DIY цуваа шугамын кодчилол хувиргагч: 15 алхам

2025 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2025-01-23 15:00

Цуваа өгөгдөл дамжуулах нь үйлдвэрлэлийн олон салбарт түгээмэл хэрэглэгддэг болсон бөгөөд цуваа өгөгдөл дамжуулах интерфэйсийг зохион бүтээх хэд хэдэн хандлага байдаг. UART, I2C эсвэл SPI гэсэн стандарт протоколуудын аль нэгийг ашиглах нь тохиромжтой. Нэмж дурдахад CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet эсвэл MIPI гэх мэт тусгай зориулалтын програмуудад зориулсан өөр хэд хэдэн протокол байдаг. Цуваа өгөгдлийг удирдах өөр нэг сонголт бол өөрчилсөн протокол ашиглах явдал юм. Эдгээр протоколууд нь ихэвчлэн шугамын код дээр суурилдаг. Шугаман кодчиллын хамгийн түгээмэл төрөл бол NRZ, Манчестерийн код, AMI гэх мэт [Манчестер ба NRZ-кодлогдсон дохионуудын тохируулагдах протоколыг тайлах, Teledyne Lecroy Whitepape] юм.

Тусгай цуваа протоколуудын жишээнд барилгын гэрэлтүүлгийг хянах DALI, автомашины хэрэглээнд мэдрэгчийг хянагчтай холбоход ашигладаг PSI5 орно. Эдгээр хоёр жишээ хоёулаа Манчестерийн кодчилолд суурилсан болно. Үүнтэй адилаар SENT протоколыг автомашины мэдрэгч-хянагчийн холболтод ашигладаг бөгөөд автомашины хэрэглээний микроконтроллер болон бусад төхөөрөмжүүдийн хоорондын холболтыг идэвхжүүлэхэд ихэвчлэн ашигладаг CAN автобус нь NRZ кодчилол дээр суурилдаг. Нэмж дурдахад Манчестер ба NRZ схемийг ашиглан бусад олон нарийн төвөгтэй, тусгай протоколуудыг боловсруулж, боловсруулж байна.

Шугаман код бүр өөрийн гэсэн давуу талтай байдаг. Кабелийн дагуу хоёртын дохиог дамжуулах явцад AMI кодыг ашиглан мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой гажуудал үүсч болно [Петрова, Пеша Д., Боян Д. Карапенев. "Хоёртын код хөрвүүлэгчдийн синтез ба симуляци." Орчин үеийн хиймэл дагуул, кабель, өргөн нэвтрүүлгийн үйлчилгээний харилцаа холбоо, 2003. TELSIKS 2003. 6 -р олон улсын бага хурал. Боть 2. IEEE, 2003]. Нэмж дурдахад AMI дохионы зурвасын өргөн нь RZ форматтай харьцуулахад доогуур байна. Үүний нэгэн адил Манчестерийн код нь NRZ кодын онцлог шинж чанартай зарим дутагдалтай байдаггүй. Жишээлбэл, Манчестерийн кодыг цуваа шугам дээр ашиглах нь DC бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг устгаж, цагийг сэргээж, дуу чимээний дархлааг харьцангуй өндөр түвшинд хангадаг [Hd-6409 Renesas мэдээллийн хуудас].

Тиймээс стандарт кодын хөрвүүлэлтийн ашиг тус нь тодорхой байна. Шугаман кодыг шууд болон шууд бус байдлаар ашигладаг олон програмын хувьд хоёртын кодыг хөрвүүлэх шаардлагатай байдаг.

Энэхүү гарын авлагад бид хямд өртөгтэй Dialog SLG46537 CMIC ашиглан олон мөр кодлох хөрвүүлэгчийг хэрхэн хэрэгжүүлэх талаар танилцуулж байна.

Доор бид GreenPAK чипийг цуваа шугамын кодчилох хөрвүүлэгчийг хэрхэн програмчлах талаар ойлгох шаардлагатай алхамуудыг тайлбарласан болно. Гэсэн хэдий ч хэрэв та програмчлалын үр дүнг авахыг хүсч байвал GreenPAK програмыг татаж аваад аль хэдийн дууссан GreenPAK дизайны файлыг үзнэ үү. GreenPAK Development Kit -ийг компьютер дээрээ залгаж, цуваа шугамын кодчиллын хөрвүүлэгчдэд зориулсан тусгай IC үүсгэхийн тулд програмыг дарна уу.

Алхам 1: Хөрвүүлэх загвар

Дараах мөрийн код хөрвүүлэгчийн загварыг энэхүү зааварт оруулсан болно.

● NRZ (L) - RZ

NRZ (L) -ээс RZ руу хөрвүүлэх нь энгийн бөгөөд нэг AND хаалгыг ашиглан үүнийг хийх боломжтой. Зураг 1 -т энэхүү хөрвүүлэлтийн загварыг харуулав.

