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  • 采用采用脉宽调制的串行码(红外),采用采用脉宽调制的串行码(红外),
  • 哈哈哈,经历了毕设与论文之后的博主...今天我们的目标是解决串行器 首先扰器的作用就是用来将有序数据流变成随机(无序)数据流。而且不是简单的无序,是要求扰之后的数据流是类白噪声数据流。而且扰...

     

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    哈哈哈,经历了毕设与论文之后的博主终于回来更博了。今天我们的目标是解决串行扰码器

    首先扰码器的作用就是用来将有序数据流变成随机(无序)数据流。而且不是简单的无序,是要求扰码之后的数据流是类白噪声数据流。而且扰码器扰码之后,解扰器要解的开,恢复得回去。这就需要我们常说的本原多项式了。这些都是原理性内容不再一一阐述了。

    如果要想做扰码器,首先要知道自己的扰码器最长周期是多少位的。例如在我们的工程中,由于扰码只是其中的一个部分,他需要承接上面发送数据的格式,这样一来,根据相关标准中指定的扰码多项式选择G(x) = 1 + x^{39} + x^{58}这样的一个扰码多项式。如果单纯的去做一个扰码器可以选择其他周期较短较简单的扰码多项式。

    确定扰码多项式之后,下一个工作就是设计。

    扰码的规则就是根据本原多项式系数为一的项的指数进行扰码。简单话说,扰码当前状态输出的扰码数值,是由当前状态和之前发送状态数值进行模二加法运算(异或)将结果输出。而具体是之前的那个状态呢?就是本院多项式中系数为一的项,如我们上面的例子中系数为1的项指数为39和58,那么我们就要将当前状态和前第39项与58项进行模二加法运算,算出来的值输出。示意图如下。

    有些小机灵鬼可能已经发现这个图不就是是个电路图吗?没错,它确实也是一个电路图。由于扰码器每一项输出都与之前的状态有关,我们使用移位寄存器逐项存储扰码后的数据值,对应本原多项式中的系数为1的项数值与输入数值进行模二运算输出为当前数据,并将它存储进移位寄存器中供后面扰码时使用。

    就这样串行扰码器就设计出来了,代码在我的下载中可以找到,点击个人空间后有资源列表,其中就有源码。

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  • 二进制码串行加法器分析 下面是状态转移图 在该状态图中,大圆圈里的0表示没有进位,1表示有进位。 当x1x2为00,01,10时,没有进位,从0到0,输出由加法法则确定; 当x1x2为11时,进位为1,所以从0到1,输出为0,...

    二进制码串行加法器分析
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    下面是状态转移图
    在这里插入图片描述
    在该状态图中,大圆圈里的0表示没有进位,1表示有进位。
    当x1x2为00,01,10时,没有进位,从0到0,输出由加法法则确定;
    当x1x2为11时,进位为1,所以从0到1,输出为0,所以为11/0,其他同理。
    在这里插入图片描述

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  • 串行编码技术的基本概念 作者:上海凯视力成信息科技有限公司 转载请注明出处  串行编码定义了由1和0组成的数据流以何种方式在发送通道上传输,有许多不同的通道编码标准存在,所有不同的编码方式都是为了适应串行...

    串行编码技术的基本概念

    作者:上海凯视力成信息科技有限公司

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            串行编码定义了由1和0组成的数据流以何种方式在发送通道上传输,有许多不同的通道编码标准存在,所有不同的编码方式都是为了适应串行信号的某些方面:DC分量、频谱分布、时钟恢复等,这些问题,通常是通道编码必须考虑的。

    1 NRZ

            最简单的编码就是这个NRZ,这是我们天天所见的:逻辑1被编码作为一个DC电平,逻辑0做为另一个DC电平。图14显示了一个NRZ的例子,图14也标示了与每一位相关联的时钟,其一个周期,被称作一个位单元。

    NRZ是简单的编码,一般用于设备内的信号传输,对于串行传输,它有许多缺点:

    (1)数据本身不携带时钟信息,因此不能自定时;此外,一个全是1或全是0的长串编码结果就是一个固定的电平,没有跳变。

    (2)它的DC分量随着数据流内容的变化而变化,低频内容往往占主导地位。

            由于这些原因,除了低速短距离通讯,比如SPI等 外,NRZ很少用于串行传输。



    2 NRZI

            NRZI(Non Return to Zero Inverse:非归零反相编码),NRZI码逻辑0维持电平不变,逻辑1产生一个跳变,图15显示了图14的数据是如何被编码为NRZI码的。限定最大0的数目,NRZI就可以实现自定时能力。比如,将全0的同步码反向,于是产生连续的跳变,这样便于PLL锁定。NRZI频谱依然有一个相对较高的低频分量,且它的直流分量也不是自由的。


    3 Bi-phase Mark

            Bi-phase Mark或曼彻斯特(Manchester)码对广播设备用户来说也是很著名的编码,它通常是与时间码相关联的通道编码方式,用位边界的跳变来表示位,而逻辑1在位周期中间点有附加的跳变。如图16所示。

            因为在每一位处都有跳变,所以,时钟信息能够直接从位流中分离出来,甚至不需要PLL。这意味着,信号能够在一个很宽传输速率范围里被编码。因为用跳变之间的间隔表示1或0,所以,信号恢复能够与波形的电平无关。


    4 Miller Coding

            Miller码或Modified Frequency Modulation(MFM),类似于Bi-phase Mark,每位产生一个跳变,1被编码为跳变发生在位周期中间,如果是连续的0,则在它们之间的位边界处产生一个跳变,而单个的0没有跳变产生,如10101这样的码在0位边界处没有跳变。图16显示了Miller码的例子,以及演变的Miller Squared码。

            Miller码是自定时的,且其频谱有一个相对较低的低频成分,然而它并不是DC free的,这可能会引起一些问题,特别是在记录或长电缆时,Miller Squared码(之所以这么称呼,市因为它是Miller码的一个修改,通过一个第二个完全独立的Miller)有一个附加的规则:发生在2个0之间的偶数1的跳变被省略,也就是说01110占有5个位周期,有3个跳变,011110占6个位周期,但是也有3个跳变。

    5 位映射

            这个方法是将输入的并行数据编码成有更多位的数,典型的如8/9编码:每个8bit的数由9bit的数来表示,一般通过一个查找表进行这种映射,如图17所示:


           这么做往往可以产生一个峰值频谱,然而低频分量通常会大大降低。

    6 Scrambled Codes(扰码)

            扰码是一种具有干扰的、随机的编码概念。干扰的目的是使原有的数据序列变得具有随机性。对那些本已具备随机性的数据使用扰码编码方式显然是没有意义的,但是对视频这样高度相关性的数据流却具有非常好的优点,因为在这种情况下,相对于其它编码方式,扰码能产生较好的频率分布。因为扰码的目的是使数据位流中的1和0的个数相等且分布具有随机性,这样也易于时钟的恢复。

            干扰可以是以一个字为基础,并行数据在串行化之前就进行干扰,也可以以位为基础(bit-by-bit)。CCIR-601记录仪按照预先定义的查找表来产生扰码,而下面描述的串行数字接口使用虚拟随机序列产生扰码。

            位干扰系统是基于PRBS(虚拟随机二进制序列:Pseudo-random Binary Sequence),它依次组合到要传输的数据中,PRBS序列可以通过一个带反馈的移位寄存器来产生。如图18所示,反馈信号能被一个加法器组合,实际上使用的是模2加(异或):0+0=0;1+0=1;1+1=0。


            显然进入0000,会出现死锁。所以4位移位寄存器有15个状态而不是16个状态,因为不允许出现0000这个状态。如图19a


            注意,序列是包含8个1和7个0的,换句话就是,发生器产生一个0或一个1,有较多或较少相等的可能。随着寄存器位数的增加,这种可能性趋向于一半。同样,产生器位数越多,序列变得越长,8bit产生器有255个状态,9bit有511个,如此等等。

