Pengonversi Pengodean Garis Serial DIY: 15 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Komunikasi data serial telah ada di mana-mana di banyak aplikasi industri, dan ada beberapa pendekatan untuk merancang antarmuka komunikasi data serial apa pun. Lebih mudah untuk menggunakan salah satu protokol standar yaitu UART, I2C atau SPI. Selain itu, ada beberapa protokol lain untuk aplikasi yang lebih berdedikasi seperti CAN, LIN, Mil-1553, Ethernet atau MIPI. Pilihan lain untuk menangani data serial adalah dengan menggunakan protokol yang disesuaikan. Protokol ini biasanya didasarkan pada kode baris. Jenis pengkodean baris yang paling umum adalah NRZ, kode Manchester, AMI dll. [Configurable Protocol Decoding of Manchester and NRZ-Encoded Signals, Teledyne Lecroy Whitepape].

Contoh protokol serial khusus termasuk DALI untuk kontrol pencahayaan gedung, dan PSI5 yang digunakan untuk menghubungkan sensor ke pengontrol dalam aplikasi otomotif. Kedua contoh ini didasarkan pada pengkodean Manchester. Demikian pula, protokol SENT digunakan untuk tautan sensor-ke-pengontrol otomotif, dan bus CAN yang biasa digunakan untuk mengaktifkan komunikasi antara mikrokontroler dan perangkat lain dalam aplikasi otomotif didasarkan pada pengkodean NRZ. Selain itu, banyak protokol kompleks dan khusus lainnya telah dan sedang dirancang menggunakan skema Manchester dan NRZ.

Setiap kode baris memiliki kelebihannya sendiri. Dalam proses transmisi sinyal biner di sepanjang kabel, misalnya, distorsi dapat muncul yang dapat dikurangi secara signifikan dengan menggunakan kode AMI [Petrova, Pesha D., dan Boyan D. Karapenev. "Sintesis dan simulasi konverter kode biner." Telekomunikasi dalam Layanan Satelit, Kabel dan Penyiaran Modern, 2003. TELSIKS 2003. Konferensi Internasional ke-6 pada. Jil. 2. IEEE, 2003]. Selain itu, bandwidth sinyal AMI lebih rendah dari format RZ yang setara. Demikian juga, kode Manchester tidak memiliki beberapa kekurangan yang melekat pada kode NRZ. Misalnya, penggunaan kode Manchester pada saluran serial menghilangkan komponen DC, menyediakan pemulihan jam, dan memberikan tingkat kekebalan kebisingan yang relatif tinggi [Lembar Data Renesas Hd-6409].

Oleh karena itu, kegunaan konversi kode baris standar sudah jelas. Dalam banyak aplikasi di mana kode baris digunakan secara langsung atau tidak langsung, konversi kode biner diperlukan.

Dalam Instruksi ini, kami menyajikan cara mewujudkan konverter pengkodean beberapa baris menggunakan Dialog SLG46537 CMIC berbiaya rendah.

Di bawah ini kami menjelaskan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana chip GreenPAK telah diprogram untuk membuat konverter pengkodean baris serial. Namun, jika Anda hanya ingin mendapatkan hasil pemrograman, unduh perangkat lunak GreenPAK untuk melihat File Desain GreenPAK yang sudah selesai. Pasang GreenPAK Development Kit ke komputer Anda dan tekan program untuk membuat IC khusus untuk konverter pengkodean baris serial.

Langkah 1: Desain Konversi

Desain konverter kode baris berikut disediakan dalam Instruksi ini:

● NRZ(L) ke RZ

Konversi dari NRZ(L) ke RZ sederhana dan dapat dicapai dengan menggunakan gerbang AND tunggal. Gambar 1 menunjukkan desain untuk konversi ini.

