DIY սերիական գծի կոդավորման փոխարկիչներ. 15 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Սերիական տվյալների հաղորդակցումը դարձել է ամենուրեք բազմաթիվ արդյունաբերական ծրագրերում, և գոյություն ունեն մի քանի մոտեցումներ `սերիական տվյալների հաղորդակցության ցանկացած միջերես նախագծելու համար: Հարմար է օգտագործել ստանդարտ արձանագրություններից մեկը ՝ UART, I2C կամ SPI: Բացի այդ, կան մի քանի այլ արձանագրություններ ավելի նվիրված ծրագրերի համար, ինչպիսիք են CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet կամ MIPI: Սերիական տվյալների մշակման մեկ այլ տարբերակ `հարմարեցված արձանագրությունների օգտագործումն է: Այս արձանագրությունները սովորաբար հիմնված են գծերի կոդերի վրա: Գծերի կոդավորման ամենատարածված տեսակներն են ՝ NRZ, Manchester code, AMI և այլն:

Մասնագիտացված սերիական արձանագրությունների օրինակներ են `շենքի լուսավորության կառավարման DALI- ն և PSI5- ը, որն օգտագործվում է սենսորները ավտոմոբիլային ծրագրերում վերահսկիչներին միացնելու համար: Այս երկու օրինակներն էլ հիմնված են Մանչեսթերի կոդավորման վրա: Նմանապես, SENT արձանագրությունը օգտագործվում է ավտոմոբիլային սենսոր-վերահսկիչ կապերի համար, իսկ CAN ավտոբուսը, որը սովորաբար օգտագործվում է միկրոկոնտրոլերների և ավտոմոբիլային ծրագրերում այլ սարքերի միջև հաղորդակցություն ապահովելու համար, հիմնված է NRZ կոդավորման վրա: Բացի այդ, շատ այլ բարդ և մասնագիտացված արձանագրություններ են մշակվել և մշակվում ՝ օգտագործելով Մանչեսթերի և NRZ սխեմաները:

Գծային կոդերից յուրաքանչյուրն ունի իր արժանիքները: Մալուխի երկայնքով երկուական ազդանշանի փոխանցման գործընթացում, օրինակ, կարող է առաջանալ աղավաղում, որը կարող է զգալիորեն մեղմվել ՝ օգտագործելով AMI ծածկագիրը [Պետրովա, Պեշա Դ. Եվ Բոյան Դ. Կարապենև: «Երկուական կոդի փոխարկիչների սինթեզ և մոդելավորում»: Հեռահաղորդակցություն ժամանակակից արբանյակային, մալուխային և հեռարձակման ծառայությունում, 2003. TELSIKS 2003. 6 -րդ միջազգային գիտաժողովը: Հատոր 2. IEEE, 2003]: Բացի այդ, AMI ազդանշանի թողունակությունը ցածր է համարժեք RZ ձևաչափից: Նմանապես, Մանչեսթերի ծածկագիրը չունի որոշ թերություններ, որոնք բնորոշ են NRZ ծածկագրին: Օրինակ, Մանչեսթերի կոդի սերիական գծի օգտագործումը հեռացնում է DC բաղադրիչները, ապահովում ժամացույցի վերականգնում և ապահովում աղմուկի անձեռնմխելիության համեմատաբար բարձր մակարդակ [Hd-6409 Renesas Datasheet]:

Հետևաբար, ստանդարտ գծերի կոդերի փոխակերպման օգտակարությունն ակնհայտ է: Շատ ծրագրերում, որտեղ գծերի կոդերը ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն օգտագործվում են, երկուական կոդի փոխակերպումն անհրաժեշտ է:

Այս Ուղեցույցում մենք ներկայացնում ենք, թե ինչպես կարելի է իրականացնել բազմաթիվ գծերի կոդավորման փոխարկիչներ ՝ օգտագործելով ցածր գնով Dialog SLG46537 CMIC:

Ստորև մենք նկարագրեցինք անհրաժեշտ քայլերը `հասկանալու համար, թե ինչպես է GreenPAK չիպը ծրագրավորվել սերիական գծերի կոդավորման փոխարկիչներ ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք ստանալ ծրագրավորման արդյունքը, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք GreenPAK Development Kit- ը ձեր համակարգչին և հարվածեք ծրագրին ՝ սերիական գծերի կոդավորման փոխարկիչների համար անհատական IC ստեղծելու համար:

Քայլ 1: Փոխակերպման նախագծեր

Ստորև բերված տողի ծածկագրի փոխարկիչների ձևավորումը տրված է սույն Հրահանգում:

● NRZ (L) դեպի RZ

NRZ (L) - ից RZ փոխակերպումը պարզ է և կարելի է հասնել մեկ AND դարպասի օգտագործմամբ: Նկար 1 -ը ցույց է տալիս այս փոխակերպման նախագիծը:

● NRZ (L) դեպի RB

NRZ (L)-ի RB- ի փոխակերպման համար մենք պետք է հասնենք երեք տրամաբանական մակարդակի (-1, 0, +1): Այդ նպատակով մենք օգտագործում ենք 4066 (քառակողմ անալոգային անջատիչ) `5 Վ, 0 Վ և -5 Վ երկբևեռ անջատում ապահովելու համար: Թվային տրամաբանությունը օգտագործվում է երեք տրամաբանական մակարդակների փոխարկումը վերահսկելու համար` ընտրելով 4066 մուտքի հնարավորություն: 1E, 2E և 3E [Պետրովա, Պեշա Դ. Եվ Բոյան Դ. Կարապենև: «Երկուական կոդի փոխարկիչների սինթեզ և մոդելավորում»: Հեռահաղորդակցություն ժամանակակից արբանյակային, մալուխային և հեռարձակման ծառայությունում, 2003. TELSIKS 2003. 6 -րդ միջազգային գիտաժողովը: Հատոր 2. IEEE, 2003]:

Տրամաբանական վերահսկողությունը իրականացվում է հետևյալ կերպ.

Q1 = Ազդանշան և Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & ազդանշան '

Փոխակերպման ընդհանուր սխեման ներկայացված է Նկար 2 -ում:

● NRZ (L) դեպի AMI

NRZ (L) դեպի AMI փոխակերպումը նույնպես օգտագործում է 4066 IC- ն, քանի որ AMI ծածկագիրը ունի 3 տրամաբանական մակարդակ: Տրամաբանական հսկողության սխեման ամփոփված է Աղյուսակ 1 -ում, որը համապատասխանում է Գծապատկեր 3 -ում ներկայացված ընդհանուր փոխակերպման սխեմային:

Տրամաբանական սխեման կարող է գրվել հետևյալ կերպ.

Q1 = (Ազդանշան և Clk) և Q

Q2 = (Ազդանշան և Clk) '

Q3 = (Ազդանշան և Clk) & Q '

Որտեղ Q- ն D-Flip- ի ելքն է հետևյալ անցումային հարաբերությամբ.

Qnext = Ազդանշան & Qprev ' + Ազդանշան & Qprev

● AMI դեպի RZ

AMI- ի և RZ- ի փոխակերպման համար երկու դիոդ օգտագործվում են մուտքային ազդանշանը դրական և բացասական մասերի բաժանելու համար: Ազդանշանի անջատված բացասական մասը շրջելու համար կարող է օգտագործվել շրջադարձային op-amp (կամ տրանզիստորների վրա հիմնված տրամաբանական միացում): Վերջապես, այս շրջված ազդանշանը դրական ազդանշանի հետ միասին փոխանցվում է OR դարպասին ՝ RZ ձևաչափով ցանկալի ելքային ազդանշանը ստանալու համար, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4 -ում:

R NRZ (L) դեպի պառակտման փուլով Մանչեսթեր

NRZ (L)-ից պառակտված փուլով Մանչեսթերը պարզ է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում: Մուտքային ազդանշանը ժամացույցի ազդանշանի հետ միասին փոխանցվում է NXOR դարպասին `ելքային ազդանշանը ստանալու համար (ըստ Գ. Է. Թոմասի կոնվենցիայի): XOR դարպասը կարող է օգտագործվել նաև Մանչեսթերի ծածկագիրը ստանալու համար (IEEE 802.3 կոնվենցիայի համաձայն) [https://hy.wikipedia.org/wiki/Manchester_code]:

● Պառակտված փուլ Մանչեստրից մինչև Պառակտման փուլ Մարկ կոդ

Split-phase Manchester- ից Split-phase Mark- ի փոխակերպումը ցույց է տրված Նկար 6-ում: Մուտքն ու ժամացույցի ազդանշանը փոխանցվում են AND դարպասով `D- մատնաչափ հարված կատարելու համար:

D-flip- ը կարգավորվում է հետևյալ հավասարմամբ.

Qnext = Q '

Ելքային ազդանշանը ստացվում է հետևյալ կերպ.

Ելք = Clk & Q + Clk 'Q'

● Ավելի շատ գծային կոդի փոխարկումներ

Օգտագործելով վերը նշված փոխակերպումները, կարելի է հեշտությամբ ձեռք բերել գծերի ավելի շատ կոդերի նախագծեր: Օրինակ, NRZ (L)-ից Split-phase Manchester code- ը եւ Split-phase Manchester Code- ը Split-phase Mark- ի փոխակերպումը կարող են համակցվել `ուղղակիորեն NRZ (L)-ի Split-phase Mark կոդ ստանալու համար:

Քայլ 2. GreenPAK նախագծեր

Վերոնշյալ փոխակերպման սխեմաները կարող են հեշտությամբ իրականացվել GreenPAK ™ դիզայների մեջ ՝ որոշ օժանդակ արտաքին բաղադրիչների հետ միասին: SLG46537- ը բավական ռեսուրսներ է տրամադրում տվյալ նախագծերն իրականացնելու համար: GreenPAK- ի փոխակերպման նախագծերը տրամադրվում են նույն կարգով, ինչ նախկինում:

Քայլ 3. NRZ (L) դեպի RZ GreenPAK- ում

Գծապատկեր 7 -ում NRZ (L) - RZ համար GreenPAK- ի նախագիծը նման է 1 -ին քայլում ցուցադրվածին, բացառությամբ, որ ավելացված է մեկ DLY բլոկ: Այս բլոկն ընտրովի չէ, սակայն ապահովում է ժամացույցի և մուտքային ազդանշանների միջև համաժամացման սխալների խափանում:

Քայլ 4. NRZ (L) դեպի RB GreenPAK- ում

NRZ (L) - ի RB- ի համար GreenPAK- ի նախագիծը ներկայացված է Նկար 8 -ում: Նկարը ցույց է տալիս, թե ինչպես կարելի է միացնել CMIC- ի տրամաբանական բաղադրիչները `1 -ին քայլում տրված նախագծին հասնելու համար:

Քայլ 5. NRZ (L) դեպի AMI GreenPAK- ում

Նկար 9 -ը ցույց է տալիս, թե ինչպես կարելի է կարգավորել GreenPAK CMIC- ը `NRZ (L) - ից AMI- ի փոխակերպման համար: Այս սխեմատիկան 1 -ին քայլում տրված օժանդակ արտաքին բաղադրիչների հետ միասին կարող է օգտագործվել ցանկալի փոխակերպման համար

Քայլ 6. AMI դեպի RZ GreenPAK- ում

Նկար 10 -ում AMI- ի RZ- ի փոխակերպման համար ցուցադրվում է GreenPAK- ի նախագիծը: Նման կերպ կազմաձևված GreenPAK CMIC- ը op-amp- ի և դիոդների հետ միասին կարող է օգտագործվել անհրաժեշտ ելքը ստանալու համար:

Քայլ 7: NRZ (L) դեպի Պառակտված փուլ Մանչեսթեր GreenPAK- ում

Նկար 11-ում GreenPAK- ի նախագծում օգտագործվում է NXOR դարպաս `NRZ (L) դեպի Մանչեսթերյան պառակտման փուլ ստանալու համար:

Քայլ 8. Պառակտված փուլ Մանչեսթերից մինչև Պառակտման փուլ նշման կոդ GreenPAK- ում

Նկար 12-ում տրված է GreenPAK- ի դիզայնը Մանչեսթերից մինչև Պառակտման փուլերի Մարկ ծածկագրի համար: Փոխակերպման նախագիծը ամբողջական է և փոխակերպման գործընթացի համար արտաքին բաղադրիչ անհրաժեշտ չէ: DLY բլոկներն ընտրովի են մուտքի և ժամացույցի ազդանշանների միջև համաժամացման սխալների պատճառով առաջացած անսարքությունները վերացնելու համար:

Քայլ 9: Փորձնական արդյունքներ

Ներկայացված բոլոր նմուշները ստուգվել են ստուգման համար: Արդյունքները տրվում են նախկին կարգով:

Քայլ 10: NRZ (L) դեպի RZ

NRZ (L) դեպի RZ փոխակերպման փորձնական արդյունքները ներկայացված են Նկար 13. NRZ (L) - ը դեղին է, իսկ RZ - ը `կապույտ:

Քայլ 11: NRZ (L) դեպի RB

NRZ (L) դեպի RB փոխակերպման փորձարարական արդյունքները տրված են Նկար 14 -ում: NRZ (L) կարմիրով, իսկ RB- ն `կապույտ:

Քայլ 12: NRZ (L) դեպի AMI

Նկար 15 -ը ցույց է տալիս NRZ (L) և AMI փոխակերպման փորձնական արդյունքները: NRZ (L) պատկերված է կարմիր գույնով, իսկ AMI- ն `դեղին:

Քայլ 13: AMI դեպի RZ

Նկար 16 -ը ցույց է տալիս AMI- ի և RZ- ի փոխարկման փորձնական արդյունքները: AMI- ն բաժանված է դեղին և կապույտ պատկերված դրական և բացասական մասերի: Փոխարկված ելքային RZ ազդանշանը ցուցադրվում է կարմիր գույնով:

Քայլ 14: NRZ (L) դեպի պառակտման փուլով Մանչեսթեր

Նկար 17-ը ցույց է տալիս NRZ (L) դեպի Մանչեսթերյան պառակտման փուլերի փորձնական արդյունքները: NRZ (L) ազդանշանը ցուցադրվում է դեղին գույնով, իսկ փոխարկվող ելքային Split-phase Manchester ազդանշանը `կապույտ:

Քայլ 15: Պառակտման փուլ Մանչեսթերից մինչև Պառակտման փուլ Մարկ կոդ

Նկար 18-ը ցույց է տալիս Փլուզային փուլից Մանչեսթերից պառակտված փուլային Մարկ կոդի փոխակերպումը: Մանչեսթերյան ծածկագիրը ցուցադրվում է դեղին գույնով, իսկ Մարկի ծածկագիրը ՝ կապույտով:

Եզրակացություն

Գծային կոդերը հիմք են հանդիսանում մի շարք սերիական հաղորդակցության արձանագրությունների համար, որոնք համընդհանուր օգտագործվում են տարբեր ոլորտներում: Գծային կոդերի փոխակերպումը հեշտ և էժան եղանակով, որը փնտրվում է բազմաթիվ ծրագրերում: Այս Ուղեցույցում մանրամասն տեղեկություններ են տրվում մի քանի գծերի կոդերի փոխակերպման համար `օգտագործելով Dialog's SLG46537- ը` որոշ օժանդակ արտաքին բաղադրիչների հետ միասին: Ներկայացված նմուշները ստուգված են, և եզրակացվում է, որ գծերի կոդերի փոխարկումը կարելի է հեշտությամբ կատարել ՝ օգտագործելով Dialog- ի CMIC- ները: