DIY Serial Line Coding Converters: 15 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Seriell datakommunikation har blivit allestädes närvarande i många industriella applikationer, och det finns flera metoder för att designa alla seriella datakommunikationsgränssnitt. Det är bekvämt att använda ett av standardprotokollen, dvs UART, I2C eller SPI. Dessutom finns flera andra protokoll för mer dedikerade applikationer som CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet eller MIPI. Ett annat alternativ för att hantera seriell data är att använda anpassade protokoll. Dessa protokoll är vanligtvis baserade på linjekoder. De vanligaste typerna av linjekodning är NRZ, Manchester-kod, AMI etc. [Configurable Protocol Decoding of Manchester and NRZ-Encoded Signals, Teledyne Lecroy Whitepape].

Exempel på de specialiserade seriella protokollen inkluderar DALI för styrning av byggnadsbelysning och PSI5 som används för att ansluta sensorer till styrenheter i fordonsapplikationer. Båda dessa exempel är baserade på Manchester -kodning. På samma sätt används SENT-protokollet för fordonssensor-till-kontrollerlänkar, och CAN-bussen som vanligtvis används för att möjliggöra kommunikation mellan mikrokontroller och andra enheter i fordonsapplikationer är baserade på NRZ-kodning. Dessutom har och utformas många andra komplexa och specialiserade protokoll med hjälp av Manchester- och NRZ -system.

Var och en av radkoderna har sina egna meriter. I processen för överföring av en binär signal längs en kabel kan till exempel distorsion uppstå som kan minskas avsevärt genom att använda AMI -koden [Petrova, Pesha D. och Boyan D. Karapenev. "Syntes och simulering av binära kodomvandlare." Telekommunikation i modern satellit-, kabel- och sändningstjänst, 2003. TELSIKS 2003. 6: e internationella konferensen om. Vol. 2. IEEE, 2003]. Dessutom är bandbredden för en AMI -signal lägre än motsvarande RZ -format. På samma sätt har Manchester -koden inte några av de brister som finns i NRZ -koden. Till exempel, användning av Manchester-koden på en seriell linje tar bort DC-komponenter, ger klockåterställning och ger en jämförelsevis hög brusimmunitet [Hd-6409 Renesas Datablad].

Därför är nyttan av konverteringen av standardlinjekoder uppenbar. I många applikationer där linjekoder används direkt eller indirekt är konvertering av binär kod nödvändig.

I denna instruktionsbok presenterar vi hur man förverkligar flera raders kodningskonverterare med en billig Dialog SLG46537 CMIC.

Nedan har vi beskrivit stegen som behövs för att förstå hur GreenPAK -chipet har programmerats för att skapa seriekodningsomvandlare. Men om du bara vill få resultatet av programmeringen, ladda ner GreenPAK -programvara för att se den redan färdiga GreenPAK -designfilen. Anslut GreenPAK Development Kit till din dator och tryck på programmet för att skapa anpassad IC för seriekodningskonverterarna.

Steg 1: Konverteringsdesigner

Utformningen av följande linjekodomvandlare finns i denna instruktionsbok:

● NRZ (L) till RZ

Konverteringen från NRZ (L) till RZ är enkel och kan uppnås med hjälp av en enda OCH -grind. Figur 1 visar konstruktionen för denna konvertering.

● NRZ (L) till RB

För omvandling av NRZ (L) till RB måste vi uppnå tre logiska nivåer (-1, 0, +1). För detta ändamål använder vi en 4066 (fyrbilsidig analog omkopplare) för att tillhandahålla bipolär omkoppling från 5 V, 0 V och -5 V. Digital logik används för att styra omkopplingen av de tre logiska nivåerna genom val av 4066 aktiveringsingångar 1E, 2E och 3E [Petrova, Pesha D. och Boyan D. Karapenev. "Syntes och simulering av binära kodomvandlare." Telekommunikation i modern satellit-, kabel- och sändningstjänst, 2003. TELSIKS 2003. 6: e internationella konferensen om. Vol. 2. IEEE, 2003].

Logikkontrollen implementeras enligt följande:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Den övergripande konverteringsschemat visas i figur 2.

● NRZ (L) till AMI

NRZ (L) till AMI -omvandlingen använder också 4066 IC eftersom AMI -koden har tre logiska nivåer. Det logiska kontrollschemat sammanfattas i tabell 1 som motsvarar det övergripande konverteringsschemat som visas i figur 3.

Logikschemat kan skrivas på följande sätt:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal & Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Där Q är utsignalen från D-Flip-floppen med följande övergångsförhållande:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI till RZ

För AMI till RZ -omvandling används två dioder för att dela insignalen i positiva och negativa delar. En inverterande op-amp (eller en transistorbaserad logikkrets) kan användas för att invertera den separerade negativa delen av signalen. Slutligen överförs denna inverterade signal till en ELLER -grind tillsammans med den positiva signalen för att erhålla den önskade utsignalen i RZ -format som visas i figur 4.

