Sériová digitální komunikace se stala poměrně populární. Existuje mnoho variací: mezi standardními rozhraními na úrovni desek máme UART, SPI a I2C. "Analogové" signály lze také dosáhnout "digitálním" připojením. Jedním příkladem je vysokofrekvenční datová linka, která využívá analogové amplitudy, kmitočtové nebo fázové změny pro bezdrátový binární přenos. Také existují vysokorychlostní diferenciální rozhraní, například sériové komunikační linky založené na LVDS nebo USB.

Kód Manchesteru: co to je a proč má být použito

Při přenosu dat jsou implementovány různé způsoby kódování pro zabezpečení dat a rychlý přenos. Manchester kódování je jeden takový digitální metoda kódování. Velmi se liší od jiných metod, protože ve výchozím nastavení je každý bit dat opraven. Stav bitů je určen podle směru přechodu. Různé systémy představují rozdílný stav bitů, ale většina systémů představuje 1 bit proti přepínači z nízkého na vysoký a 0 bitů pro přepnutí z vysokého na nejnižší. Manchester Coding je metoda datové modulace, která může být použita v mnoha situacích, ale je obzvláště užitečná při přenosu binárních informací založených na analogových, vysokofrekvenčních, optických, vysokorychlostních digitálních nebo vzdálených digitálních signálech. Synchronizace signálu je hlavní výhodou kódování v Manchesteru. Zajišťuje vyšší spolehlivostrychlost přenosu dat ve srovnání s jinými metodami. Ale kódování Manchesteru má i některé nevýhody. Například spotřebuje větší šířku pásma než výstupní signál.


Všechny typy kódování z Manchesteru mají následující charakteristiky:

Každý bit se přenáší ve stanoveném čase.

"1" je označen při přechodu z vysokého na nejnižší; "0" se vyjadřuje, když se provede přechod z nízké na vysoké.

Přechod použitý pro poznámku 1 nebo 0 je přesně nalezen v polovině období.

Kódování v obecném smyslu je proces převodu údajů do formátu nezbytného pro splnění požadavků na zpracování informací, včetně:

sestavování a provádění programu.

Přenos dat, ukládání a komprese (dekomprese).

Zpracování aplikačních dat, například transformace souborů.

Všechny typy kódů mohou mít dva významy:

V oblasti výpočetní techniky je kódováním proces aplikování určitého kódu, jako jsou písmena, symboly a čísla, na data pro konverzi na ekvivalentní šifra.

V kódování elektroniky se jedná o konverzi analogově-digitální.

Kousek historie

Manchesterský kód (nejprve publikován v roce 1949) je technologie kódování synchronních hodin používaná fyzickou vrstvou pro kódování hodinových signálů a synchronních bitových dat. V této metodě nejsou skutečné binární data, které mají být přenášeny přes kabel, odeslány jako sekvence logických jednotek a nul (známéjako technicky nevrácení do nuly nebo NRZ). Namísto toho jsou bity převedeny do mírně odlišného formátu, který má několik výhod oproti přímému binárnímu kódování.

Manchesterský kód obsahuje časté přechody úrovně, které umožňují přijímači získat synchronizační signál pomocí digitální fázově uzamčené smyčky (DPLL) a správně dekódovat hodnoty a synchronizovat každý bit. Pro zajištění spolehlivého provozu pomocí DPLL musí přenášený bitový proud obsahovat vysokou hustotu bitových rychlostí. Všechny typy kódů to zaručují, což umožňuje DPLL správně odebrat signál hodin.

Technický popis

Dvoufázový kód Manchester spotřebuje přibližně dvojnásobek šířky pásma výstupního signálu (20 MHz). To je pokuta pro vstup do častých přechodů. U lokální sítě 10 Mb /s se spektrum signálů pohybuje mezi 5 a 20 MHz. Manchester kódování se používá jako fyzická vrstva Ethernet LAN, kde další šířka pásma není významný problém pro přenos koaxiálního kabelu. Omezená šířka pásma kabelu CAT5e vyžadovala účinnější způsob kódování pro přenos 100 Mb /s pomocí kódu MLT 4b /5b. Používá tři úrovně signálu (namísto dvou úrovní použitých v kódování v Manchesteru), a proto signál 100 Mbps zaujímá šířku pásma 31 MHz. Gigabitový Ethernet využívá pět úrovní a kódování 8b /10b, aby zajistilo ještě efektivnější využití omezené šířky pásma přenosem 1 Gbit /s na šířku pásma 100 MHz.

