DIY Serial Line Coding Converters: 15 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Seriell datakommunikasjon har blitt allestedsnærværende i mange industrielle applikasjoner, og det finnes flere tilnærminger for å designe et serielt datakommunikasjonsgrensesnitt. Det er praktisk å bruke en av standardprotokollene, dvs. UART, I2C eller SPI. I tillegg finnes det flere andre protokoller for mer dedikerte applikasjoner som CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet eller MIPI. Et annet alternativ for å håndtere serielle data er å bruke tilpassede protokoller. Disse protokollene er vanligvis basert på linjekoder. De vanligste linjekodingstypene er NRZ, Manchester-kode, AMI etc. [Konfigurerbar protokolldekoding av Manchester og NRZ-kodede signaler, Teledyne Lecroy Whitepape].

Eksempler på de spesialiserte serielle protokollene inkluderer DALI for kontroll av bygningsbelysning og PSI5 som brukes til å koble sensorer til kontrollere i bilapplikasjoner. Begge disse eksemplene er basert på Manchester -koding. På samme måte brukes SENT-protokollen for sensor-til-kontroller-koblinger til biler, og CAN-bussen som vanligvis brukes for å muliggjøre kommunikasjon mellom mikrokontrollere og andre enheter i bilapplikasjoner er basert på NRZ-koding. I tillegg har mange andre komplekse og spesialiserte protokoller blitt og blir designet ved hjelp av Manchester- og NRZ -ordninger.

Hver av linjekodene har sine egne fordeler. I prosessen med overføring av et binært signal langs en kabel, for eksempel, kan det oppstå forvrengning som kan dempes betydelig ved å bruke AMI -koden [Petrova, Pesha D. og Boyan D. Karapenev. "Syntese og simulering av binære kodeomformere." Telekommunikasjon i moderne satellitt-, kabel- og kringkastingstjeneste, 2003. TELSIKS 2003. 6. internasjonale konferanse om. Vol. 2. IEEE, 2003]. Dessuten er båndbredden til et AMI -signal lavere enn det tilsvarende RZ -formatet. På samme måte har Manchester -koden ikke noen av manglene som er iboende i NRZ -koden. For eksempel fjerner bruk av Manchester-koden på en seriell linje DC-komponenter, gir klokkegjenoppretting og gir et relativt høyt nivå av støyimmunitet [Hd-6409 Renesas Datablad].

Derfor er bruken av konvertering av standard linjekoder åpenbar. I mange applikasjoner der linjekoder brukes direkte eller indirekte, er konvertering av binær kode nødvendig.

I denne instruksjonsboken presenterer vi hvordan du kan realisere flere linjekodingsomformere ved hjelp av en rimelig Dialog SLG46537 CMIC.

Nedenfor har vi beskrevet trinnene som trengs for å forstå hvordan GreenPAK -brikken er programmert til å lage seriekodingskonvertere. Men hvis du bare vil få resultatet av programmeringen, kan du laste ned GreenPAK -programvare for å se den allerede fullførte GreenPAK -designfilen. Koble GreenPAK Development Kit til datamaskinen din og trykk på programmet for å lage den egendefinerte IC -en for seriell linje kodingskonvertere.

Trinn 1: Konverteringsdesign

Utformingen av følgende linjekodeomformere er gitt i denne instruksjonsboken:

● NRZ (L) til RZ

Konverteringen fra NRZ (L) til RZ er enkel og kan oppnås ved bruk av en enkelt OG -port. Figur 1 viser designet for denne konverteringen.

● NRZ (L) til RB

For konvertering av NRZ (L) til RB må vi oppnå tre logiske nivåer (-1, 0, +1). For dette formålet bruker vi en 4066 (quad -bilateral analog switch) for å gi bipolar bytte fra 5 V, 0 V og -5 V. Digital logikk brukes til å kontrollere bytte av de tre logiske nivåene ved å velge 4066 aktiveringsinnganger 1E, 2E og 3E [Petrova, Pesha D. og Boyan D. Karapenev. "Syntese og simulering av binære kodeomformere." Telekommunikasjon i moderne satellitt-, kabel- og kringkastingstjeneste, 2003. TELSIKS 2003. 6. internasjonale konferanse om. Vol. 2. IEEE, 2003].

Logikkontrollen implementeres som følger:

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Den generelle konverteringsskjemaet er vist i figur 2.

● NRZ (L) til AMI

NRZ (L) til AMI -konverteringen bruker også 4066 IC siden AMI -koden har 3 logiske nivåer. Det logiske kontrollskjemaet er oppsummert i tabell 1 som tilsvarer den generelle konverteringsskjemaet vist i figur 3.

Logikkopplegget kan skrives på følgende måte:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal & Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Hvor Q er utgangen til D-Flip-floppen med følgende overgangsforhold:

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI til RZ

For AMI til RZ -konvertering brukes to dioder for å dele inngangssignalet i positive og negative deler. En inverterende op-amp (eller en transistorbasert logisk krets) kan brukes for å invertere den separerte negative delen av signalet. Til slutt sendes dette inverterte signalet til en ELLER -gate sammen med det positive signalet for å oppnå ønsket utgangssignal i RZ -formatet som vist i figur 4.

