DIY soros vonalkódoló konverterek: 15 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

A soros adatkommunikáció mindenütt jelen van számos ipari alkalmazásban, és számos megközelítés létezik a soros adatkommunikációs interfész tervezésére. Kényelmes az egyik szabványos protokoll, például UART, I2C vagy SPI használata. Ezenkívül számos más protokoll létezik a speciális alkalmazásokhoz, mint például a CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet vagy MIPI. Egy másik lehetőség a soros adatok kezelésére a testreszabott protokollok használata. Ezek a protokollok általában vonalkódokon alapulnak. A vonalkódolás leggyakoribb típusai az NRZ, a Manchester-kód, az AMI stb. [Manchester és az NRZ-kódolt jelek konfigurálható protokoll-dekódolása, Teledyne Lecroy Whitepape].

A speciális soros protokollok példái közé tartozik a DALI az épületvilágítás vezérléséhez és a PSI5, amely az érzékelők és az autóipari alkalmazások vezérlőinek csatlakoztatására szolgál. Mindkét példa Manchester -kódoláson alapul. Hasonlóképpen, a SENT protokollt használják az autóipari érzékelő-vezérlő kapcsolatokhoz, és a CAN-busz, amelyet általában használnak a mikrokontrollerek és más eszközök közötti kommunikáció lehetővé tételéhez az autóipari alkalmazásokban, NRZ kódoláson alapul. Ezenkívül sok más összetett és speciális protokollt terveztek és terveznek Manchester és NRZ rendszerek segítségével.

Minden vonalkódnak megvannak a maga előnyei. A bináris jel kábel útján történő továbbítása során például torzulások léphetnek fel, amelyek jelentősen csökkenthetők az AMI kód használatával [Petrova, Pesha D. és Boyan D. Karapenev. "Bináris kód konverterek szintézise és szimulációja." Telecommunications in Modern Satellite, Cable and Broadcasting Service, 2003. TELSIKS 2003. 6. nemzetközi konferencia. Kt. 2. IEEE, 2003]. Ezenkívül az AMI jel sávszélessége alacsonyabb, mint az azonos RZ formátum. Hasonlóképpen, a manchesteri kódnak nincsenek olyan hiányosságai, amelyek az NRZ kódban rejlenek. Például a manchesteri kód soros vonalon történő használata eltávolítja az egyenáramú komponenseket, biztosítja az óra helyreállítását és viszonylag magas zajállóságot biztosít [Hd-6409 Renesas adatlap].

Ezért a szabványos vonalkódok konvertálásának hasznossága nyilvánvaló. Sok olyan alkalmazásban, ahol a vonalkódokat közvetlenül vagy közvetve használják, a bináris kód átalakítása szükséges.

Ebben az utasításban bemutatjuk, hogyan lehet többsoros kódoló konvertereket megvalósítani egy olcsó Dialog SLG46537 CMIC segítségével.

Az alábbiakban leírtuk a lépéseket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy megértsük, hogyan programozták a GreenPAK chipet a soros vonalkódoló konverterek létrehozására. Ha azonban csak a programozás eredményét szeretné elérni, töltse le a GreenPAK szoftvert a már elkészült GreenPAK tervezési fájl megtekintéséhez. Csatlakoztassa a GreenPAK fejlesztőkészletet a számítógépéhez, és nyomja meg a programot, és hozza létre a soros vonalkódoló konverterek egyéni IC -jét.

1. lépés: Konverziós tervek

Ez az utasítás tartalmazza a következő vonalkód -átalakítók tervezését:

● NRZ (L) - RZ

Az NRZ (L) -ről RZ -re történő átalakítás egyszerű, és egyetlen ÉS kapu használatával érhető el. Az 1. ábra ennek az átalakításnak a tervét mutatja.