● NRZ (L) till Split-phase Manchester

Omvandlingen från NRZ (L) till Split-phase Manchester är enkel som visas i figur 5. Insignalen tillsammans med klocksignalen överförs till en NXOR-grind för att erhålla utsignalen (enligt G. E. Thomas 'konvention). En XOR -port kan också användas för att få Manchester -koden (enligt IEEE 802.3 -konventionen) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Split-phase Manchester to Split-phase Mark code

Omvandlingen från Split-phase Manchester till Split-phase Mark-kod visas i figur 6. Ingången och klocksignalen passeras genom en AND-grind för att klocka en D-flip-flop.

D-flip styrs av följande ekvation:

Qnext = Q '

Utsignalen erhålls enligt följande:

Output = Clk & Q + Clk 'Q'

● Fler linjekodskonverteringar

Med hjälp av ovanstående omvandlingar kan man enkelt få designen för fler radkoder. Till exempel kan NRZ (L) till Split-phase Manchester-kodkonvertering och Split-phase Manchester Code till Split-phase Mark-kodkonvertering kombineras för att direkt få NRZ (L) till Split-phase Mark-kod.

Steg 2: GreenPAK Designs

Konverteringsscheman som visas ovan kan enkelt implementeras i GreenPAK ™ designer tillsammans med några externa externa komponenter. SLG46537 ger gott om resurser för att genomföra de givna konstruktionerna. GreenPAK -konverteringsdesignerna tillhandahålls i samma ordning som tidigare.

Steg 3: NRZ (L) till RZ i GreenPAK

GreenPAK -designen för NRZ (L) till RZ i figur 7 liknar den som visas i steg 1 förutom att det finns ett DLY -block tillagt. Det här blocket är valfritt men ger de-glitching för synkroniseringsfelen mellan klockan och insignalerna.

Steg 4: NRZ (L) till RB i GreenPAK

GreenPAK -designen för NRZ (L) till RB visas i figur 8. Figuren visar hur man ansluter logikkomponenterna i CMIC för att uppnå den avsedda designen som anges i steg 1.

Steg 5: NRZ (L) till AMI i GreenPAK

Figur 9 illustrerar hur man konfigurerar GreenPAK CMIC för konvertering från NRZ (L) till AMI. Denna schema tillsammans med extra externa komponenter som ges i steg 1 kan användas för önskad omvandling

Steg 6: AMI till RZ i GreenPAK

I figur 10 visas GreenPAK -designen för AMI till RZ -konvertering. GreenPAK CMIC konfigurerad på ett sådant sätt tillsammans med op-amp och dioder kan användas för att erhålla önskad effekt.

Steg 7: NRZ (L) till Split-phase Manchester i GreenPAK

I figur 11 används en NXOR-grind i GreenPAK-designen för att erhålla NRZ (L) till split-fas Manchester-omvandling.

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

I figur 12 ges GreenPAK-designen för Split-phase Manchester till Split-phase Mark-kod. Konstruktionen för konverteringen är komplett och ingen extern komponent behövs för konverteringsprocessen. DLY -block är valfria för att ta bort fel som uppstår på grund av synkroniseringsfel mellan ingångs- och klocksignaler.

Steg 9: Experimentella resultat

Alla mönster som presenterades testades för verifiering. Resultaten tillhandahålls i samma ordning som tidigare.

Steg 10: NRZ (L) till RZ

De experimentella resultaten för NRZ (L) till RZ -omvandling visas i figur 13. NRZ (L) visas i gult och RZ visas i blått.

Steg 11: NRZ (L) till RB

De experimentella resultaten för NRZ (L) till RB -omvandling ges i figur 14. NRZ (L) visas i rött och RB visas i blått.

Steg 12: NRZ (L) till AMI

Figur 15 visar de experimentella resultaten för NRZ (L) till AMI -omvandling. NRZ (L) visas i rött och AMI visas i gult.

Steg 13: AMI till RZ

Figur 16 visar de experimentella resultaten för AMI till RZ -omvandling. AMI är uppdelat i positiva och negativa delar som visas i gult och blått. Den konverterade utgångssignalen RZ visas i rött.

Steg 14: NRZ (L) till Split-phase Manchester

Figur 17 visar de experimentella resultaten för NRZ (L) till Split-phase Manchester-omvandling. NRZ (L) -signalen visas i gult och den konverterade utsignalen Split-phase Manchester-signalen visas i blått.

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

Figur 18 visar konverteringen från Split-phase Manchester till Split-phase Mark-kod. Manchester -koden visas med gult medan Mark -koden visas i blått.

Slutsats

Linjekoder utgör grunden för flera seriella kommunikationsprotokoll som används universellt i olika branscher. Omvandling av linjekoder på ett enkelt och billigt sätt eftersökt i många applikationer. I denna instruktionsinformation finns information för konvertering av flera linjekoder med Dialogs SLG46537 tillsammans med några externa externa komponenter. De presenterade mönstren har verifierats och det dras slutsatsen att konvertering av linjekoder enkelt kan göras med Dialogs CMIC.