● NRZ(L) ke RB

Untuk konversi NRZ(L) ke RB, kita perlu mencapai tiga level logika (-1, 0, +1). Untuk tujuan ini, kami menggunakan 4066 (sakelar analog quad-bilateral) untuk menyediakan peralihan bipolar dari 5 V, 0 V, dan -5 V. Logika digital digunakan untuk mengontrol peralihan tiga level logika dengan memilih 4066 input yang diaktifkan 1E, 2E dan 3E [Petrova, Pesha D., dan Boyan D. Karapenev. "Sintesis dan simulasi konverter kode biner." Telekomunikasi dalam Layanan Satelit, Kabel dan Penyiaran Modern, 2003. TELSIKS 2003. Konferensi Internasional ke-6 pada. Jil. 2. IEEE, 2003].

Kontrol logika diimplementasikan sebagai berikut:

Q1= Sinyal & Clk

Q2= Clk'

Q3= Clk & Sinyal'

Skema konversi keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 2.

● NRZ(L) ke AMI

Konversi NRZ(L) ke AMI juga menggunakan IC 4066 karena kode AMI memiliki 3 level logika. Skema kontrol logika diringkas dalam Tabel 1 sesuai dengan skema konversi keseluruhan yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Skema logika dapat ditulis sebagai berikut:

Q1 = (Sinyal & Clk) & Q

Q2 = (Sinyal & Clk)'

Q3 = (Sinyal & Clk) & Q'

Dimana Q adalah output dari D-Flip flop dengan hubungan transisi sebagai berikut:

Qnext = Sinyal & Qprev' + Sinyal' & Qprev

● AMI ke RZ

Untuk konversi AMI ke RZ dua dioda digunakan untuk membagi sinyal input menjadi bagian positif dan negatif. Sebuah op-amp pembalik (atau rangkaian logika berbasis transistor) dapat digunakan untuk membalikkan bagian negatif yang terpisah dari sinyal. Akhirnya, sinyal terbalik ini dilewatkan ke gerbang OR bersama dengan sinyal positif untuk mendapatkan sinyal keluaran yang diinginkan dalam format RZ seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

● NRZ(L) ke Split-fase Manchester

Konversi dari NRZ(L) ke Split-fase Manchester sangat mudah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Sinyal input bersama dengan sinyal clock dilewatkan ke gerbang NXOR untuk mendapatkan sinyal output (menurut konvensi G. E. Thomas). Gerbang XOR juga dapat digunakan untuk mendapatkan kode Manchester (menurut konvensi IEEE 802.3) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code].

● Manchester fase-terpisah ke kode Mark fase-terpisah

Konversi dari Split-phase Manchester ke Split-phase kode Mark ditunjukkan pada Gambar 6. Input dan sinyal clock dilewatkan melalui gerbang AND ke clock D-flip flop.

D-flip diatur oleh persamaan berikut:

Qselanjutnya = Q'

Didapatkan sinyal keluaran sebagai berikut:

Output= Clk & Q + Clk' Q'

● Lebih Banyak Konversi Kode Baris

Dengan menggunakan konversi di atas, seseorang dapat dengan mudah mendapatkan desain untuk lebih banyak kode baris. Misalnya, konversi kode NRZ(L) ke Split-phase Manchester dan konversi kode Split-phase Manchester Code ke Split-phase Mark dapat digabungkan untuk langsung mendapatkan kode NRZ(L) ke Split-phase Mark.

Langkah 2: Desain GreenPAK

Skema konversi yang ditunjukkan di atas dapat dengan mudah diimplementasikan dalam perancang GreenPAK™ bersama dengan beberapa komponen eksternal tambahan. SLG46537 menyediakan sumber daya yang cukup untuk melaksanakan desain yang diberikan. Desain konversi GreenPAK disediakan dalam urutan yang sama seperti sebelumnya.

Langkah 3: NRZ(L) ke RZ di GreenPAK

Desain GreenPAK untuk NRZ(L) ke RZ pada Gambar 7 serupa dengan yang ditunjukkan pada Langkah 1 kecuali bahwa ada satu blok DLY yang ditambahkan. Blok ini opsional tetapi menyediakan de-glitching untuk kesalahan sinkronisasi antara jam dan sinyal input.

Langkah 4: NRZ(L) ke RB di GreenPAK

Desain GreenPAK untuk NRZ(L) ke RB ditunjukkan pada Gambar 8. Gambar tersebut menunjukkan bagaimana menghubungkan komponen logika dalam CMIC untuk mencapai desain yang dimaksudkan yang diberikan pada Langkah 1.