● NRZ (L) - RB

Az NRZ (L) RB-vé alakításához három logikai szintet kell elérnünk (-1, 0, +1). Ebből a célból 4066 -ot (négy -kétoldalú analóg kapcsolót) alkalmazunk a bipoláris kapcsoláshoz 5 V, 0 V és -5 V között. A digitális logikát a három logikai szint kapcsolásának vezérlésére használják a 4066 engedélyező bemenet kiválasztásával 1E, 2E és 3E [Petrova, Pesha D. és Boyan D. Karapenev. "Bináris kód konverterek szintézise és szimulációja." Telecommunications in Modern Satellite, Cable and Broadcasting Service, 2003. TELSIKS 2003. 6. nemzetközi konferencia. Kt. 2. IEEE, 2003].

A logikai vezérlés a következőképpen valósul meg:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

A teljes átalakítási sémát a 2. ábra mutatja.

● NRZ (L) - AMI

Az NRZ (L) AMI átalakítása szintén a 4066 IC -t alkalmazza, mivel az AMI kódnak 3 logikai szintje van. A logikai vezérlési sémát az 1. táblázat foglalja össze, amely megfelel a 3. ábrán látható teljes konverziós sémának.

A logikai séma a következőképpen írható fel:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Jel és Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Ahol Q a D-Flip flop kimenete a következő átmeneti kapcsolattal:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal & Qprev

● AMI - RZ

Az AMI -RZ átalakításhoz két diódát használnak a bemeneti jel pozitív és negatív részekre történő felosztására. Invertáló op-erősítő (vagy tranzisztor-alapú logikai áramkör) alkalmazható a jel elkülönített negatív részének megfordítására. Végül ezt az invertált jelet továbbítják egy VAGY kapuhoz a pozitív jellel együtt, hogy megkapják a kívánt kimeneti jelet RZ formátumban, amint az a 4. ábrán látható.

● NRZ (L) a felosztott fázisú Manchesterbe

Az NRZ (L) -ről Split-fázisú Manchesterre való áttérés egyszerű, amint az az 5. ábrán látható. A bemeneti jelet és az órajelet egy NXOR kapuhoz továbbítják, hogy megkapják a kimeneti jelet (G. E. Thomas konvenciója szerint). XOR kapu is használható a manchesteri kód beszerzésére (az IEEE 802.3 egyezmény szerint) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Osztott fázisú Manchester osztott fázisú jelkód

Az osztott fázisú Manchesterről Split-fázisú Mark kódra történő átalakítás a 6. ábrán látható. A bemenet és az órajel egy ÉS kapun keresztül D-flip flop órára kerül.

A D-flipet a következő egyenlet szabályozza:

Qnext = Q '

A kimeneti jelet a következőképpen kapjuk:

Kimenet = Clk & Q + Clk 'Q'

● Több vonalkód -konverzió

A fenti konverziók segítségével könnyen beszerezheti a terveket további vonalkódokhoz. Például az NRZ (L)-osztott fázisú manchesteri kódkonvertálás és az osztott fázisú Manchester-kód osztott fázisú jelkód-konverzió kombinálható, hogy közvetlenül megkapjuk az NRZ (L)-osztott fázisú jelkódot.

2. lépés: GreenPAK tervek

A fent bemutatott átalakítási sémák könnyen megvalósíthatók a GreenPAK ™ tervezőben, néhány kiegészítő külső összetevővel együtt. Az SLG46537 bőséges forrásokat biztosít az adott tervek megvalósításához. A GreenPAK konverziós terveket ugyanabban a sorrendben adjuk meg, mint korábban.

3. lépés: NRZ (L) - RZ a GreenPAK -ban

A GreenPAK Design NRZ (L) - RZ esetében a 7. ábrán hasonló az 1. lépésben bemutatotthoz, azzal a különbséggel, hogy egy DLY blokk van hozzáadva. Ez a blokk opcionális, de zavartalan működést biztosít az óra és a bemeneti jelek közötti szinkronizálási hibákhoz.

