DIY सीरियल लाइन कोडिंग कन्वर्टर्स: 15 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

सीरियल डेटा संचार कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में सर्वव्यापी हो गया है, और किसी भी सीरियल डेटा संचार इंटरफ़ेस को डिज़ाइन करने के लिए कई दृष्टिकोण मौजूद हैं। मानक प्रोटोकॉल यानी UART, I2C या SPI में से किसी एक को नियोजित करना सुविधाजनक है। इसके अलावा, CAN, LIN, Mil-1553, ईथरनेट या MIPI जैसे अधिक समर्पित अनुप्रयोगों के लिए कई अन्य प्रोटोकॉल मौजूद हैं। सीरियल डेटा को संभालने का एक अन्य विकल्प अनुकूलित प्रोटोकॉल का उपयोग करना है। ये प्रोटोकॉल आमतौर पर लाइन कोड पर आधारित होते हैं। लाइन एन्कोडिंग के सबसे सामान्य प्रकार NRZ, मैनचेस्टर कोड, AMI आदि हैं। [मैनचेस्टर और NRZ-एन्कोडेड सिग्नल का कॉन्फ़िगर करने योग्य प्रोटोकॉल डिकोडिंग, Teledyne Lecroy Whitepape]।

विशिष्ट सीरियल प्रोटोकॉल के उदाहरणों में बिल्डिंग लाइटिंग के नियंत्रण के लिए DALI और PSI5 शामिल हैं, जिसका उपयोग ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में सेंसर को नियंत्रकों से जोड़ने के लिए किया जाता है। ये दोनों उदाहरण मैनचेस्टर एन्कोडिंग पर आधारित हैं। इसी तरह, SENT प्रोटोकॉल का उपयोग ऑटोमोटिव सेंसर-टू-कंट्रोलर लिंक के लिए किया जाता है, और CAN बस आमतौर पर माइक्रोकंट्रोलर और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में अन्य उपकरणों के बीच संचार को सक्षम करने के लिए NRZ एन्कोडिंग पर आधारित होती है। इसके अलावा, मैनचेस्टर और एनआरजेड योजनाओं का उपयोग करके कई अन्य जटिल और विशिष्ट प्रोटोकॉल तैयार किए गए हैं और बनाए जा रहे हैं।

प्रत्येक लाइन कोड की अपनी खूबियां होती हैं। उदाहरण के लिए, एक केबल के साथ एक बाइनरी सिग्नल के प्रसारण की प्रक्रिया में, विकृति उत्पन्न हो सकती है जिसे एएमआई कोड [पेट्रोवा, पेशा डी।, और बोयन डी। कारापेनेव का उपयोग करके काफी कम किया जा सकता है। "बाइनरी कोड कन्वर्टर्स का संश्लेषण और अनुकरण।" आधुनिक उपग्रह, केबल और प्रसारण सेवा में दूरसंचार, 2003। TELSIKS 2003। 6 वां अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन। वॉल्यूम। 2. आईईईई, 2003]। इसके अलावा, एएमआई सिग्नल की बैंडविड्थ समकक्ष आरजेड प्रारूप से कम है। इसी तरह, मैनचेस्टर कोड में कुछ कमियां नहीं हैं जो NRZ कोड में निहित हैं। उदाहरण के लिए, एक सीरियल लाइन पर मैनचेस्टर कोड का उपयोग डीसी घटकों को हटा देता है, घड़ी की वसूली प्रदान करता है, और तुलनात्मक रूप से उच्च स्तर की शोर प्रतिरक्षा प्रदान करता है [Hd-6409 रेनेसस डेटाशीट]।

इसलिए, मानक लाइन कोड रूपांतरण की उपयोगिता स्पष्ट है। कई अनुप्रयोगों में जहां लाइन कोड प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से उपयोग किए जाते हैं, बाइनरी कोड का रूपांतरण आवश्यक है।

इस निर्देश में, हम प्रस्तुत करते हैं कि कम लागत वाले डायलॉग SLG46537 CMIC का उपयोग करके कई लाइन कोडिंग कन्वर्टर्स को कैसे महसूस किया जाए।

नीचे हमने आवश्यक चरणों का वर्णन किया है यह समझने के लिए कि सीरियल लाइन कोडिंग कन्वर्टर्स बनाने के लिए ग्रीनपैक चिप को कैसे प्रोग्राम किया गया है। हालाँकि, यदि आप केवल प्रोग्रामिंग का परिणाम प्राप्त करना चाहते हैं, तो पहले से पूर्ण की गई ग्रीनपैक डिज़ाइन फ़ाइल को देखने के लिए ग्रीनपैक सॉफ़्टवेयर डाउनलोड करें। ग्रीनपैक डेवलपमेंट किट को अपने कंप्यूटर में प्लग करें और सीरियल लाइन कोडिंग कन्वर्टर्स के लिए कस्टम IC बनाने के लिए प्रोग्राम को हिट करें।

चरण 1: रूपांतरण डिजाइन

इस निर्देश में निम्नलिखित लाइन कोड कन्वर्टर्स का डिज़ाइन प्रदान किया गया है:

NRZ(L) से RZ

NRZ(L) से RZ में रूपांतरण सरल है और इसे सिंगल AND गेट के उपयोग से प्राप्त किया जा सकता है। चित्र 1 इस रूपांतरण के लिए डिज़ाइन दिखाता है।

NRZ(L) से RB

NRZ(L) को RB में बदलने के लिए, हमें तीन तर्क स्तरों (-1, 0, +1) को प्राप्त करने की आवश्यकता है। इस उद्देश्य के लिए, हम 5 वी, 0 वी, और -5 वी से द्विध्रुवीय स्विचिंग प्रदान करने के लिए 4066 (क्वाड-द्विपक्षीय एनालॉग स्विच) नियोजित करते हैं। डिजिटल तर्क का उपयोग 4066 सक्षम इनपुट के चयन द्वारा तीन तर्क स्तरों के स्विचिंग को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। 1E, 2E और 3E [पेट्रोवा, पेशा डी।, और बोयन डी। कारापेनेव। "बाइनरी कोड कन्वर्टर्स का संश्लेषण और अनुकरण।" आधुनिक उपग्रह, केबल और प्रसारण सेवा में दूरसंचार, 2003। TELSIKS 2003। 6 वां अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन। वॉल्यूम। 2. आईईईई, 2003]।

तर्क नियंत्रण निम्नानुसार कार्यान्वित किया जाता है:

Q1= सिग्नल और Clk

Q2 = क्लक'

Q3= क्लर्क और सिग्नल'

समग्र रूपांतरण योजनाबद्ध चित्र 2 में दिखाया गया है।

NRZ(L) से AMI

एनआरजेड (एल) से एएमआई रूपांतरण भी 4066 आईसी को नियोजित करता है क्योंकि एएमआई कोड में 3 तर्क स्तर होते हैं। तर्क नियंत्रण योजना को तालिका 1 में संक्षेपित किया गया है जो चित्र 3 में दिखाए गए समग्र रूपांतरण योजना के अनुरूप है।

तर्क योजना को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

Q1 = (सिग्नल और Clk) और Q

Q2 = (सिग्नल और Clk)'

Q3 = (सिग्नल और Clk) और Q'

जहाँ Q निम्नलिखित संक्रमणकालीन संबंधों के साथ D-Flip फ्लॉप का आउटपुट है:

Qnext = सिग्नल और Qprev' + सिग्नल' और Qprev

● एएमआई से आरजेड

एएमआई से आरजेड रूपांतरण के लिए इनपुट सिग्नल को सकारात्मक और नकारात्मक भागों में विभाजित करने के लिए दो डायोड का उपयोग किया जाता है। सिग्नल के अलग किए गए नकारात्मक हिस्से को पलटने के लिए एक इनवर्टिंग ऑप-एम्प (या एक ट्रांजिस्टर-आधारित लॉजिक सर्किट) को नियोजित किया जा सकता है। अंत में, यह उलटा संकेत आरजेड प्रारूप में वांछित आउटपुट सिग्नल प्राप्त करने के लिए सकारात्मक सिग्नल के साथ एक या गेट को पास किया जाता है जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है।

NRZ(L) से स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर

एनआरजेड (एल) से स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर में रूपांतरण सीधा है जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है। क्लॉक सिग्नल के साथ इनपुट सिग्नल आउटपुट सिग्नल प्राप्त करने के लिए एक एनएक्सओआर गेट को पास किया जाता है (जी। ई। थॉमस के सम्मेलन के अनुसार)। मैनचेस्टर कोड प्राप्त करने के लिए एक XOR गेट का भी उपयोग किया जा सकता है (IEEE 802.3 सम्मेलन के अनुसार) [https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code]।

स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर टू स्प्लिट-फेज मार्क कोड

स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर से स्प्लिट-फेज मार्क कोड में रूपांतरण चित्र 6 में दिखाया गया है। इनपुट और क्लॉक सिग्नल को डी-फ्लिप फ्लॉप को देखने के लिए AND गेट के माध्यम से पारित किया जाता है।

डी-फ्लिप निम्नलिखित समीकरण द्वारा नियंत्रित होता है:

क्यूनेक्स्ट = क्यू'

आउटपुट सिग्नल निम्नानुसार प्राप्त किया जाता है:

आउटपुट = क्लर्क और क्यू + क्लर्क 'क्यू'

● अधिक लाइन कोड रूपांतरण

उपरोक्त रूपांतरणों का उपयोग करके कोई भी आसानी से अधिक लाइन कोड के लिए डिज़ाइन प्राप्त कर सकता है। उदाहरण के लिए, एनआरजेड (एल) से स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर कोड रूपांतरण और स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर कोड टू स्प्लिट-फेज मार्क कोड रूपांतरण को सीधे एनआरजेड (एल) से स्प्लिट-फेज मार्क कोड प्राप्त करने के लिए जोड़ा जा सकता है।

चरण 2: ग्रीनपैक डिजाइन

ऊपर दिखाई गई रूपांतरण योजनाओं को कुछ सहायक बाहरी घटकों के साथ ग्रीनपैक™ डिज़ाइनर में आसानी से लागू किया जा सकता है। SLG46537 दिए गए डिज़ाइनों को पूरा करने के लिए पर्याप्त संसाधन प्रदान करता है। ग्रीनपाक रूपांतरण डिजाइन पहले की तरह उसी क्रम में प्रदान किए जाते हैं।

चरण 3: ग्रीनपाक में एनआरजेड (एल) से आरजेड तक

चित्र 7 में NRZ(L) से RZ के लिए ग्रीनपैक डिज़ाइन चरण 1 में दिखाए गए के समान है, सिवाय इसके कि इसमें एक DLY ब्लॉक जोड़ा गया है। यह ब्लॉक वैकल्पिक है लेकिन घड़ी और इनपुट संकेतों के बीच सिंक्रनाइज़ेशन त्रुटियों के लिए डी-ग्लिचिंग प्रदान करता है।

चरण 4: ग्रीनपाक में NRZ(L) से RB तक

एनआरजेड (एल) से आरबी के लिए ग्रीनपैक डिजाइन चित्र 8 में दिखाया गया है। यह आंकड़ा दिखाता है कि चरण 1 में दिए गए इच्छित डिजाइन को प्राप्त करने के लिए सीएमआईसी में तर्क घटकों को कैसे जोड़ा जाए।

चरण 5: ग्रीनपाक में एनआरजेड (एल) से एएमआई तक

चित्र 9 दिखाता है कि एनआरजेड (एल) से एएमआई में रूपांतरण के लिए ग्रीनपैक सीएमआईसी को कैसे कॉन्फ़िगर किया जाए। चरण 1 में दिए गए सहायक बाहरी घटकों के साथ इस योजनाबद्ध का उपयोग वांछित रूपांतरण के लिए किया जा सकता है

चरण 6: ग्रीनपाक में एएमआई से आरजेड तक

चित्र 10 में एएमआई से आरजेड रूपांतरण के लिए ग्रीनपैक डिजाइन दिखाया गया है। ग्रीनपाक सीएमआईसी को इस तरह से कॉन्फ़िगर किया गया है जिसमें ऑप-एम्प और डायोड के साथ आवश्यक आउटपुट प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

चरण 7: NRZ(L) से GreenPAK. में स्प्लिट-चरण मैनचेस्टर तक

चित्रा 11 में एनआरजेड (एल) को स्प्लिट-चरण मैनचेस्टर रूपांतरण प्राप्त करने के लिए ग्रीनपैक डिजाइन में एक एनएक्सओआर गेट कार्यरत है।

चरण 8: स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर से ग्रीनपाक में स्प्लिट-फेज मार्क कोड

चित्र 12 में स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर से स्प्लिट-फेज मार्क कोड के लिए ग्रीनपैक डिजाइन दिया गया है। रूपांतरण के लिए डिज़ाइन पूर्ण है और रूपांतरण प्रक्रिया के लिए किसी बाहरी घटक की आवश्यकता नहीं है। इनपुट और क्लॉक सिग्नल के बीच सिंक्रोनाइज़ेशन त्रुटियों के कारण उत्पन्न होने वाली गड़बड़ियों को दूर करने के लिए DLY ब्लॉक वैकल्पिक हैं।

चरण 9: प्रायोगिक परिणाम

प्रस्तुत किए गए सभी डिजाइनों का सत्यापन के लिए परीक्षण किया गया। परिणाम पहले की तरह ही क्रम में प्रदान किए जाते हैं।

चरण 10: NRZ(L) से RZ

NRZ(L) से RZ रूपांतरण के प्रयोगात्मक परिणाम चित्र 13 में दिखाए गए हैं। NRZ(L) को पीले रंग में और RZ को नीले रंग में दिखाया गया है।

चरण 11: NRZ(L) से RB

एनआरजेड (एल) से आरबी रूपांतरण के प्रयोगात्मक परिणाम चित्र 14 में दिए गए हैं। एनआरजेड (एल) लाल रंग में दिखाया गया है और आरबी नीले रंग में दिखाया गया है।

चरण 12: NRZ(L) से AMI

चित्र 15 NRZ (L) से AMI रूपांतरण के लिए प्रयोगात्मक परिणाम दिखाता है। NRZ(L) को लाल रंग में और AMI को पीले रंग में दिखाया गया है।

चरण 13: एएमआई से आरजेड

चित्रा 16 एएमआई से आरजेड रूपांतरण के लिए प्रयोगात्मक परिणाम दिखाता है। एएमआई को पीले और नीले रंग में दिखाए गए सकारात्मक और नकारात्मक भागों में विभाजित किया गया है। परिवर्तित आउटपुट RZ सिग्नल लाल रंग में दिखाया गया है।

चरण 14: NRZ(L) से स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर

चित्रा 17 एनआरजेड (एल) से स्प्लिट-चरण मैनचेस्टर रूपांतरण के लिए प्रयोगात्मक परिणाम दिखाता है। एनआरजेड (एल) सिग्नल पीले रंग में दिखाया गया है और परिवर्तित आउटपुट स्प्लिट-चरण मैनचेस्टर सिग्नल नीले रंग में दिखाया गया है।

चरण 15: स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर टू स्प्लिट-फेज मार्क कोड

चित्र 18 स्प्लिट-फेज मैनचेस्टर से स्प्लिट-फेज मार्क कोड में रूपांतरण को दर्शाता है। मैनचेस्टर कोड पीले रंग में दिखाया गया है जबकि मार्क कोड नीले रंग में दिखाया गया है।

निष्कर्ष

लाइन कोड कई सीरियल संचार प्रोटोकॉल का आधार बनाते हैं जो कि विविध उद्योगों में सार्वभौमिक रूप से उपयोग किए जाते हैं। कई अनुप्रयोगों में मांगे जाने वाले आसान और कम लागत वाले लाइन कोड का रूपांतरण। इसमें कुछ सहायक बाहरी घटकों के साथ डायलॉग के SLG46537 का उपयोग करके कई लाइन कोड के रूपांतरण के लिए निर्देश योग्य विवरण प्रदान किए गए हैं। प्रस्तुत डिजाइनों को सत्यापित किया गया है, और यह निष्कर्ष निकाला गया है कि डायलॉग के सीएमआईसी का उपयोग करके लाइन कोड का रूपांतरण आसानी से किया जा सकता है।