Langkah 5: NRZ(L) ke AMI di GreenPAK

Gambar 9 mengilustrasikan cara mengkonfigurasi CMIC GreenPAK untuk konversi dari NRZ(L) ke AMI. Skema ini bersama dengan komponen eksternal tambahan yang diberikan pada Langkah 1 dapat digunakan untuk konversi yang diinginkan

Langkah 6: AMI ke RZ di GreenPAK

Pada Gambar 10 desain GreenPAK untuk konversi AMI ke RZ ditampilkan. CMIC GreenPAK dikonfigurasi sedemikian rupa bersama dengan op-amp dan dioda dapat digunakan untuk mendapatkan output yang diperlukan.

Langkah 7: NRZ(L) ke Split-fase Manchester di GreenPAK

Pada Gambar 11 sebuah gerbang NXOR digunakan dalam desain GreenPAK untuk mendapatkan konversi NRZ(L) ke fase Split Manchester.

Langkah 8: Membagi-fase Manchester ke Kode Tanda Fase Terpisah di GreenPAK

Pada Gambar 12 desain GreenPAK untuk Split-fase Manchester ke Split-fase kode Mark diberikan. Desain untuk konversi selesai dan tidak ada komponen eksternal yang diperlukan untuk proses konversi. Blok DLY adalah opsional untuk menghilangkan gangguan yang timbul karena kesalahan sinkronisasi antara sinyal input dan clock.

Langkah 9: Hasil Eksperimental

Semua desain yang disajikan diuji untuk verifikasi. Hasilnya diberikan dalam urutan yang sama seperti sebelumnya.

Langkah 10: NRZ(L) ke RZ

Hasil eksperimen untuk konversi NRZ(L) ke RZ ditunjukkan pada Gambar 13. NRZ(L) ditunjukkan dengan warna kuning dan RZ ditunjukkan dengan warna biru.

Langkah 11: NRZ(L) ke RB

Hasil eksperimen untuk konversi NRZ(L) ke RB diberikan pada Gambar 14. NRZ(L) ditunjukkan dengan warna merah dan RB ditampilkan dengan warna biru.

Langkah 12: NRZ(L) ke AMI

Gambar 15 menunjukkan hasil eksperimen untuk konversi NRZ(L) ke AMI. NRZ(L) ditampilkan dalam warna merah dan AMI ditampilkan dengan warna kuning.

Langkah 13: AMI ke RZ

Gambar 16 menunjukkan hasil eksperimen untuk konversi AMI ke RZ. AMI dibagi menjadi bagian positif dan negatif yang ditunjukkan dengan warna kuning dan biru. Sinyal RZ keluaran yang dikonversi ditampilkan dalam warna merah.

Langkah 14: NRZ(L) ke Split-fase Manchester

Gambar 17 menunjukkan hasil eksperimen untuk konversi NRZ(L) ke fase Split Manchester. Sinyal NRZ(L) ditampilkan dengan warna kuning dan sinyal keluaran Manchester fase-terpisah yang dikonversi ditampilkan dengan warna biru.

Langkah 15: Membagi-fase Manchester ke Split-phase Mark Code

Gambar 18 menunjukkan konversi dari Split-phase Manchester ke Split-phase Mark kode. Kode Manchester ditampilkan dengan warna kuning sedangkan kode Mark ditampilkan dengan warna biru.

Kesimpulan

Kode baris membentuk dasar dari beberapa protokol komunikasi serial yang digunakan secara universal di berbagai industri. Konversi kode baris dengan cara yang mudah dan murah dicari di banyak aplikasi. Dalam detail yang dapat diinstruksikan ini disediakan untuk konversi beberapa kode baris menggunakan SLG46537 Dialog bersama dengan beberapa komponen eksternal tambahan. Desain yang disajikan telah diverifikasi, dan disimpulkan bahwa konversi kode baris dapat dilakukan dengan mudah menggunakan CMIC Dialog.