Mga Converter ng Pag-coding ng Serial na DIY: 15 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang serial data na komunikasyon ay naging nasa lahat ng lugar sa maraming mga pang-industriya na aplikasyon, at maraming mga diskarte ang umiiral upang mag-disenyo ng anumang serial data interface ng komunikasyon. Ito ay maginhawa upang gamitin ang isa sa mga karaniwang mga proteksyon ie UART, I2C o SPI. Bilang karagdagan, maraming iba pang mga protokol ang umiiral para sa mas nakatuon na mga application tulad ng CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet o MIPI. Ang isa pang pagpipilian upang hawakan ang serial data ay ang paggamit ng mga na-customize na mga protokol. Ang mga protokol na ito ay karaniwang batay sa mga line code. Ang pinakakaraniwang uri ng pag-encode ng linya ay NRZ, Manchester code, AMI atbp. [Configurable Protocol Decoding of Manchester and NRZ-Encoded Signals, Teledyne Lecroy Whitepape].

Ang mga halimbawa ng dalubhasang mga serial protokol ay may kasamang DALI para sa kontrol ng pag-iilaw ng gusali, at PSI5 na ginagamit upang ikonekta ang mga sensor sa mga Controller sa mga awtomatikong aplikasyon. Ang parehong mga halimbawang ito ay batay sa pag-encode ng Manchester. Katulad nito, ang SENT protocol ay ginagamit para sa mga link ng automotive sensor-tocontroller, at ang CAN bus na karaniwang ginagamit upang paganahin ang komunikasyon sa pagitan ng mga microcontroller at iba pang mga aparato sa mga awtomatikong aplikasyon ay batay sa pag-encode ng NRZ. Bilang karagdagan, maraming iba pang mga kumplikado at dalubhasang mga protokol ay naging at dinisenyo gamit ang mga iskema ng Manchester at NRZ.

Ang bawat isa sa mga code ng linya ay may sariling mga katangian. Sa proseso ng paghahatid ng isang binary signal kasama ang isang cable, halimbawa, maaaring lumitaw ang pagbaluktot na maaaring mapagaan ng malaki sa pamamagitan ng paggamit ng AMI code [Petrova, Pesha D., at Boyan D. Karapenev. "Pagbubuo at simulation ng mga converter ng binary code." Telecommunications sa Modernong Satellite, Cable and Broadcasting Service, 2003. TELSIKS 2003. Ika-6 na Komperensiya sa Internasyonal noong. Vol. 2. IEEE, 2003]. Bukod, ang bandwidth ng isang signal ng AMI ay mas mababa kaysa sa katumbas na format na RZ. Gayundin, ang code ng Manchester ay walang ilang mga kakulangan na likas sa NRZ code. Halimbawa, ang paggamit ng Manchester code sa isang serial line ay inaalis ang mga bahagi ng DC, nagbibigay ng pagbawi ng orasan, at nagbibigay ng isang medyo mataas na antas ng kaligtasan sa ingay [Hd-6409 Renesas Datasheet].

Samakatuwid, ang paggamit ng karaniwang conversion ng mga code ng linya ay halata. Sa maraming mga application kung saan direkta o hindi direktang ginamit ang mga line code, kinakailangan ang pag-convert ng binary code.

Sa Instructable na ito, ipinapakita namin kung paano mapagtanto ang maraming mga converter ng linya sa pag-coding gamit ang isang mababang-gastos na Dialog SLG46537 CMIC.

Sa ibaba inilarawan namin ang mga kinakailangang hakbang na maunawaan kung paano naka-program ang chip ng GreenPAK upang lumikha ng mga converter ng coding ng serial line. Gayunpaman, kung nais mo lamang makuha ang resulta ng pag-program, mag-download ng GreenPAK software upang matingnan ang natapos na GreenPAK Design File. I-plug ang GreenPAK Development Kit sa iyong computer at pindutin ang programa upang lumikha ng pasadyang IC para sa mga converter ng serial line coding.

Hakbang 1: Mga Disenyo ng Conversion

Ang disenyo ng mga sumusunod na tagabago ng code ng linya ay ibinibigay sa Maituturo na ito:

● NRZ (L) hanggang RZ

Ang pag-convert mula sa NRZ (L) patungong RZ ay simple at maaaring makamit sa pamamagitan ng paggamit ng isang solong AND gate. Ipinapakita ng Larawan 1 ang disenyo para sa conversion na ito.

