Penukar Pengekodan Garisan Bersiri DIY: 15 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Komunikasi data bersiri telah ada di banyak aplikasi industri, dan terdapat beberapa pendekatan untuk merancang sebarang antara muka komunikasi data bersiri. Lebih mudah menggunakan salah satu protokol standard iaitu UART, I2C atau SPI. Di samping itu, beberapa protokol lain ada untuk aplikasi yang lebih khusus seperti CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet atau MIPI. Pilihan lain untuk menangani data bersiri adalah menggunakan protokol yang disesuaikan. Protokol ini biasanya berdasarkan kod baris. Jenis pengekodan garis yang paling biasa adalah NRZ, kod Manchester, AMI dan lain-lain [Konfigurasi Protokol Penyahkodan Manchester dan NRZ-Encoded Signals, Teledyne Lecroy Whitepape].

Contoh protokol bersiri khusus termasuk DALI untuk kawalan pencahayaan bangunan, dan PSI5 yang digunakan untuk menghubungkan sensor ke pengawal dalam aplikasi automotif. Kedua-dua contoh ini berdasarkan pengkodan Manchester. Begitu juga, protokol SENT digunakan untuk pautan sensor-tocontroller automotif, dan bus CAN yang biasa digunakan untuk membolehkan komunikasi antara mikrokontroler dan peranti lain dalam aplikasi automotif berdasarkan pengekodan NRZ. Sebagai tambahan, banyak protokol kompleks dan khusus lain telah dan sedang dirancang menggunakan skema Manchester dan NRZ.

Setiap kod baris mempunyai kelebihannya sendiri. Dalam proses penghantaran isyarat binari di sepanjang kabel, misalnya, gangguan boleh timbul yang dapat dikurangkan dengan ketara dengan menggunakan kod AMI [Petrova, Pesha D., dan Boyan D. Karapenev. "Sintesis dan simulasi penukar kod binari." Telekomunikasi dalam Perkhidmatan Satelit, Kabel dan Penyiaran Moden, 2003. TELSIKS 2003. Persidangan Antarabangsa ke-6 pada. Jilid 2. IEEE, 2003]. Selain itu, lebar jalur isyarat AMI lebih rendah daripada format RZ yang setara. Begitu juga, kod Manchester tidak mempunyai beberapa kekurangan yang wujud dalam kod NRZ. Sebagai contoh, penggunaan kod Manchester pada baris bersiri menghilangkan komponen DC, menyediakan pemulihan jam, dan memberikan tahap kekebalan kebisingan yang agak tinggi [Hd-6409 Renesas Datasheet].

Oleh itu, kegunaan penukaran kod garis standard jelas. Dalam banyak aplikasi di mana kod baris digunakan secara langsung atau tidak langsung, penukaran kod binari adalah perlu.

Dalam Instructable ini, kami menyajikan bagaimana mewujudkan beberapa penukar pengkodan baris menggunakan Dialog SLG46537 CMIC kos rendah.

Di bawah ini kami menerangkan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana cip GreenPAK telah diprogramkan untuk membuat penukar pengekodan siri bersiri. Namun, jika anda hanya ingin mendapatkan hasil pengaturcaraan, muat turun perisian GreenPAK untuk melihat Fail Reka Bentuk GreenPAK yang sudah siap. Pasang Kit Pembangunan GreenPAK ke komputer anda dan tekan program untuk membuat IC khusus untuk penukar pengekodan siri bersiri.

Langkah 1: Reka Bentuk Penukaran

Reka bentuk penukar kod baris berikut disediakan dalam Instructable ini:

● NRZ (L) hingga RZ

Penukaran dari NRZ (L) ke RZ adalah mudah dan dapat dicapai dengan menggunakan satu pintu AND. Rajah 1 menunjukkan reka bentuk penukaran ini.

