你的位置:首頁(yè) > 電路保護(hù) > 正文

一起來(lái)探討:?jiǎn)尉€(xiàn)實(shí)現(xiàn)同步傳輸,這可能嗎?

發(fā)布時(shí)間:2015-08-14 責(zé)任編輯:susan

【導(dǎo)讀】在同步傳輸?shù)倪^(guò)程中包含了時(shí)鐘,常見(jiàn)的簡(jiǎn)單通信協(xié)議中傳輸時(shí)鐘都是通過(guò)一根時(shí)鐘線(xiàn)以及一根數(shù)據(jù)線(xiàn)。要想實(shí)現(xiàn)僅僅利用一根線(xiàn)就能進(jìn)行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的傳輸,并且協(xié)議簡(jiǎn)單,這可能嗎?具體要如何進(jìn)行編碼與解碼呢?最后還有應(yīng)用呢?

關(guān)于單線(xiàn)實(shí)現(xiàn)同步傳輸?shù)幕卮鹗强隙ǖ?,而且這種協(xié)議的數(shù)量還不少,曼切斯特編碼(Manchester Encoding)就是其中一種,曼切斯特編碼也叫做相位編碼(PE)和雙相碼(Biphase Code)。它的編碼規(guī)則是將每個(gè)二進(jìn)制碼元變換成相位不同的一個(gè)方波周期。例如,消息碼“0”對(duì)應(yīng)相位,“1”對(duì)應(yīng)相位0。也可以這樣理解,每一位的中間有一跳變,位中間的跳變既作為時(shí)鐘信號(hào),又作為數(shù)據(jù)信號(hào);從高到低跳變表示“0”,從低到高跳變表示“1”,如圖1所示,以Manchester IEEE802.3為準(zhǔn)。在傳輸碼元信息的同時(shí),也將時(shí)鐘同步信號(hào)一起傳輸?shù)綄?duì)方,每位編碼中有一跳變,不存在直流分量(高電平和低電平電壓相反的情況),因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。小小的不足就是每一個(gè)碼元都被調(diào)制成兩個(gè)電平,所以數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾手挥姓{(diào)制速率的1/2。
 

 
圖1  曼切斯特編碼傳輸協(xié)議
 
1.編碼
 
如圖1所示,曼切斯特編碼一種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)就是數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的異或,這種實(shí)現(xiàn)的前提是數(shù)據(jù)是依據(jù)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行輸出,即當(dāng)前的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘是同步的,這種方式實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的邊沿處可能會(huì)出現(xiàn)毛刺信號(hào)。如果數(shù)據(jù)和時(shí)鐘異步的,那毛刺信號(hào)就很多了,就不能簡(jiǎn)單采用異或的方式實(shí)現(xiàn)。因此為了得到質(zhì)量較好的曼切斯特編碼不能簡(jiǎn)單的采用異或方式實(shí)現(xiàn),另一種實(shí)現(xiàn)方式就是采用兩倍的是時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)制,即得到時(shí)鐘雙邊沿,雙邊沿采用數(shù)據(jù),依據(jù)數(shù)據(jù)的電平?jīng)Q定輸出的信號(hào),較好的實(shí)現(xiàn)方式就是采用狀態(tài)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,由于實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜因此也就不詳細(xì)講解了。
 
2.解碼
 
如圖1所示,曼切斯特解碼一種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)就是曼切斯特信號(hào)和時(shí)鐘的異或,這種實(shí)現(xiàn)是不穩(wěn)定的,因?yàn)榻獯a端的時(shí)鐘和編碼端時(shí)鐘是很難保證一樣,都有各自的時(shí)鐘抖動(dòng)和偏差。因此保證正確的解碼,一種好的實(shí)現(xiàn)方式是采用高頻時(shí)鐘信號(hào)去采用曼切斯特信號(hào),得到曼切斯特信號(hào)的脈寬和邊沿類(lèi)型,脈寬可以得到時(shí)鐘頻率,脈寬和邊沿一起可以解碼出具體數(shù)據(jù),由于實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜因此也就不詳細(xì)講解了。
 
3.應(yīng)用
 
由于曼切斯特編碼具有自同步能力和良好的抗干擾性能,因此在智能變電站中,互感器采樣得到數(shù)據(jù)傳輸通信就采用了曼切斯特編碼作為傳輸協(xié)議,并定義了數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約,簡(jiǎn)稱(chēng)為FT3。FT3是IEC60044-8電子式電流互感器標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定使用的幀格式,所以描述FT3實(shí)際上要從IEC60044-8的標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)起。FT3的數(shù)據(jù)傳輸采用串行傳輸,可采用異步方式傳輸,也可采用同步方式傳輸。
 
FT3同步傳輸介質(zhì)宜采用光纖傳輸系統(tǒng),邏輯“1”定義為“光纖亮”,邏輯“0”定義為“光纖滅”。傳輸比特速率為2.5Mbit/s或其整數(shù)倍。采樣率為4KHz和12.8KHz。光波長(zhǎng)范圍為820nm~860nm(850nm),光纜類(lèi)型為62.5/125μm多模光纖,光纖接頭宜采用ST或FC接頭。
數(shù)字編碼采用曼徹斯特編碼,首先傳輸MSB(最高有效位)。曼徹斯特編碼:從高位轉(zhuǎn)移到低位(下降沿)為二進(jìn)制1,從低位轉(zhuǎn)移到高位(上升沿)為二進(jìn)制0,即圖 1的Manchester G.E.Thomas。
 
FT3幀結(jié)構(gòu)如表1所示。
(1) 每幀固定長(zhǎng)度,每個(gè)字節(jié)8位。
(2) 每幀由起始符開(kāi)始,起始符由兩個(gè)字節(jié)組成,固定為0x0564。
(3) 報(bào)文類(lèi)型:表示不同的幀類(lèi)型和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、信息排序。
(4) 用戶(hù)數(shù)據(jù),不同幀類(lèi)型代表的意義不同。
(5) 用戶(hù)數(shù)據(jù)之后跟隨一個(gè)16位的CRC校驗(yàn)序列,由下列多項(xiàng)式生成校驗(yàn),序列碼為X16+X13+X12+X11+X10+X8+X6+X5+X2+1,生成的16比特校驗(yàn)序列再取反成為所要求的校驗(yàn)序列。
 
表1 幀結(jié)構(gòu)表
 
數(shù)字變電站光分析儀DT6000系統(tǒng)都支持FT3的編碼和解碼,F(xiàn)T3的解碼為自適應(yīng)波特率,不需要用戶(hù)配置波特率。并且解碼自動(dòng)識(shí)別報(bào)文類(lèi)型,目前支持報(bào)文類(lèi)型有,F(xiàn)T3標(biāo)準(zhǔn)幀、FT3擴(kuò)展幀和四種互感器協(xié)議,自適應(yīng)解碼如圖2所示。
 
圖2  FT同步自適應(yīng)解碼
 
曼切斯特編碼具有自同步能力和良好的抗干擾性能,單線(xiàn)串行傳輸數(shù)據(jù)和時(shí)鐘,因此在智能變電站中,F(xiàn)T3協(xié)議就采用了曼切斯特編碼作為傳輸協(xié)議,智能變電站光分析儀DT6000系列支持FT3的編碼與解碼,并且解碼為自適應(yīng)波特率,自識(shí)別FT3幀格式。
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
熱門(mén)搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