● NRZ (L) hanggang RB

Para sa pag-convert ng NRZ (L) sa RB, kailangan nating makamit ang tatlong antas ng lohika (-1, 0, +1). Para sa hangaring ito, gumagamit kami ng isang 4066 (quad-bilateral analog switch) upang magbigay ng paglipat ng bipolar mula sa 5 V, 0 V, at -5 V. Ginagamit ang digital na lohika upang makontrol ang paglipat ng tatlong antas ng lohika sa pamamagitan ng pagpili ng 4066 na paganahin ang mga input. 1E, 2E at 3E [Petrova, Pesha D., at Boyan D. Karapenev. "Pagbubuo at simulation ng mga converter ng binary code." Telecommunications sa Modernong Satellite, Cable and Broadcasting Service, 2003. TELSIKS 2003. Ika-6 na Komperensiya sa Internasyonal noong. Vol. 2. IEEE, 2003].

Ang pagkontrol sa lohika ay ipinatupad tulad ng sumusunod:

Q1 = Signal at Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk at Signal '

Ang pangkalahatang eskematiko ng conversion ay ipinapakita sa Larawan 2.

● NRZ (L) sa AMI

Ang NRZ (L) sa AMI conversion ay gumagamit din ng 4066 IC dahil ang AMI code ay may 3 mga antas ng lohika. Ang scheme ng pagkontrol sa lohika ay naibubuod sa Talahanayan 1 na naaayon sa pangkalahatang iskemikong conversion na ipinakita sa Larawan 3.

Ang pamamaraan ng lohika ay maaaring nakasulat sa sumusunod na paraan:

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Signal & Clk) '

Q3 = (Signal & Clk) at Q '

Kung saan ang Q ay ang output ng D-Flip flop na may sumusunod na pakikipag-ugnay na transisyon:

Qnext = Signal & Qprev '+ Signal' at Qprev

● AMI hanggang RZ

Para sa pag-convert ng AMI sa RZ dalawang diode ang ginagamit upang hatiin ang input signal sa positibo at negatibong mga bahagi. Ang isang pagbabalik-tanaw na op-amp (o isang transistor na batay sa transistor) ay maaaring gamitin upang baligtarin ang pinaghiwalay na negatibong bahagi ng signal. Sa wakas, ang baligtad na signal na ito ay ipinapasa sa isang OR gate kasama ang positibong signal upang makuha ang nais na signal ng output sa format na RZ tulad ng ipinakita sa Larawan 4.

● NRZ (L) hanggang sa Split-phase Manchester

Ang pag-convert mula sa NRZ (L) patungo sa Split-phase Manchester ay prangka tulad ng ipinakita sa Larawan 5. Ang input signal kasama ang signal ng orasan ay ipinasa sa isang gate ng NXOR upang makuha ang output signal (ayon sa kombensiyon ni G. E. Thomas). Maaari ding magamit ang isang XOR gate upang makuha ang Manchester code (ayon sa IEEE 802.3 na kombensiyon) [https://en.wikipedia.org/wiki/Mhester_code].

● Split-phase Manchester hanggang Split-phase Mark code

Ang conversion mula sa Split-phase Manchester patungong Split-phase Mark code ay ipinapakita sa Larawan 6. Ang input at signal ng orasan ay ipinapasa sa pamamagitan ng isang AND gate upang mai-orasan ang isang D-flip flop.

Ang D-flip ay pinamamahalaan ng sumusunod na equation:

Qnext = Q '

Ang output signal ay nakuha tulad ng sumusunod:

Output = Clk & Q + Clk 'Q'

● Higit pang Mga Conversion ng Line Code

Gamit ang mga conversion sa itaas madali mong makuha ang mga disenyo para sa higit pang mga code ng linya. Halimbawa, ang NRZ (L) sa Split-phase Manchester code conversion at Split-phase Manchester Code sa Split-phase Mark code conversion ay maaaring pagsamahin upang direktang makuha ang NRZ (L) sa Split-phase Mark code.

Hakbang 2: Mga Disenyo ng GreenPAK

Ang mga scheme ng conversion na ipinakita sa itaas ay maaaring madaling ipatupad sa taga-disenyo ng GreenPAK ™ kasama ang ilang mga pantulong na panlabas na sangkap. Nagbibigay ang SLG46537 ng sapat na mga mapagkukunan upang maisakatuparan ang mga naibigay na disenyo. Ang mga disenyo ng conversion ng GreenPAK ay ibinibigay sa parehong pagkakasunud-sunod tulad ng dati.

Hakbang 3: NRZ (L) hanggang RZ sa GreenPAK

Ang Disenyo ng GreenPAK para sa NRZ (L) hanggang RZ sa Larawan 7 ay katulad ng ipinakita sa Hakbang 1 maliban na mayroong isang DLY na idinagdag na bloke. Ang block na ito ay opsyonal ngunit nagbibigay ng de-glitching para sa mga error sa pag-synchronize sa pagitan ng mga signal ng orasan at input.