            向前面解释的那样,PRBS组合发送数据使其随机化,图19b显示了这种情况。


            因为这样的随机信号被加到发送信号上,那么在接收端应该减掉,才可以恢复原先的数据,显然上面的方法存在很难解决的扰码产生器的同步问题。于是一种自同步扰码技术便应运而生,如图20所示,这里使用了9阶产生器。





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  • 同步串行与异步串行

    千次阅读 2015-02-04 15:38:43
    串行通信是微机接口的一个重要组成部分,有着极其广泛的应用。随着微机特别是单片机的发展,其应用已从单机逐渐转向多机或联网,而多机应用的关键又在微机通信。微机通信有串行和并行两种通信方式,并行通信可以提高...

        串行通信是微机接口的一个重要组成部分,有着极其广泛的应用。随着微机特别是单片机的发展,其应用已从单机逐渐转向多机或联网,而多机应用的关键又在微机通信。微机通信有串行并行两种通信方式,并行通信可以提高数据交换速度而串行通信可以节省系统资源,降低系统成本。串行通信又分为同步串行通信异步串行通信。本章将就串行通信进行详细讲述,末了还给出应用实例,力求反应目前串行通信的新技术和新发展。

     串行通信的概念

      并行通信和串行通信

    在微机系统中,CPU 与外部的基本通信方式有两种:

    并行通信——数据各位同时传送;

    串行通信——数据一位位顺序传送。

    图1 是这两种方式的示意图。一般快速设备之间采用并行通信,譬如CPU 与存储设备、存储器与存储器、主机与打印机等都采用并行通讯。并行通讯,有多少位数据就必须有多少根数据线,如下图是11 位数据就有11 根数据线。串行通信最少可以只需一根通信线,只发或只收。因而大大节省了系统资源,降低了系统成本。由于只用一根数据线,所以是以降低传送速度来换取资源的,它常用在传送距离远,速度要求不高的场合。

    串行通信的传送方式

    串行通信的传送方式通常有3 种:

    一种为单向(或单工)配置,只允许数据向一个传送;

    另一种是半双工配置,允许数据向两个方向中的任一方向传送,但每次只能有一个站发送;

    第三种传送方式是全双工配置,允许同时双向传送数据,因此,全双工配置是一对单向配置,它要求两端的通信设备具有完整和独立的发送和接收能力。

    图7-2 所示为串行通信中的数据传送方式。

    异步通信和同步通信

     

    串行通信进行数据传送时是将要传送的数据按二进制位,依据一定的顺序逐位发送到接收方。其有两种通信方式:

    1、 异步通信

    异步通信是我们最常采用的通信方式,我们后面的例子都是采用的异步通信方式。异步通信采用固定的通信格式,数据以相同的帧格式传送。如图7-3 所示,每一帧由始位数据位奇偶校验位停止位组成。

    在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。当发送设备发送一个字符数据时,首先发出一个逻辑“0”信号,这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备,当接收设备检测到这个逻辑低电平后,就开始准备接收数据信号。因此,起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

          起始位后面紧接着的是数据位,它可以是位、位、位、或数据传送时,低位在前。

     

    奇偶校验位用于数据传送过程中的数据检错,数据通信时通信双方必须约定一致的奇偶校验方式。就数据传送而言,奇偶校验位是冗余位,但它表示数据的一种性质。也有的不要校验位。

    在奇偶校验位或数据位后紧接的是停止位,停止位可以是一位、也可以是1.5 。接收端收到停止位后,知道上一字符已传送完毕,同时,也为接收下一字符作好准备。若停止位后不是紧接着传送下一个字符,则让线路保持为“1”。“1”表示空闲位,线路处于等待状态。存在空闲位是异步通信的特性之一。

    2、 同步通信

    同步通信时,通信双方共用一个时钟,这是同步通信区分于异步通信的最显著的特点。在异步通信中,每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,以致占用了时间。所以在数据块传送时,为提高通信速度,常去掉这些标志,而采用同步通信。同步通信中,数据开始传送前用同步字符来指示(常约定1),并由时钟来实现发送端和接收端的同步,即检测到规定的同步字符后,下面就连续按顺序传送数据,直到一块数据传送完毕。同步传送时,字符之间没有间隙,也不要起始位和停止位,仅在数据开始时用同步字符SYNC来指示,其数据格式见图7-4。

     

    同步通信和异步通信相比有以下特点:

     

    1. 以同步字符作为传送的开始,从而使收发双方取得同步。

    2. 每位占用的时间相等。

    3. 字符数据之间不允许有空位,当线路空闲或没字符可发时,发送同步字符

    同步字符的插入可以是单同步字符或双同步字符,如图7-4 所示同步字符也可以由用户约定,当然也可以采用ASCII 码中规定的SYN 代码,即16H。

    在同步传送时,要求用时钟来实现发送端和接收端之间的同步。为了保证接收正确无误,发送方除了传送数据外,还要传送同步时钟。

    同步通信虽然可以提高传送速度,可达56Kb/s 或更高,但实现起来颇为复杂,因此实际较少使用。

     波特率和接收发送时钟

    1. 波特率(Baud rate)

    波特率是指数据传送时,每秒传送数据二进制代码的位数,它的单位是位/秒(b/s)。1波特就是一位每秒。假设数据传送速率是每秒120 字符,而每个字符格式包括10 个代码位(1个起始位、一个终止位、8 个数据位),这时传送的波特率为:

    10 × 120 = 1200b/s

    位传送时间宽度Td=波特率的倒数,则上式中的Td=1/1200s=0.883ms。

    在异步串行通信中,接收设备和发送设备保持相同的传送波特率,并以每个字符数据的起始位与发送设备保持同步。起始位。数据位。奇偶位和停止位的约定,在同一次传送过程中必须保持一致,这样才能成功的传送数据。

    2.接收/发送时钟

    二进制数据系列在串行传送过程中以数字信号波形的形式出现。不论接收还是发送,都必须有时钟信号对传送的数据进行定位。接收/发送时钟就是用来控制通信设备接收/发送字符数据速度的,该时钟信号通常由外部时钟电路产生。

    在发送数据时,发送器在发送时钟的下降沿将移位寄存器的数据串行移位输出;在接收数据时,接收器在接收时钟的上升沿对接收数据采样,进行数据位检测,

    接收/发送时钟频率与波特率有如下关系:

     

    收/发时钟频率 = × 收/发波特率

    n11664

    在同步传送方式,必须取n=1,即接收/发送时钟的频率等于收/发波特率。在异步传送方式,n=1,16,64,即可以选择接收/发送时钟频率是波特率的1,16,64 倍。因此可由要求的传送波特率及所选择的倍数n 来确定接收/发送时钟的频率。

    例如,若要求数据传送的波特率为300Baud,则

    接收/发送时钟频率=300Hz (n=1)

    接收/发送时钟频率=4800Hz (n=16)

    接收/发送时钟频率=19.2kHz (n=64)

    接收/发送时钟的周期Tc 与传送的数据位宽之间的关系是:

    Tc = Td / n

    若取n=16,那么异步传送接收数据实现同步的过程如下:接收器在每一个接收时钟的上升沿采样接收数据线,当发现接收数据线出现低电平时就认为是起始位的开始,以后若在连续撤8 个时钟周期(因n=16,故Td=16Tc)内检测到接收数据线仍保持低电平,则确定它为起始位(不是干扰信号)。通过这种方法,不仅能够排除接收线上的噪声干扰,识别假起始位,而且能够相当精确的确定起始位的中间点,从而提供一个正确的时间基准。从这个基准算起,每隔16Tc 采样一次数据线,作为输入数据。一般来说,从接收数据线检测到一个下降沿开始,若其低电平能保持n/2Tc(半位时间),则确定为起始位,其后每隔nTc 时间(一个数据时间)在每个数据位的中间点采样。

    由此可见,接收/发送时钟对于收/发双方之间的数据传输达到同步是至关重要的。

     

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