DIY Serial Line Coding Converters: 15 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Seriel datakommunikation er blevet allestedsnærværende i mange industrielle applikationer, og der findes flere tilgange til at designe enhver seriel datakommunikationsgrænseflade. Det er praktisk at anvende en af standardprotokollerne, dvs. UART, I2C eller SPI. Derudover findes der flere andre protokoller til mere dedikerede applikationer såsom CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet eller MIPI. En anden mulighed for at håndtere serielle data er at bruge tilpassede protokoller. Disse protokoller er normalt baseret på liniekoder. De mest almindelige former for linjekodning er NRZ, Manchester-kode, AMI osv. [Konfigurerbar protokolafkodning af Manchester og NRZ-kodede signaler, Teledyne Lecroy Whitepape].

Eksempler på de specialiserede serielle protokoller inkluderer DALI til styring af bygningsbelysning og PSI5, der bruges til at forbinde sensorer til controllere i bilapplikationer. Begge disse eksempler er baseret på Manchester -kodning. På samme måde bruges SENT-protokollen til automotive sensor-til-controller-links, og CAN-bussen, der almindeligvis bruges til at muliggøre kommunikation mellem mikrokontrollere og andre enheder i bilapplikationer, er baseret på NRZ-kodning. Derudover er og er blevet designet mange andre komplekse og specialiserede protokoller ved hjælp af Manchester- og NRZ -ordninger.

Hver af linjekoderne har sine egne fordele. I processen med transmission af et binært signal langs et kabel kan der for eksempel opstå forvrængning, der kan afbødes betydeligt ved hjælp af AMI -koden [Petrova, Pesha D. og Boyan D. Karapenev. "Syntese og simulering af binære kodeomformere." Telekommunikation i moderne satellit-, kabel- og tv -tjenester, 2003. TELSIKS 2003. 6. internationale konference om. Vol. 2. IEEE, 2003]. Desuden er båndbredden af et AMI -signal lavere end det tilsvarende RZ -format. På samme måde har Manchester -koden ikke nogle af de mangler, der er iboende i NRZ -koden. For eksempel fjerner brug af Manchester-koden på en seriel linje DC-komponenter, giver urgenoprettelse og giver et forholdsvis højt støjimmunitet [Hd-6409 Renesas Datablad].

Derfor er nytten af standardlinjekodekonvertering indlysende. I mange applikationer, hvor liniekoder bruges direkte eller indirekte, er konvertering af binær kode nødvendig.

I denne instruktionsbog præsenterer vi, hvordan du realiserer flere linje kodningskonvertere ved hjælp af en billig Dialog SLG46537 CMIC.

Nedenfor beskrev vi de nødvendige trin for at forstå, hvordan GreenPAK -chippen er blevet programmeret til at oprette serielle linjekodningsomformere. Men hvis du bare vil få resultatet af programmeringen, skal du downloade GreenPAK -software for at se den allerede gennemførte GreenPAK -designfil. Tilslut GreenPAK Development Kit til din computer, og tryk på programmet for at oprette den brugerdefinerede IC til seriel linje kodningskonvertere.

Trin 1: Konverteringsdesign

Design af følgende liniekodeomformere findes i denne instruks:

● NRZ (L) til RZ

Konverteringen fra NRZ (L) til RZ er enkel og kan opnås ved brug af en enkelt AND -port. Figur 1 viser designet til denne konvertering.

● NRZ (L) til RB

For at konvertere NRZ (L) til RB skal vi opnå tre logiske niveauer (-1, 0, +1). Til dette formål anvender vi en 4066 (quad -bilateral analog switch) til at tilvejebringe bipolar switch fra 5 V, 0 V og -5 V. Digital logik bruges til at styre skiftet af de tre logiske niveauer ved at vælge 4066 aktiveringsindgange 1E, 2E og 3E [Petrova, Pesha D. og Boyan D. Karapenev. "Syntese og simulering af binære kodeomformere." Telekommunikation i moderne satellit-, kabel- og tv -tjenester, 2003. TELSIKS 2003. 6. internationale konference om. Vol. 2. IEEE, 2003].

Den logiske kontrol implementeres som følger:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Den overordnede konverteringsskema er vist i figur 2.

● NRZ (L) til AMI

NRZ (L) til AMI -konverteringen anvender også 4066 IC, da AMI -koden har 3 logiske niveauer. Den logiske kontrolordning er opsummeret i tabel 1 svarende til den samlede konverteringsskema vist i figur 3.

Logikordningen kan skrives på følgende måde:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal & Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Hvor Q er output fra D-Flip flop med følgende overgangsforhold:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI til RZ

Til AMI til RZ -konvertering bruges to dioder til at opdele input -signalet i positive og negative dele. En inverterende op-amp (eller et transistorbaseret logisk kredsløb) kan anvendes til at invertere den adskilte negative del af signalet. Endelig sendes dette inverterede signal til en OR -gate sammen med det positive signal for at opnå det ønskede udgangssignal i RZ -formatet som vist i figur 4.