Hakbang 4: NRZ (L) hanggang RB sa GreenPAK

Ang disenyo ng GreenPAK para sa NRZ (L) sa RB ay ipinapakita sa Larawan 8. Ipinapakita ng pigura kung paano ikonekta ang mga sangkap ng lohika sa CMIC upang makamit ang inilaan na disenyo na ibinigay sa Hakbang 1.

Hakbang 5: NRZ (L) sa AMI sa GreenPAK

Inilalarawan ng Larawan 9 kung paano i-configure ang GreenPAK CMIC para sa conversion mula NRZ (L) patungong AMI. Ang eskematiko na ito kasama ang mga pantulong na panlabas na bahagi na ibinigay sa Hakbang 1 ay maaaring magamit para sa nais na pag-convert

Hakbang 6: AMI hanggang RZ sa GreenPAK

Sa Larawan 10 ipinakita ang disenyo ng GreenPAK para sa AMI sa RZ na conversion. Ang GreenPAK CMIC na naka-configure sa isang paraan kasama ang op-amp at diode ay maaaring magamit upang makuha ang kinakailangang output.

Hakbang 7: NRZ (L) hanggang sa Split-phase Manchester sa GreenPAK

Sa Larawan 11 isang NXOR gate ang nagtatrabaho sa disenyo ng GreenPAK upang makuha ang NRZ (L) sa Split-phase Manchester conversion.

Hakbang 8: Split-phase Manchester hanggang Split-phase Mark Code sa GreenPAK

Sa Larawan 12 ang disenyo ng GreenPAK para sa Split-phase Manchester hanggang Split-phase Mark code ay ibinigay. Ang disenyo para sa conversion ay kumpleto at walang panlabas na sangkap ang kinakailangan para sa proseso ng conversion. Ang DLY blocks ay opsyonal para sa pag-alis ng mga glitches na nagmumula dahil sa mga error sa pag-synchronize sa pagitan ng mga signal ng pag-input at orasan.

Hakbang 9: Mga Resulta ng Pang-eksperimentong

Ang lahat ng ipinakitang disenyo ay nasubok para sa pag-verify. Ang mga resulta ay ibinibigay sa parehong pagkakasunud-sunod tulad ng dati.

Hakbang 10: NRZ (L) hanggang RZ

Ang mga pang-eksperimentong resulta para sa NRZ (L) sa RZ conversion ay ipinapakita sa Larawan 13. Ang NRZ (L) ay ipinapakita sa dilaw at ang RZ ay ipinapakita sa asul.

Hakbang 11: NRZ (L) hanggang RB

Ang mga pang-eksperimentong resulta para sa NRZ (L) sa RB conversion ay ibinibigay sa Larawan 14. Ang NRZ (L) ay ipinapakita sa pula at ang RB ay ipinapakita sa asul.

Hakbang 12: NRZ (L) sa AMI

Ipinapakita ng Larawan 15 ang mga pang-eksperimentong resulta para sa NRZ (L) sa pag-convert sa AMI. Ang NRZ (L) ay ipinapakita sa pula at ang AMI ay ipinapakita sa dilaw.

Hakbang 13: AMI hanggang RZ

Ipinapakita ng Larawan 16 ang mga pang-eksperimentong resulta para sa pag-convert ng AMI sa RZ. Ang AMI ay nahahati sa positibo at negatibong mga bahagi na ipinapakita sa dilaw at asul. Ang na-convert na signal ng output RZ ay ipinapakita sa pula.

Hakbang 14: NRZ (L) hanggang sa Split-phase Manchester

Ipinapakita ng Figure 17 ang mga pang-eksperimentong resulta para sa NRZ (L) patungo sa split-phase Manchester conversion. Ang NRZ (L) signal ay ipinapakita sa dilaw at ang na-convert na output Split-phase Manchester signal ay ipinapakita sa asul.

Hakbang 15: Split-phase Manchester hanggang Split-phase Mark Code

Ipinapakita ng Larawan 18 ang conversion mula sa Split-phase Manchester patungong Split-phase Mark code. Ang Manchester code ay ipinapakita sa dilaw habang ang Mark code ay ipinapakita sa asul.

Konklusyon

Ang mga line code ay bumubuo ng batayan ng maraming mga serial protocol ng komunikasyon na pangkalahatang ginagamit sa magkakaibang industriya. Ang conversion ng mga line code sa isang madali at murang paraan na hinahangad sa maraming mga application. Sa mga detalyeng Maaaring maituro na ito ay ibinigay para sa pag-convert ng maraming mga code ng linya na gumagamit ng DialG's SLG46537 kasama ang ilang mga pandagdag na panlabas na sangkap. Ang mga ipinakitang disenyo ay na-verify na, at napagpasyahan na ang pag-convert ng mga line code ay maaaring madaling gawin gamit ang mga CMIC ng Dialog.