4. lépés: NRZ (L) - RB a GreenPAK -ban

Az NRZ (L) és az RB közötti GreenPAK kialakítás a 8. ábrán látható. Az ábra azt mutatja, hogyan kell a CMIC logikai összetevőit csatlakoztatni az 1. lépésben megadott tervezés eléréséhez.

5. lépés: NRZ (L) AMI -hez GreenPAK -ban

A 9. ábra szemlélteti, hogyan kell konfigurálni a GreenPAK CMIC -t az NRZ (L) -ről AMI -re való átalakításra. Ez a vázlat az 1. lépésben megadott külső segédkomponensekkel együtt használható a kívánt konverzióhoz

6. lépés: AMI -RZ a GreenPAK -ban

A 10. ábrán az AMI -RZ átalakítás GreenPAK -konstrukciója látható. Az így konfigurált GreenPAK CMIC op-amp és diódákkal együtt használható a kívánt kimenet eléréséhez.

7. lépés: NRZ (L) a splitfázisú Manchesterbe GreenPAK-ban

A 11. ábrán egy NXOR kaput alkalmazunk a GreenPAK kivitelben, hogy megkapjuk az NRZ (L) és a split-fázisú Manchester átalakítást.

8. lépés: Osztott fázisú Manchester osztott fázisú jelkódhoz a GreenPAK-ban

A 12. ábrán a GreenPAK kialakítása látható az osztott fázisú Manchester-Split-fázisú Mark kódhoz. Az átalakítás tervezése kész, és az átalakítási folyamathoz nincs szükség külső összetevőre. A DLY blokkok opcionálisak a bemeneti és az órajelek közötti szinkronizálási hibákból adódó hibák kiküszöbölésére.

9. lépés: Kísérleti eredmények

Az összes bemutatott mintát ellenőrizték ellenőrzés céljából. Az eredményeket ugyanabban a sorrendben adjuk meg, mint korábban.

10. lépés: NRZ (L) - RZ

Az NRZ (L) - RZ átalakítás kísérleti eredményeit a 13. ábra mutatja. Az NRZ (L) sárga, az RZ pedig kék színű.

11. lépés: NRZ (L) - RB

Az NRZ (L) - RB konverzió kísérleti eredményeit a 14. ábra tartalmazza.

12. lépés: NRZ (L) - AMI

A 15. ábra az NRZ (L) és AMI konverzió kísérleti eredményeit mutatja. Az NRZ (L) pirosan, az AMI sárga színnel látható.

13. lépés: AMI -RZ

A 16. ábra az AMI -RZ konverzió kísérleti eredményeit mutatja. Az AMI pozitív és negatív részekre van osztva, sárga és kék színnel. Az átalakított kimeneti RZ jel piros színnel jelenik meg.

14. lépés: NRZ (L) Split-fázisú Manchesterbe

A 17. ábra az NRZ (L)-osztott fázisú manchesteri konverzió kísérleti eredményeit mutatja. Az NRZ (L) jel sárgán, az átalakított osztott fázisú Manchester jel pedig kék színnel jelenik meg.

15. lépés: Osztott fázisú Manchester osztott fázisú Mark Code-ra

A 18. ábra az osztott fázisú Manchesterről az osztott fázisú Mark kódra történő átalakítást mutatja. A manchesteri kód sárgával, míg a Mark kód kékkel jelenik meg.

Következtetés

A vonalkódok számos soros kommunikációs protokoll alapját képezik, amelyeket univerzálisan használnak a különböző iparágakban. A vonalkódok egyszerű és olcsó átalakítása sok alkalmazásban. Ebben az Utasítható részletekben több vonalkód konvertálására szolgál a Dialog SLG46537 segítségével, valamint néhány kiegészítő külső összetevővel. A bemutatott terveket ellenőriztük, és arra a következtetésre jutottunk, hogy a vonalkódok konvertálása könnyen elvégezhető a Dialog CMIC -jeivel.