DIY Serial Line Coding Converters: 15 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Seriële datakommunikasie is alomteenwoordig in baie industriële toepassings, en daar is verskeie benaderings om enige seriële datakommunikasie -koppelvlak te ontwerp. Dit is gerieflik om een van die standaard protokolle te gebruik, naamlik UART, I2C of SPI. Daarbenewens bestaan daar verskeie ander protokolle vir meer toegewyde toepassings, soos CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet of MIPI. 'N Ander opsie om seriële data te hanteer, is om persoonlike protokolle te gebruik. Hierdie protokolle is gewoonlik gebaseer op reëlkodes. Die algemeenste soorte lyskodering is NRZ, Manchester-kode, AMI ens. [Configureerbare protokol-dekodering van Manchester- en NRZ-gekodeerde seine, Teledyne Lecroy Whitepape].

Voorbeelde van die gespesialiseerde seriële protokolle sluit in DALI vir die beheer van die beligting van die gebou, en PSI5 wat gebruik word om sensors aan beheerders in motortoepassings te koppel. Beide hierdie voorbeelde is gebaseer op Manchester -kodering. Op dieselfde manier word die SENT-protokol gebruik vir skakels tussen motorsensors en kontroleurs, en die CAN-bus wat algemeen gebruik word om kommunikasie tussen mikrobeheerders en ander toestelle in motortoepassings moontlik te maak, is gebaseer op NRZ-kodering. Boonop is en word baie ander ingewikkelde en gespesialiseerde protokolle ontwerp en ontwerp met behulp van Manchester- en NRZ -skemas.

Elkeen van die reëlkodes het sy eie meriete. By die oordrag van 'n binêre sein langs 'n kabel kan byvoorbeeld vervorming ontstaan wat aansienlik verminder kan word deur die AMI -kode te gebruik [Petrova, Pesha D. en Boyan D. Karapenev. "Sintese en simulasie van binêre kodeomsetters." Telekommunikasie in moderne satelliet-, kabel- en uitsaaidiens, 2003. TELSIKS 2003. 6de internasionale konferensie oor. Vol. 2. IEEE, 2003]. Boonop is die bandwydte van 'n AMI -sein laer as die ekwivalente RZ -formaat. Net so bevat die Manchester -kode nie die tekortkominge wat inherent is aan die NRZ -kode nie. Byvoorbeeld, die gebruik van die Manchester-kode op 'n reekslyn verwyder GS-komponente, bied klokherstel en bied 'n relatief hoë geraas-immuniteit [Hd-6409 Renesas-datablad].

Daarom is die nut van die omskakeling van die standaard reëlkodes voor die hand liggend. In baie toepassings waar lynkodes direk of indirek gebruik word, is die omskakeling van binêre kode nodig.

In hierdie instruksies bied ons aan hoe u verskeie lynkoderingskonverters kan realiseer met behulp van 'n goedkoop Dialog SLG46537 CMIC.

Hieronder het ons die nodige stappe beskryf, om te verstaan hoe die GreenPAK -chip geprogrammeer is om die reeksreëlkoderingskonverters te skep. As u egter net die resultaat van die programmering wil kry, laai GreenPAK -sagteware af om die reeds voltooide GreenPAK -ontwerplêer te sien. Koppel die GreenPAK Development Kit aan op u rekenaar en klik op die program om die persoonlike IC vir die omskakelaars van die reëllyn te skep.

Stap 1: Omskakelingsontwerpe

Die ontwerp van die volgende reëlkode -omsetters word in hierdie instruksies verskaf:

● NRZ (L) tot RZ

Die omskakeling van NRZ (L) na RZ is eenvoudig en kan bereik word met behulp van 'n enkele EN -hek. Die figuur 1 toon die ontwerp vir hierdie omskakeling.

● NRZ (L) na RB

Vir die omskakeling van NRZ (L) na RB moet ons drie logiese vlakke bereik (-1, 0, +1). Vir hierdie doel gebruik ons 'n 4066 (vier -bilaterale analoge skakelaar) om bipolêre skakel tussen 5 V, 0 V en -5 V. te bied. Digitale logika word gebruik om die skakel van die drie logiese vlakke te beheer deur die keuse van 4066 insette 1E, 2E en 3E [Petrova, Pesha D., en Boyan D. Karapenev. "Sintese en simulasie van binêre kodeomsetters." Telekommunikasie in moderne satelliet-, kabel- en uitsaaidiens, 2003. TELSIKS 2003. 6de internasionale konferensie oor. Vol. 2. IEEE, 2003].

Die logiese beheer word soos volg geïmplementeer:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Die algehele omskakelingskema word in figuur 2 getoon.

● NRZ (L) na AMI

Die NRZ (L) na AMI -omskakeling gebruik ook die 4066 IC, aangesien AMI -kode 3 logiese vlakke het. Die logiese beheerskema word opgesom in die tabel 1 wat ooreenstem met die algehele omskakelingskema wat in figuur 3 getoon word.

Die logiese skema kan op die volgende manier geskryf word:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal & Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Waar Q die uitset van die D-Flip-flop is met die volgende oorgangsverhouding:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI tot RZ

Vir die omskakeling van AMI na RZ word twee diodes gebruik om die insetsein in positiewe en negatiewe dele te verdeel. 'N Omkerende op-amp (of 'n transistor-gebaseerde logiese stroombaan) kan gebruik word om die geskeide negatiewe deel van die sein om te keer. Uiteindelik word hierdie omgekeerde sein na 'n OF -hek gestuur saam met die positiewe sein om die gewenste uitsetsignaal in die RZ -formaat te verkry, soos in figuur 4 getoon.