● NRZ (L) - RB

NRZ (L) -ийг RB болгон хөрвүүлэхийн тулд бид гурван логик түвшинд хүрэх ёстой (-1, 0, +1). Энэ зорилгоор бид 4066 (дөрвөн талт хоёр талт аналог унтраалга) ашиглан 5 В, 0 В, -5 В -оос хоёр туйлт сэлгэн залгалтыг хангахын тулд дижитал логикийг ашиглан 4066 идэвхжүүлэх оролтыг сонгох замаар гурван логик түвшний шилжүүлэлтийг хянадаг. 1Е, 2Е ба 3Е [Петрова, Пеша Д., Боян Д. Карапенев. "Хоёртын код хөрвүүлэгчдийн синтез ба симуляци." Орчин үеийн хиймэл дагуул, кабель, өргөн нэвтрүүлгийн үйлчилгээний харилцаа холбоо, 2003. TELSIKS 2003. 6 -р олон улсын бага хурал. Боть 2. IEEE, 2003].

Логик хяналтыг дараах байдлаар хэрэгжүүлнэ.

Q1 = Signal & Clk

Q2 = Clk '

Q3 = Clk & Signal '

Хувиргах ерөнхий схемийг Зураг 2 -т үзүүлэв.

● AMR руу NRZ (L)

AMI код нь 3 логик түвшинтэй тул NRZ (L) -ээс AMI рүү хөрвүүлэхэд 4066 IC ашигладаг. Логик хяналтын схемийг Зураг 3 -т үзүүлсэн хөрвүүлэх ерөнхий схемд харгалзах Хүснэгт 1 -д нэгтгэн харуулав.

Логик схемийг дараах байдлаар бичиж болно.

Q1 = (Signal & Clk) & Q

Q2 = (Дохио ба дарах) '

Q3 = (Signal & Clk) & Q '

Энд Q нь дараах шилжилтийн хамааралтай D-Flip флопын гаралт юм.

Qnext = Signal & Qprev ' + Signal' & Qprev

● AMI -ээс RZ хүртэл

AMI -ээс RZ -ийг хөрвүүлэхийн тулд оролтын дохиог эерэг ба сөрөг хэсэгт хуваахын тулд хоёр диодыг ашигладаг. Дохионы салсан сөрөг хэсгийг эргүүлэхийн тулд урвуу ороомог (эсвэл транзистор дээр суурилсан логик хэлхээг) ашиглаж болно. Эцэст нь энэхүү урвуу дохиог эерэг дохионы хамт OR хаалга руу дамжуулж 4 -р зурагт үзүүлсэн шиг хүссэн гаралтын дохиог RZ форматаар авна.

● NRZ (L) хуваах үе шаттай Манчестер руу

NRZ (L) -ээс хуваах фазын Манчестер руу хөрвүүлэх нь Зураг 5-т үзүүлсэн шиг хялбар байдаг. Оролтын дохиог цагийн дохионы хамт NXOR хаалга руу дамжуулж гаралтын дохиог авдаг (G. E. Thomas-ийн конвенцийн дагуу). Манчестерийн кодыг авахын тулд XOR хаалгыг ашиглаж болно (IEEE 802.3 конвенцийн дагуу) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Split-фазын Манчестераас Split-фазын Марк код руу

Манчестераас Split-фазын Марк код руу хөрвүүлэлтийг Зураг 6-д үзүүлэв. Оролт ба цагийн дохиог AND хаалгаар дамжуулж D-flip flop-ийг цаг болгоно.

D-flip-ийг дараахь тэгшитгэлээр удирдана.

Qnext = Q '

Гаралтын дохиог дараах байдлаар авна.

Гаралт = Clk & Q + Clk 'Q'

● Илүү олон тооны кодын хөрвүүлэлт

Дээрх хөрвүүлэлтийг ашиглан илүү олон шугамын кодын загварыг хялбархан олж авах боломжтой. Жишээлбэл, NRZ (L) -аас Манчестерийн хуваах фазын кодыг хөрвүүлэх, хуваах фазын Манчестерийн кодыг хуваах үе шаттай тэмдэглэх кодыг нэгтгэн NRZ (L) -ээс хуваах фазын тэмдэгт кодыг шууд авах боломжтой.

Алхам 2: GreenPAK дизайн

Дээр үзүүлсэн хөрвүүлэх схемийг GreenPAK ™ дизайнерын гадна зарим туслах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хамт хялбархан хэрэгжүүлэх боломжтой. SLG46537 нь өгөгдсөн загварыг хэрэгжүүлэх хангалттай эх үүсвэрийг өгдөг. GreenPAK -ийн хөрвүүлэлтийн загварыг өмнөх дарааллаар өгсөн болно.

Алхам 3: GreenPAK дахь NRZ (L) - RZ

Зураг 7 -д NRZ (L) -ээс RZ -д зориулсан GreenPAK -ийн дизайн нь 1 -р алхамд үзүүлсэнтэй төстэй бөгөөд зөвхөн нэг DLY блок нэмэгдсэн болно. Энэ блок нь заавал биш боловч цаг ба оролтын дохионы хоорондох синхрончлолын алдааг арилгах боломжийг олгодог.