● NRZ (L) ke RB

Untuk penukaran NRZ (L) menjadi RB, kita perlu mencapai tiga tahap logik (-1, 0, +1). Untuk tujuan ini, kami menggunakan 4066 (suis analog quad-bilateral) untuk menyediakan pertukaran bipolar dari 5 V, 0 V, dan -5 V. Logik digital digunakan untuk mengawal peralihan ketiga tahap logik dengan pemilihan input input 4066 1E, 2E dan 3E [Petrova, Pesha D., dan Boyan D. Karapenev. "Sintesis dan simulasi penukar kod binari." Telekomunikasi dalam Perkhidmatan Satelit, Kabel dan Penyiaran Moden, 2003. TELSIKS 2003. Persidangan Antarabangsa ke-6 pada. Jilid 2. IEEE, 2003].

Kawalan logik dilaksanakan seperti berikut:

Q1 = Isyarat & Clk

S2 = Clk '

Q3 = Clk & Isyarat '

Skema penukaran keseluruhan ditunjukkan dalam Rajah 2.

● NRZ (L) ke AMI

Penukaran NRZ (L) ke AMI juga menggunakan IC 4066 kerana kod AMI mempunyai 3 tahap logik. Skema kawalan logik diringkaskan dalam Jadual 1 yang sesuai dengan skema penukaran keseluruhan yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Skema logik boleh ditulis dengan cara berikut:

Q1 = (Isyarat & Clk) & Q

S2 = (Isyarat & Jam) '

Q3 = (Isyarat & Clk) & Q '

Di mana Q adalah output D-Flip flop dengan hubungan peralihan berikut:

Qnext = Isyarat & Qprev '+ Isyarat' & Qprev

● AMI ke RZ

Untuk penukaran AMI ke RZ dua dioda digunakan untuk memisahkan isyarat input menjadi bahagian positif dan negatif. Op-amp terbalik (atau litar logik berdasarkan transistor) boleh digunakan untuk membalikkan bahagian negatif isyarat yang dipisahkan. Akhirnya, isyarat terbalik ini disalurkan ke gerbang OR bersama dengan isyarat positif untuk mendapatkan isyarat output yang diinginkan dalam format RZ seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

● NRZ (L) ke Manchester Split-phase

Penukaran dari NRZ (L) ke Split-phase Manchester adalah mudah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Isyarat input bersama dengan isyarat jam dihantar ke pintu NXOR untuk mendapatkan isyarat output (menurut konvensyen G. E. Thomas). Gerbang XOR juga dapat digunakan untuk mendapatkan kod Manchester (menurut konvensyen IEEE 802.3) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Kod Mark Split-phase ke Split-phase Mark

Penukaran dari kod Split-phase Manchester ke Split-phase Mark ditunjukkan dalam Rajah 6. Input dan isyarat jam disalurkan melalui pintu AND untuk membuat jam D-flip flop.

D-flip diatur oleh persamaan berikut:

Qnext = Q '

Isyarat output diperoleh seperti berikut:

Keluaran = Clk & Q + Clk 'Q'

● Lebih Banyak Penukaran Kod Talian

Dengan menggunakan penukaran di atas, seseorang dapat memperoleh reka bentuk dengan lebih mudah untuk lebih banyak kod baris. Sebagai contoh, penukaran kod NRZ (L) ke Split-fasa Manchester dan kod Manchester Split-fasa ke fasa Split-fasa Mark boleh digabungkan untuk mendapatkan kod Mark NRZ (L) ke Split-phase secara langsung.

Langkah 2: Reka Bentuk GreenPAK

Skema penukaran yang ditunjukkan di atas dapat dilaksanakan dengan mudah dalam pereka GreenPAK ™ bersama dengan beberapa komponen luaran tambahan. SLG46537 menyediakan banyak sumber untuk melaksanakan reka bentuk yang diberikan. Reka bentuk penukaran GreenPAK disediakan dalam urutan yang sama seperti sebelumnya.

Langkah 3: NRZ (L) ke RZ di GreenPAK

Reka Bentuk GreenPAK untuk NRZ (L) hingga RZ dalam Rajah 7 adalah serupa dengan yang ditunjukkan dalam Langkah 1 kecuali terdapat satu blok DLY yang ditambahkan. Blok ini adalah pilihan tetapi memberikan gangguan untuk kesalahan penyegerakan antara jam dan isyarat input.