● NRZ (L) na Split-fase Manchester

Die omskakeling van NRZ (L) na Split-fase Manchester is eenvoudig soos getoon in figuur 5. Die invoersin saam met die kloksein word na 'n NXOR-hek oorgedra om die uitsetsignaal te verkry (volgens G. E. Thomas se konvensie). 'N XOR -hek kan ook gebruik word om die Manchester -kode te verkry (volgens IEEE 802.3 -konvensie) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Split-fase Manchester tot Split-phase Merk kode

Die omskakeling van Split-fase Manchester na Split-phase Mark-kode word in figuur 6. Die insette en die kloksignaal word deur 'n AND-hek gestuur om 'n D-flip-flop te kyk.

Die D-flip word beheer deur die volgende vergelyking:

Qnext = Q '

Die uitsetsignaal word soos volg verkry:

Uitset = Clk & Q + Clk 'Q'

● Meer lynkode -omskakelings

Deur die bogenoemde omskakelings te gebruik, kan u die ontwerpe vir meer reëlkodes maklik kry. Byvoorbeeld, die omskakeling van NRZ (L) na Manchester-fase in Split-fase en die omskakeling van die Manchester-kode na Split-phase Mark-kode in Split-fase kan gekombineer word om NRZ (L) na Split-phase Mark-kode direk te verkry.

Stap 2: GreenPAK -ontwerpe

Die omskakelingskemas hierbo getoon kan maklik geïmplementeer word in GreenPAK ™ ontwerper, tesame met 'n paar bykomende eksterne komponente. Die SLG46537 bied genoeg hulpbronne om die gegewe ontwerpe uit te voer. Die GreenPAK -omskakelingsontwerpe word in dieselfde volgorde as voorheen verskaf.

Stap 3: NRZ (L) na RZ in GreenPAK

Die GreenPAK -ontwerp vir NRZ (L) tot RZ in figuur 7 is soortgelyk aan die in stap 1, behalwe dat daar een DLY -blok bygevoeg is. Hierdie blok is opsioneel, maar bied de-glitching vir die sinchronisasie foute tussen die klok en insette.

Stap 4: NRZ (L) na RB in GreenPAK

Die GreenPAK -ontwerp vir NRZ (L) tot RB word in figuur 8. getoon.

Stap 5: NRZ (L) na AMI in GreenPAK

Figuur 9 illustreer hoe om die GreenPAK CMIC op te stel vir omskakeling van NRZ (L) na AMI. Hierdie skematiese tesame met die eksterne eksterne komponente wat in stap 1 gegee word, kan gebruik word vir die gewenste omskakeling

Stap 6: AMI na RZ in GreenPAK

In figuur 10 word die GreenPAK -ontwerp vir die omskakeling van AMI na RZ getoon. Die GreenPAK CMIC op so 'n manier saam met op-amp en diodes kan gebruik word om die vereiste uitset te verkry.

Stap 7: NRZ (L) na gesplete fase Manchester in GreenPAK

In figuur 11 word 'n NXOR-hek gebruik in die GreenPAK-ontwerp om die NRZ (L) na Split-fase Manchester-omskakeling te verkry.

Stap 8: Split-phase Manchester to Split-phase Mark Code in GreenPAK

In figuur 12 word die GreenPAK-ontwerp vir die Split-phase Manchester to Split-phase Mark-kode gegee. Die ontwerp vir die omskakeling is voltooi en geen eksterne komponent is nodig vir die omskakelingsproses nie. DLY -blokke is opsioneel om die foute wat ontstaan as gevolg van sinchronisasiefoute tussen die invoer- en klokseine te verwyder.

Stap 9: Eksperimentele resultate

Al die ontwerpe wat aangebied word, is getoets vir verifikasie. Die resultate word in dieselfde volgorde as voorheen verskaf.

Stap 10: NRZ (L) na RZ

Die eksperimentele resultate vir die omskakeling van NRZ (L) na RZ word getoon in figuur 13. NRZ (L) word in geel getoon en RZ word in blou getoon.

Stap 11: NRZ (L) na RB

Die eksperimentele resultate vir NRZ (L) na RB -omskakeling word in figuur 14. NRZ (L) word in rooi getoon en RB word in blou getoon.

Stap 12: NRZ (L) na AMI

Figuur 15 toon die eksperimentele resultate vir NRZ (L) na AMI omskakeling. NRZ (L) word in rooi getoon en AMI word geel.

Stap 13: AMI na RZ

Figuur 16 toon die eksperimentele resultate vir die omskakeling van AMI na RZ. AMI is verdeel in positiewe en negatiewe dele wat in geel en blou getoon word. Die omskakelde uitset RZ -sein word in rooi getoon.

Stap 14: NRZ (L) na gesplete fase Manchester

Figuur 17 toon die eksperimentele resultate vir die omskakeling van NRZ (L) na Manchester in gesplete fase. NRZ (L) sein word in geel getoon en die omgeskakelde uitset Split-fase Manchester sein word in blou getoon.

Stap 15: Splitfase Manchester tot Split-phase Mark Code

Figuur 18 toon die omskakeling van Split-fase Manchester na Split-phase Mark-kode. Die Manchester -kode word in geel getoon, terwyl die Mark -kode in blou vertoon word.

Afsluiting

Lynkodes vorm die basis van verskeie seriële kommunikasieprotokolle wat algemeen in verskillende nywerhede gebruik word. Omskakeling van reëlkodes op 'n maklike en goedkoop manier word in baie toepassings gesoek. In hierdie instruksies word besonderhede verskaf vir die omskakeling van verskeie reëlkodes deur gebruik te maak van Dialog se SLG46537, asook 'n paar bykomende eksterne komponente. Die ontwerpe wat aangebied word, is geverifieer en daar word tot die gevolgtrekking gekom dat reëlkodes maklik kan omgeskakel word met behulp van Dialog se CMIC's.