Алхам 4: GreenPAK дахь NRZ (L) -ээс RB руу

NRZ (L) - RB -ийн GreenPAK загварыг Зураг 8 -д үзүүлэв. Зураг дээр 1 -р алхамд өгөгдсөн төлөвлөлтийг хэрэгжүүлэхийн тулд CMIC -ийн логик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэрхэн холбохыг харуулав.

Алхам 5: GreenPAK дахь AMI рүү NRZ (L)

Зураг 9 -д GreenPAK CMIC -ийг NRZ (L) -ээс AMI рүү хөрвүүлэхийн тулд хэрхэн тохируулахыг харуулав. Энэхүү схемийг 1 -р алхамд өгсөн туслах гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хамт хүссэн хөрвүүлэлтэд ашиглаж болно

Алхам 6: GreenPAK дахь AMI -ээс RZ руу

Зураг 10 -д AMI -ээс RZ -ийг хөрвүүлэх GreenPAK загварыг үзүүлэв. Шаардлагатай гаралтыг авахын тулд op-amp болон диодын хамт ийм байдлаар тохируулсан GreenPAK CMIC-ийг ашиглаж болно.

Алхам 7: NRZ (L) GreenPAK дахь хуваах фазын Манчестер руу

Зураг 11-д GreenPAK загварт NXOR хаалга ашиглагдаж, NRZ (L) -аас Манчестерийн хуваах фаз руу хөрвүүлэх боломжтой болно.

Алхам 8: Манчестераас хуваах үе шатыг GreenPAK-д хуваах үе шаттай Марк код руу шилжүүлэх

Зураг 12-д Манчестераас хуваах фазын Марк кодыг хуваах GreenPAK загварыг өгсөн болно. Хөрвүүлэлтийн дизайн бүрэн хийгдсэн бөгөөд хөрвүүлэх процесст гадны бүрэлдэхүүн шаардлагагүй болно. DLY блокууд нь оролт ба цагийн дохионы хоорондох синхрончлолын алдаанаас болж үүссэн алдааг арилгахад зориулагдсан болно.

Алхам 9: Туршилтын үр дүн

Үзүүлсэн бүх загварыг шалгахын тулд туршиж үзсэн. Үр дүнг өмнөх дарааллаар өгсөн болно.

Алхам 10: NRZ (L) - RZ

NRZ (L) ба RZ хөрвүүлэх туршилтын үр дүнг Зураг 13 -т үзүүлэв. NRZ (L) -ийг шар, RZ -ийг цэнхэр өнгөөр харуулав.

Алхам 11: NRZ (L) - RB

NRZ (L) -ээс RB руу хөрвүүлэх туршилтын үр дүнг Зураг 14 -т үзүүлэв. NRZ (L) -ийг улаан, RB -ийг цэнхэр өнгөөр харуулав.

Алхам 12: NRZ (L) -ээс AMI рүү

Зураг 15 -т NRZ (L) -ээс AMI рүү хөрвүүлэх туршилтын үр дүнг харуулав. NRZ (L) улаан, AMI шар өнгөөр харагдана.

Алхам 13: AMI -ээс RZ хүртэл

Зураг 16 -д AMI -ээс RZ руу хөрвүүлэх туршилтын үр дүнг харуулав. AMI нь эерэг ба сөрөг хэсгүүдэд хуваагдаж, шар, цэнхэр өнгөөр харуулав. Хөрвүүлсэн гаралтын RZ дохиог улаанаар харуулав.

Алхам 14: NRZ (L) хуваах үе шаттай Манчестер руу

Зураг 17-д NRZ (L) -аас Манчестерыг хуваах фазын туршилтын үр дүнг харуулав. NRZ (L) дохиог шараар, хөрвүүлсэн гаралтын хуваах фазын Манчестерийн дохиог хөх өнгөөр харуулав.

Алхам 15: Манчестераас хуваах үе шат руу хуваах үе шаттай Марк код

Зураг 18-д Манчестер хуваах үе шатыг хуваах фазын Марк код руу хөрвүүлэлтийг харуулав. Манчестерийн кодыг шар, Маркийн кодыг цэнхэр өнгөөр харуулав.

Дүгнэлт

Шугаман кодууд нь янз бүрийн салбарт түгээмэл хэрэглэгддэг хэд хэдэн цуваа холбооны протоколуудын үндэс суурь болдог. Шугаман кодыг олон програмаас хялбар, хямд аргаар хөрвүүлэх. Энэхүү гарын авлагад Dialog -ийн SLG46537 ашиглан хэд хэдэн шугамын кодыг хөрвүүлэх зарим нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг оруулсан болно. Үзүүлсэн загваруудыг баталгаажуулсан бөгөөд шугамын кодыг Dialog -ийн CMIC -ийг ашиглан хялбархан хөрвүүлэх боломжтой гэж дүгнэв.