Definice pojmu

Při přenosu dat je kód manchesteru forma digitálního kódování, ve kterém jsou bity dat představovány přechody z jednoho logického stavu do druhého. To se liší od běžnější metody, při které je bit reprezentován buď vysokým stavem, například +5 voltů, nebo nízkým stavem, například 0 volty.

Při použití kódu Manchester II je délka každého datového bitu nastavena na výchozí hodnotu. Tím je signál samočinně synchronizován. Stav bitů je určen podle směru přechodu. V některých systémech je přechod z nízké na vysokou logiku 1 a přechod od vysoké k nízké je logika 0. V jiných systémech je přechod z nízké na vysokou logiku nuly a jednotky (jako přechod od vysoké k nízké).

Dobrá, ale ne dokonalá. Výhody a nevýhody technologie

Hlavní výhodou Manchester Coding je skutečnost, že signál je synchronizován. To minimalizuje chybovost a optimalizuje spolehlivost. Hlavní nevýhodou je, že signál zakódovaný v Manchesteru vyžaduje přenos více bitů než výstupní signál. Navzdory nepřekonatelným výhodám standardní digitální komunikace přes analogovou signalizaci existují některá obecná omezení technologie. Jedním z nich je problém synchronizace: přijímač musí vědět, kdy přesně jsou informace přenášeny pro výběr vstupních dat. Vezměte prosím na vědomí, že tato synchronizace není vyžadována pro analogové audio přenosy. Demodulovaný zvukový signál lze do reproduktoru přenést bez výslovného výkladuúdaje na straně přijímače. Další nevýhodou je potřeba připojení DC. Digitální data mohou obsahovat dlouhé kontinuální sekvence z nich nebo nuly, a tak standardní digitální signál použitý k přenosu těchto dat zůstane na stejném napětí po poměrně dlouhou dobu.

Řešení omezení

Manchester Coding nabízí prostředky k odstranění těchto dvou omezení. Jedná se o jednoduchou schéma digitální modulace, která provádí dvě funkce:

zajišťuje, že signál nikdy nezůstane na logické nízké nebo vysoké logické úrovni po delší dobu;

konvertuje datový signál datový signál plus synchronizaci.

Metody kódování

V mnoha případech je zcela přijatelné použít samostatný hodinový signál pro dosažení synchronizace mezi vysílačem a přijímačem. Někdy je však tento přístup nežádoucí, například když potřebujete minimalizovat počet propojení mezi částmi systému nebo když miniaturizace vyžaduje mikrokontrolér s nejmenším počtem kontaktů, který může určitým způsobem poskytnout požadované funkce. V jiných situacích není jediný hodinový signál jednoduše možný. Například by bylo nesmírně neúčinné zahrnout do složité bezdrátové přenosové linky dva samostatné rádiové vysílače a přijímače (tj. Jeden pro data a jeden pro hodiny).

Omezení rozhraní

V případě rozhraní UART namísto externích hodin vysílaných vysílačem a přijímačem můžetepoužívat interní synchronizační signály. Tato strategie však přináší významná omezení:

Není odolná vůči změnám kmitočtu, které se stanou problematičtějšími, pokud jsou vysílač a přijímač v různých podmínkách.

Neexistuje flexibilita, protože vyžaduje, aby byla zařízení Tx a Rx explicitně předkonfigurována pro stejnou datovou rychlost.

Přijímač obvykle potřebuje interní hodiny, které jsou výrazně vyšší než přenosová rychlost, což může vést k vážným omezením maximální rychlosti přenosu dat.