Pretvornici kodiranja serijskog unosa DIY: 15 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-23 14:37

Komunikacija serijskim podacima postala je sveprisutna u mnogim industrijskim aplikacijama, a postoji nekoliko pristupa za projektiranje bilo kojeg serijskog podatkovnog sučelja za prijenos podataka. Prikladno je koristiti jedan od standardnih protokola, npr. UART, I2C ili SPI. Osim toga, postoji nekoliko drugih protokola za namjenske aplikacije kao što su CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet ili MIPI. Druga mogućnost rukovanja serijskim podacima je korištenje prilagođenih protokola. Ovi protokoli se obično temelje na linijskim kodovima. Najčešći tipovi kodiranja linija su NRZ, Manchester kod, AMI itd. [Konfigurirano dekodiranje protokola Manchester i NRZ-kodiranih signala, Teledyne Lecroy Whitepape].

Primjeri specijaliziranih serijskih protokola uključuju DALI za kontrolu rasvjete zgrada i PSI5 koji se koristi za povezivanje senzora s kontrolerima u automobilskim aplikacijama. Oba ova primjera temelje se na Manchester kodiranju. Slično, protokol SENT koristi se za veze automobilskih senzora i kontrolera, a CAN sabirnica koja se obično koristi za omogućavanje komunikacije između mikrokontrolera i drugih uređaja u automobilskim aplikacijama zasnovana je na NRZ kodiranju. Osim toga, mnogi drugi složeni i specijalizirani protokoli bili su i razvijaju se koristeći Manchester i NRZ sheme.

Svaki od linijskih kodova ima svoje prednosti. U procesu prijenosa binarnog signala duž kabela, na primjer, može doći do izobličenja koje se može značajno umanjiti korištenjem AMI koda [Petrova, Pesha D. i Boyan D. Karapenev. "Sinteza i simulacija pretvarača binarnog koda." Telekomunikacije u savremenim satelitskim, kablovskim i radiodifuznim servisima, 2003. TELSIKS 2003. 6. međunarodna konferencija o. Vol. 2. IEEE, 2003]. Osim toga, propusnost AMI signala je niža od ekvivalentnog RZ formata. Slično, Manchester kod nema neke nedostatke koji su svojstveni NRZ kodu. Na primjer, upotreba Manchester koda na serijskoj liniji uklanja komponente istosmjerne struje, osigurava oporavak takta i osigurava relativno visok nivo otpornosti na buku [Hd-6409 Renesas Datasheet].

Stoga je korisnost pretvaranja standardnih kodova linija očigledna. U mnogim aplikacijama gdje se linijski kodovi izravno ili neizravno koriste, konverzija binarnog koda je neophodna.

U ovom Instructable-u predstavljamo kako realizirati konvertore kodiranja s više linija koristeći jeftin Dialog SLG46537 CMIC.

U nastavku smo opisali korake potrebne za razumijevanje kako je GreenPAK čip programiran za stvaranje pretvarača kodiranja serijske linije. Međutim, ako samo želite dobiti rezultat programiranja, preuzmite GreenPAK softver da biste vidjeli već završenu GreenPAK datoteku za dizajn. Priključite GreenPAK Development Kit na svoje računalo i pritisnite program za stvaranje prilagođenog IC -a za pretvarače kodiranja serijske linije.

Korak 1: Dizajn konverzije

Dizajn sljedećih pretvarača linijskog koda dat je u ovom Uputstvu:

● NRZ (L) do RZ

Pretvorba iz NRZ (L) u RZ je jednostavna i može se postići korištenjem jednog I vrata. Na slici 1 prikazan je dizajn ove konverzije.

● NRZ (L) do RB

Za pretvaranje NRZ (L) u RB, moramo postići tri logička nivoa (-1, 0, +1). U tu svrhu koristimo 4066 (četvero -bilateralni analogni prekidač) za omogućavanje bipolarnog prebacivanja s 5 V, 0 V i -5 V. Digitalna logika se koristi za kontrolu prebacivanja tri logička nivoa odabirom 4066 ulaza za omogućavanje 1E, 2E i 3E [Petrova, Pesha D. i Boyan D. Karapenev. "Sinteza i simulacija pretvarača binarnog koda." Telekomunikacije u savremenim satelitskim, kablovskim i radiodifuznim servisima, 2003. TELSIKS 2003. 6. međunarodna konferencija o. Vol. 2. IEEE, 2003].

Logička kontrola implementirana je na sljedeći način:

Q1 = Signal & Klik

Q2 = Clk '

Q3 = Klik & signal '

Ukupna shema konverzije prikazana je na slici 2.

● NRZ (L) do AMI

Konverzija NRZ (L) u AMI također koristi IC 4066 jer AMI kod ima 3 logička nivoa. Shema logičke kontrole sažeta je u tablici 1 koja odgovara ukupnoj shemi pretvorbe prikazanoj na slici 3.

Logička shema se može napisati na sljedeći način:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal i Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Gdje je Q izlaz D-japanke sa sljedećim prijelaznim odnosom:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI u RZ

Za konverziju AMI u RZ koriste se dvije diode za podjelu ulaznog signala na pozitivne i negativne dijelove. Invertirajuće op-pojačalo (ili logičko kolo zasnovano na tranzistorima) može se koristiti za invertiranje odvojenog negativnog dijela signala. Konačno, ovaj obrnuti signal se prosljeđuje na vrata ILI zajedno s pozitivnim signalom kako bi se dobio željeni izlazni signal u RZ formatu kao što je prikazano na slici 4.