● NRZ (L) til Split-fase Manchester

Konvertering fra NRZ (L) til split-phase Manchester er ligetil som vist i figur 5. Inputsignalet sammen med urssignalet sendes til en NXOR-gate for at opnå output-signalet (ifølge G. E. Thomas 'konvention). En XOR -gate kan også bruges til at hente Manchester -koden (ifølge IEEE 802.3 -konventionen) [https://da.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Split-phase Manchester to Split-phase Mark code

Konverteringen fra Split-phase Manchester til Split-phase Mark-kode er vist i figur 6. Input og kloksignal sendes gennem en AND-gate for at ur til D-flip-flop.

D-flip styres af følgende ligning:

Qnext = Q '

Udgangssignalet opnås som følger:

Output = Clk & Q + Clk 'Q'

● Flere liniekodekonverteringer

Ved hjælp af ovenstående konverteringer kan man let få design til flere stregkoder. F.eks. Kan NRZ (L) til Split-phase Manchester kode konvertering og Split-phase Manchester Code til Split-phase Mark kode konvertering kombineres for direkte at få NRZ (L) til Split-phase Mark kode.

Trin 2: GreenPAK -designs

Konverteringsordningerne vist ovenfor kan let implementeres i GreenPAK ™ designer sammen med nogle eksterne eksterne komponenter. SLG46537 giver rigelige ressourcer til at udføre de givne designs. GreenPAK -konverteringsdesignerne leveres i samme rækkefølge som før.

Trin 3: NRZ (L) til RZ i GreenPAK

GreenPAK -designet til NRZ (L) til RZ i figur 7 ligner det, der er vist i trin 1, bortset fra at der er tilføjet en DLY -blok. Denne blok er valgfri, men giver de-glitching for synkroniseringsfejlene mellem uret og indgangssignaler.

Trin 4: NRZ (L) til RB i GreenPAK

GreenPAK -designet til NRZ (L) til RB er vist i figur 8. Figuren viser, hvordan man forbinder de logiske komponenter i CMIC for at opnå det tilsigtede design, der er angivet i trin 1.

Trin 5: NRZ (L) til AMI i GreenPAK

Figur 9 illustrerer, hvordan GreenPAK CMIC konfigureres til konvertering fra NRZ (L) til AMI. Denne skematiske sammen med hjælpekomponenter i trin 1 kan bruges til den ønskede konvertering

Trin 6: AMI til RZ i GreenPAK

I figur 10 er GreenPAK -designet til AMI til RZ -konvertering vist. GreenPAK CMIC konfigureret på en sådan måde sammen med op-amp og dioder kan bruges til at opnå det nødvendige output.

Trin 7: NRZ (L) til Split-phase Manchester i GreenPAK

I figur 11 anvendes en NXOR-gate i GreenPAK-designet til at opnå NRZ (L) til Split-fase Manchester-konvertering.

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

I figur 12 er GreenPAK-designet til Split-phase Manchester to Split-phase Mark-kode givet. Konverteringsdesignet er komplet, og der kræves ingen ekstern komponent til konverteringsprocessen. DLY -blokke er valgfri til fjernelse af fejl, der opstår på grund af synkroniseringsfejl mellem input- og kloksignaler.

Trin 9: Eksperimentelle resultater

Alle de præsenterede designs blev testet til verifikation. Resultaterne leveres i samme rækkefølge som før.

Trin 10: NRZ (L) til RZ

De eksperimentelle resultater for NRZ (L) til RZ -konvertering er vist i figur 13. NRZ (L) er vist med gult, og RZ er vist med blåt.

Trin 11: NRZ (L) til RB

De eksperimentelle resultater for NRZ (L) til RB -konvertering er angivet i figur 14. NRZ (L) er vist med rødt, og RB er vist med blåt.

Trin 12: NRZ (L) til AMI

Figur 15 viser de eksperimentelle resultater for NRZ (L) til AMI -konvertering. NRZ (L) er vist med rødt, og AMI er vist med gult.

Trin 13: AMI til RZ

Figur 16 viser de eksperimentelle resultater for AMI til RZ -konvertering. AMI er opdelt i positive og negative dele vist i gul og blå. Det konverterede output RZ -signal vises med rødt.

Trin 14: NRZ (L) til Split-fase Manchester

Figur 17 viser de eksperimentelle resultater for NRZ (L) til split-fase Manchester-konvertering. NRZ (L) -signal vises med gult, og det konverterede output-split-fase Manchester-signal vises med blåt.

Trin 15: Split-phase Manchester to Split-phase Mark Code

Figur 18 viser konverteringen fra Split-phase Manchester til Split-phase Mark kode. Manchester -koden vises med gult, mens Mark -koden er vist i blåt.

Konklusion

Linjekoder danner grundlaget for flere serielle kommunikationsprotokoller, der universelt bruges i forskellige industrier. Konvertering af linjekoder på en let og billig måde søges i mange applikationer. I denne vejledning findes detaljerede oplysninger om konvertering af flere liniekoder ved hjælp af Dialogs SLG46537 sammen med nogle supplerende eksterne komponenter. De præsenterede designs er blevet verificeret, og det konkluderes, at konvertering af liniekoder let kan foretages ved hjælp af Dialogs CMIC'er.