● NRZ (L) til Split-fase Manchester

Konvertering fra NRZ (L) til delt fase i Manchester er enkel som vist i figur 5. Inngangssignalet sammen med klokkesignalet sendes til en NXOR-gate for å få utgangssignalet (i henhold til G. E. Thomas 'konvensjon). En XOR -gate kan også brukes til å skaffe Manchester -koden (i henhold til IEEE 802.3 -konvensjonen) [https://en.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. Inngangen og klokkesignalet sendes gjennom en AND-port for å klokke en D-flip-flopp.

D-flip styres av følgende ligning:

Qnext = Q '

Utgangssignalet oppnås som følger:

Utgang = Clk & Q + Clk 'Q'

● Flere linjekodekonverteringer

Ved å bruke konverteringene ovenfor kan du enkelt skaffe designene for flere linjekoder. For eksempel kan NRZ (L) til Split-phase Manchester kode konvertering og Split-phase Manchester Code til Split-phase Mark kode konvertering kombineres for å direkte få NRZ (L) til Split-phase Mark code.

Trinn 2: GreenPAK -design

Konverteringsskjemaene vist ovenfor kan enkelt implementeres i GreenPAK ™ designer sammen med noen tilleggsutstyr. SLG46537 gir mange ressurser til å utføre de gitte designene. GreenPAK -konverteringsdesignene leveres i samme rekkefølge som før.

Trinn 3: NRZ (L) til RZ i GreenPAK

GreenPAK -designet for NRZ (L) til RZ i figur 7 ligner det som er vist i trinn 1, bortsett fra at det er lagt til en DLY -blokk. Denne blokken er valgfri, men gir de-glitching for synkroniseringsfeilene mellom klokken og inngangssignalene.

Trinn 4: NRZ (L) til RB i GreenPAK

GreenPAK -designet for NRZ (L) til RB er vist i figur 8. Figuren viser hvordan du kobler logikkomponentene i CMIC for å oppnå den tiltenkte designen gitt i trinn 1.

Trinn 5: NRZ (L) til AMI i GreenPAK

Figur 9 illustrerer hvordan du konfigurerer GreenPAK CMIC for konvertering fra NRZ (L) til AMI. Denne skjemaet sammen med eksterne eksterne komponenter gitt i trinn 1 kan brukes til ønsket konvertering

Trinn 6: AMI til RZ i GreenPAK

I figur 10 er GreenPAK -designet for AMI til RZ -konvertering vist. GreenPAK CMIC konfigurert på en slik måte sammen med op-amp og dioder kan brukes til å oppnå nødvendig utgang.

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

I figur 11 brukes en NXOR-gate i GreenPAK-designet for å få NRZ (L) til Split-fase Manchester-konvertering.

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

I figur 12 er GreenPAK-designet for Split-phase Manchester to Split-phase Mark code gitt. Konstruksjonen for konverteringen er fullført og ingen ekstern komponent er nødvendig for konverteringsprosessen. DLY -blokker er valgfrie for å fjerne feil som oppstår på grunn av synkroniseringsfeil mellom inngangs- og klokkesignalene.

Trinn 9: Eksperimentelle resultater

Alle designene som ble presentert ble testet for verifisering. Resultatene er gitt i samme rekkefølge som før.

Trinn 10: NRZ (L) til RZ

De eksperimentelle resultatene for NRZ (L) til RZ -konvertering er vist i figur 13. NRZ (L) er vist i gult og RZ er vist i blått.

Trinn 11: NRZ (L) til RB

De eksperimentelle resultatene for NRZ (L) til RB -konvertering er gitt i figur 14. NRZ (L) er vist med rødt og RB er vist i blått.

Trinn 12: NRZ (L) til AMI

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

Trinn 13: AMI til RZ

Figur 16 viser de eksperimentelle resultatene for AMI til RZ -konvertering. AMI er delt inn i positive og negative deler vist i gult og blått. Det konverterte utgangssignalet RZ vises i rødt.

Trinn 14: NRZ (L) til Split-phase Manchester

Figur 17 viser de eksperimentelle resultatene for NRZ (L) til Split-fase Manchester-konvertering. NRZ (L) -signalet vises i gult, og det konverterte utgangsfasede Manchester-signalet vises i blått.

Trinn 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 i gult mens Mark -koden er vist i blått.

Konklusjon

Linjekoder danner grunnlaget for flere serielle kommunikasjonsprotokoller som brukes universelt i forskjellige bransjer. Konvertering av linjekoder på en enkel og rimelig måte søkt i mange applikasjoner. I denne instruksen finnes detaljer for konvertering av flere linjekoder ved bruk av Dialogs SLG46537 sammen med noen tilleggsutstyr. De presenterte designene er bekreftet, og det konkluderes med at konvertering av linjekoder enkelt kan gjøres ved hjelp av Dialogs CMIC -er.