZ (L)

NRZ (L) - AMI түрлендіруінде 4066 IC қолданылады, себебі AMI кодында 3 логикалық деңгей бар. Логикалық бақылау схемасы 3 -суретте көрсетілген жалпы түрлендіру схемасына сәйкес келетін 1 -кестеде жинақталған.

Логикалық схеманы келесі түрде жазуға болады:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = [Сигнал және басу] '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Мұндағы Q-келесі өтпелі қатынастағы D-Flip флоптың шығысы:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI - RZ

AMI -ден RZ -ге түрлендіру үшін кіріс сигналын оң және теріс бөліктерге бөлу үшін екі диод қолданылады. Сигналдың бөлінген теріс бөлігін төңкеру үшін инверторлық амперді (немесе транзисторға негізделген логикалық схеманы) қолдануға болады. Ақырында, бұл кері сигнал 4 -суретте көрсетілгендей RZ форматында қажетті шығыс сигналын алу үшін оң сигналмен бірге OR қақпасына беріледі.

● NRZ (L) екі фазалы Манчестерге

NRZ (L) -тен Манчестер-Спазалы-Манчестерге түрлендіру 5-суретте көрсетілгендей қарапайым. Кіріс сигналы сағаттық сигналмен бірге NXOR қақпасына шығарылады (Г. Э. Томастың конвенциясы бойынша). XOR қақпасы Манчестер кодын алу үшін де қолданыла алады (IEEE 802.3 конвенциясы бойынша) [https://kk.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Бөліну фазасынан Манчестерге Бөліну фазасын белгілеу коды

Манчестерден Сплифазалы Маркадан кодты айыру фазасына айырбастау 6-суретте көрсетілген. Кіріс пен сағат сигналы AND қақпасы арқылы D-флип-флопты сағатқа жібереді.

D-flip келесі теңдеу арқылы реттеледі:

Qnext = Q '

Шығу сигналы келесі түрде алынады:

Шығу = Clk & Q + Clk 'Q'

● Қосымша желі коды түрлендірулері

Жоғарыда келтірілген түрлендірулерді қолдана отырып, қосымша жол кодтарының дизайнын оңай алуға болады. Мысалы, NRZ (L)-Манчестер кодының бөліну фазасы мен Манчестер кодының бөліну-фазалық белгісіне айырбастау коды NRZ (L)-бөлінген фазалық белгі кодын алу үшін біріктірілуі мүмкін.

2 -қадам: GreenPAK дизайны

Жоғарыда көрсетілген түрлендіру схемаларын GreenPAK ™ конструкторында, сонымен қатар кейбір қосымша сыртқы компоненттермен оңай іске асыруға болады. SLG46537 берілген конструкцияларды жүзеге асыру үшін мол ресурстармен қамтамасыз етеді. GreenPAK конверсиялық конструкциялары бұрынғы тәртіппен берілген.

3 -қадам: GreenPAK -та NRZ (L) - RZ

7 -суреттегі NRZ (L) - RZ үшін GreenPAK дизайны 1 -қадамда көрсетілгенге ұқсас, тек бір DLY блогы қосылған. Бұл блок міндетті емес, бірақ сағат пен кіріс сигналдары арасындағы синхрондау қателерін жоюды қамтамасыз етеді.

4 -қадам: NRZ (L) GreenPAK -те RB -ге

NRZ (L) - RB үшін GreenPAK дизайны 8 -суретте көрсетілген. Суретте 1 -қадамда көзделген жобалауға қол жеткізу үшін CMIC логикалық компоненттерін қосу әдісі көрсетілген.

5 -қадам: NRZ (L) GreenPAK -те AMI -ге

9 -суретте GreenPAK CMIC -ті NRZ (L) -дан AMI -ге түрлендіру үшін қалай конфигурациялау көрсетілген. Бұл схеманы 1 -қадамда берілген көмекші сыртқы компоненттермен бірге қажетті түрлендіру үшін қолдануға болады

6 -қадам: GreenPAK -тен AMI -ге RZ

10 -суретте AMI -ден RZ түрлендіруге арналған GreenPAK дизайны көрсетілген. Қажетті шығымды алу үшін оп-ампер мен диодтармен бірге конфигурацияланған GreenPAK CMIC-ті қолдануға болады.

7-қадам: NRZ (L) GreenPAK-те бөлінген фазалы Манчестерге

11 суретте GreenPAK дизайнында NXOR қақпасы Манчестерден бөлінген фазалық NRZ (L) түрлендіруді алу үшін қолданылады.

8-қадам: Манчестердің бөліну фазасы GreenPAK-те бөлінген фазалық белгі коды

12-суретте Манчестерден Сплифазалы Марканың GreenPAK дизайны берілген. Түрлендірудің дизайны аяқталды және түрлендіру процесіне сыртқы компоненттер қажет емес. DLY блоктары кіріс және сағат сигналдары арасындағы синхрондау қателіктерінен туындаған ақауларды жою үшін міндетті емес.

9 -қадам: Эксперименттік нәтижелер

Барлық ұсынылған конструкциялар тексеру үшін сыналды. Нәтижелер бұрынғы тәртіппен беріледі.

10 -қадам: NRZ (L) - RZ

NRZ (L) - RZ түрлендіруінің тәжірибелік нәтижелері 13 суретте көрсетілген. NRZ (L) сары, RZ көк түспен көрсетілген.

11 -қадам: NRZ (L) - RB

NRZ (L) - RB конверсиясының тәжірибелік нәтижелері 14 -суретте келтірілген. NRZ (L) қызыл және RB көк түспен көрсетілген.

12 -қадам: NRZ (L) - AMI

15 -суретте NRZ (L) - AMI түрлендіруінің тәжірибелік нәтижелері көрсетілген. NRZ (L) қызыл және AMI сары түспен көрсетілген.

13 -қадам: AMI - RZ

16 -суретте AMI -ден RZ -ге түрлендірудің эксперименттік нәтижелері көрсетілген. AMI сары және көк түспен көрсетілген оң және теріс бөліктерге бөлінеді. Түрлендірілген шығыс RZ сигналы қызыл түспен көрсетілген.

14-қадам: NRZ (L) екі фазалы Манчестерге

17-суретте NRZ (L) -тен Манчестерді айыру-фазалық түрлендірудің эксперименттік нәтижелері көрсетілген. NRZ (L) сигналы сары түспен, ал айырылған фазалық Манчестер сигналы көк түспен көрсетіледі.

15-қадам: Манчестерден бөлінген фазалық белгіге дейін

18-суретте Манчестерден бөлінген фазалы Марк кодына айырбастау көрсетілген. Манчестер коды сары түспен, ал Марк коды көкпен көрсетілген.

Қорытынды

Желілік кодтар әр түрлі салаларда әмбебап қолданылатын бірнеше сериялық байланыс хаттамаларының негізін құрайды. Көптеген қосымшаларда желілік кодтарды қарапайым және арзан түрде түрлендіру. Бұл нұсқаулықта Dialog SLG46537 көмегімен кейбір қосалқы сыртқы компоненттермен бірнеше жол кодтарын түрлендіру үшін мәліметтер берілген. Ұсынылған конструкциялар тексерілді және сызық кодтарын түрлендіру Dialog CMIC көмегімен оңай жасалуы мүмкін деген қорытындыға келді.