● NRZ (L) za Split fazu Manchester

Konverzija iz NRZ (L) u Split-phase Manchester je jednostavna kao što je prikazano na slici 5. Ulazni signal zajedno sa signalom takta prosljeđuje se na vrata NXOR-a radi dobivanja izlaznog signala (prema konvenciji G. E. Thomasa). XOR kapija se također može koristiti za dobijanje Manchester koda (prema IEEE 802.3 konvenciji) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Kod za označavanje split-faze Manchester do Split-phase

Konverzija iz Split-phase Manchester koda u Split-phase Mark prikazana je na slici 6. Ulazni i satni signal se propušta kroz AND vrata kako bi se sat D-flip flopa.

D-flip upravlja sljedećom jednadžbom:

Qnext = Q '

Izlazni signal dobiva se na sljedeći način:

Izlaz = Clk & Q + Clk 'Q'

● Više konverzija linijskog koda

Koristeći gornje konverzije, lako se može dobiti dizajn za više kodova linija. Na primjer, konverzija koda NRZ (L) u split-fazu Manchester i Split-phase Manchester Code to Split-phase Mark konverzija mogu se kombinirati za izravno dobivanje koda NRZ (L) u Split-phase Mark.

Korak 2: GreenPAK dizajni

Gore prikazane sheme pretvorbe mogu se lako implementirati u GreenPAK ™ dizajneru zajedno s nekim pomoćnim vanjskim komponentama. SLG46537 pruža dovoljno resursa za izvođenje datih dizajna. Dizajni za pretvaranje GreenPAK -a dostupni su istim redoslijedom kao i prije.

Korak 3: NRZ (L) do RZ u GreenPAK -u

GreenPAK dizajn za NRZ (L) do RZ na slici 7 sličan je onom prikazanom u koraku 1, osim što je dodan jedan DLY blok. Ovaj blok je opcionalan, ali omogućuje uklanjanje grešaka za greške sinhronizacije između takta i ulaznih signala.

Korak 4: NRZ (L) do RB u GreenPAK -u

GreenPAK dizajn za NRZ (L) do RB prikazan je na slici 8. Slika prikazuje kako spojiti logičke komponente u CMIC -u kako bi se postigao predviđeni dizajn dat u koraku 1.

Korak 5: NRZ (L) do AMI u GreenPAK -u

Slika 9 prikazuje kako konfigurirati GreenPAK CMIC za konverziju iz NRZ (L) u AMI. Ova shema zajedno s pomoćnim vanjskim komponentama danim u koraku 1 može se koristiti za željenu konverziju

Korak 6: AMI do RZ u GreenPAK -u

Na slici 10 prikazan je GreenPAK dizajn za konverziju AMI u RZ. GreenPAK CMIC konfiguriran na takav način zajedno s op-pojačalom i diodama može se koristiti za dobivanje potrebnog izlaza.

Korak 7: NRZ (L) do podijeljene Manchester u GreenPAK-u

Na slici 11, NXOR kapija je korištena u GreenPAK dizajnu za dobivanje konverzije NRZ (L) u Split fazu u Manchesteru.

Korak 8: Razdjelni Manchester to Split-phase Mark Code u GreenPAK-u

Na slici 12 dat je GreenPAK dizajn za kôd Marke za split-fazu Manchester do Split-phase. Dizajn za konverziju je potpun i za proces konverzije nisu potrebne vanjske komponente. DLY blokovi su opcionalni za uklanjanje grešaka nastalih zbog grešaka u sinhronizaciji između ulaznog i takta signala.

Korak 9: Eksperimentalni rezultati

Svi predstavljeni dizajni testirani su radi provjere. Rezultati se daju istim redoslijedom kao i prije.

Korak 10: NRZ (L) do RZ

Eksperimentalni rezultati za konverziju NRZ (L) u RZ prikazani su na slici 13. NRZ (L) je prikazan žutom bojom, a RZ plavom bojom.

Korak 11: NRZ (L) do RB

Eksperimentalni rezultati za konverziju NRZ (L) u RB dati su na slici 14. NRZ (L) je prikazan crvenom bojom, a RB plavom bojom.

Korak 12: NRZ (L) do AMI

Slika 15 prikazuje eksperimentalne rezultate za konverziju NRZ (L) u AMI. NRZ (L) je prikazan crvenom bojom, a AMI žutom bojom.

Korak 13: AMI do RZ

Slika 16 prikazuje eksperimentalne rezultate za konverziju AMI u RZ. AMI je podijeljen na pozitivne i negativne dijelove prikazane žutom i plavom bojom. Pretvoreni izlazni RZ signal prikazan je crvenom bojom.

Korak 14: NRZ (L) do podijeljene faze Manchester

Slika 17 prikazuje eksperimentalne rezultate pretvorbe NRZ (L) u Split fazu u Manchesteru. NRZ (L) signal je prikazan žutom bojom, a konvertirani izlaz dvofazne Manchester signala je plavom bojom.

Korak 15: Podijeljeni kôd oznaka Manchester do podijeljene faze

Na slici 18 prikazana je konverzija koda za označavanje podijeljene faze Manchester u Split-phase Mark. Mančester kod je prikazan žutom bojom, dok je kod označen plavom bojom.

Zaključak

Linijski kodovi čine osnovu za nekoliko serijskih komunikacijskih protokola koji se univerzalno koriste u različitim industrijama. Pretvaranje kodova linija na jednostavan i jeftin način traži se u mnogim aplikacijama. U ovom uputstvu su dati detalji za konverziju nekoliko kodova linija koristeći Dialog -ov SLG46537 zajedno sa nekim pomoćnim vanjskim komponentama. Predstavljeni dizajni su verificirani i zaključeno je da se konverzija linijskih kodova može lako izvršiti pomoću Dialog -ovih CMIC -ova.