Langkah 4: NRZ (L) ke RB di GreenPAK

Reka bentuk GreenPAK untuk NRZ (L) ke RB ditunjukkan dalam Rajah 8. Rajah menunjukkan cara menghubungkan komponen logik dalam CMIC untuk mencapai reka bentuk yang dimaksudkan yang diberikan dalam Langkah 1.

Langkah 5: NRZ (L) ke AMI di GreenPAK

Rajah 9 menggambarkan cara mengkonfigurasi CMP GreenPAK untuk penukaran dari NRZ (L) ke AMI. Skema ini bersama dengan komponen luaran tambahan yang diberikan dalam Langkah 1 dapat digunakan untuk penukaran yang diinginkan

Langkah 6: AMI ke RZ di GreenPAK

Dalam Rajah 10, rancangan GreenPAK untuk penukaran AMI ke RZ ditunjukkan. CMP GreenPAK dikonfigurasi sedemikian rupa bersama dengan op-amp dan dioda dapat digunakan untuk mendapatkan output yang diperlukan.

Langkah 7: NRZ (L) ke Split-phase Manchester di GreenPAK

Dalam Rajah 11 sebuah gerbang NXOR digunakan dalam reka bentuk GreenPAK untuk mendapatkan penukaran NRZ (L) ke Split-phase Manchester.

Langkah 8: Split-phase Manchester to Split-phase Mark Code di GreenPAK

Dalam Rajah 12, reka bentuk GreenPAK untuk Split-phase Manchester to Split-phase Mark code diberikan. Reka bentuk untuk penukaran selesai dan tidak memerlukan komponen luaran untuk proses penukaran. Blok DLY adalah pilihan untuk menghilangkan gangguan yang timbul disebabkan oleh kesalahan penyegerakan antara isyarat input dan jam.

Langkah 9: Hasil Eksperimen

Semua reka bentuk yang dibentangkan diuji untuk pengesahan. Hasilnya diberikan dalam urutan yang sama seperti sebelumnya.

Langkah 10: NRZ (L) hingga RZ

Hasil eksperimen untuk penukaran NRZ (L) ke RZ ditunjukkan dalam Rajah 13. NRZ (L) ditunjukkan dengan warna kuning dan RZ ditunjukkan dengan warna biru.

Langkah 11: NRZ (L) ke RB

Hasil eksperimen untuk penukaran NRZ (L) ke RB diberikan dalam Rajah 14. NRZ (L) ditunjukkan dengan warna merah dan RB ditunjukkan dengan warna biru.

Langkah 12: NRZ (L) ke AMI

Rajah 15 menunjukkan hasil eksperimen untuk penukaran NRZ (L) ke AMI. NRZ (L) ditunjukkan dengan warna merah dan AMI ditunjukkan dengan warna kuning.

Langkah 13: AMI ke RZ

Rajah 16 menunjukkan hasil eksperimen untuk penukaran AMI ke RZ. AMI dibahagikan kepada bahagian positif dan negatif yang ditunjukkan dalam warna kuning dan biru. Isyarat RZ output yang ditukar ditunjukkan dengan warna merah.

Langkah 14: NRZ (L) ke Split-phase Manchester

Rajah 17 menunjukkan hasil eksperimen untuk penukaran Manchester NRZ (L) ke Split-phase Manchester. Isyarat NRZ (L) ditunjukkan dengan warna kuning dan isyarat yang diubah output Split-phase Manchester ditunjukkan dengan warna biru.

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

Rajah 18 menunjukkan penukaran dari Split-phase Manchester ke Split-phase Mark code. Kod Manchester ditunjukkan dengan warna kuning manakala kod Mark ditunjukkan dengan warna biru.

Kesimpulannya

Kod talian membentuk asas beberapa protokol komunikasi bersiri yang secara universal digunakan dalam pelbagai industri. Penukaran kod baris dengan cara mudah dan murah yang dicari dalam banyak aplikasi. Dalam butiran Instructable ini disediakan untuk penukaran beberapa kod baris menggunakan SLG46537 Dialog bersama dengan beberapa komponen luaran tambahan. Reka bentuk yang disajikan telah disahkan, dan disimpulkan bahawa penukaran kod baris dapat dilakukan dengan mudah menggunakan CMIC Dialog.