Serijska digitalna komunikacija postala je vrlo popularna. Postoje mnoge varijacije: među standardnim sučeljima na razini odbora imamo UART, SPI i I2C. "Digitalna" veza se također može postići analognim signalima. Jedan primjer je linija podataka za radiofrekvenciju koja koristi analogne amplitude, frekvencije ili fazne promjene za bežični binarni prijenos. Također, postoje brza diferencijalna sučelja velike brzine, kao što su serijske komunikacijske linije bazirane na LVDS ili USB.
Manchester kod: što je to i zašto se koristi
Kada se podaci prenose, različite metode kodiranja se primjenjuju za sigurnost podataka i brz prijenos. Manchester kodiranje je jedan takav način digitalnog kodiranja. Ona se uvelike razlikuje od drugih metoda, jer je po defaultu svaki bit podataka fiksan. Stanje bita se određuje prema smjeru prijelaza. Različiti sustavi različito predstavljaju bit-status, ali većina sustava predstavlja 1 bit u odnosu na prekidač od niskog do visokog i 0 bita za prebacivanje s visokog na nisko. Manchester Coding je metoda modulacije podataka koja se može koristiti u mnogim situacijama, ali je osobito korisna u prijenosu binarnih informacija na temelju analognih, radiofrekvencijskih, optičkih, digitalnih ili udaljenih digitalnih signala velike brzine.
Sinkronizacija signala je glavna prednost kodiranja u Manchesteru. On osigurava veću pouzdanost s istimbrzina prijenosa podataka u usporedbi s drugim metodama. Ali kodiranje u Manchesteru ima i neke nedostatke. Na primjer, troši više propusnosti nego izlazni signal.
Sve vrste kodiranja iz Manchestera imaju sljedeće karakteristike:
Svaki bit se prenosi u određeno vrijeme.
"1" se označava kada se dogodi prijelaz iz visokog u nizak; "0" se izražava kada se provodi prijelaz s niskog na visoki.
Tranzicija korištena za bilješku 1 ili 0 točno se nalazi u sredini razdoblja.
Kodiranje u općem smislu je proces pretvaranja podataka u format potreban za zadovoljavanje potreba obrade informacija, uključujući:
Sastavljanje i izvršavanje programa.
Prijenos podataka, pohrana i kompresija (dekompresija).
Obrada podataka o aplikaciji, kao što je transformacija datoteke.
Sve vrste kodova mogu imati dva značenja:
Kod računalne tehnologije kodiranje je proces primjene određenog koda, kao što su slova, simboli i brojevi, na podatke za pretvorbu u ekvivalentnu šifru.
Kod elektronike se kodiranje odnosi na analogno-digitalno pretvaranje.
Malo povijesti
Manchester kod (prvi put objavljen 1949.) je tehnologija sinkroniziranog takta koja fizički sloj koristi za kodiranje signala sata i sinkronih bitnih podataka. U ovoj metodi stvarni binarni podaci koji se prenose preko kabela ne šalju se kao slijed logičkih jedinica i nula (poznatikao tehnički Non Return to Zero ili NRZ). Umjesto toga, bitovi se pretvaraju u malo drugačiji format koji ima nekoliko prednosti u odnosu na izravno binarno kodiranje.
Manchester kod sadrži česte prijelaze na razini koji omogućuju prijemniku da izvadi signal sinkronizacije pomoću digitalne fazno zaključane petlje (DPLL) i ispravno dekodira vrijednosti i sinkronizira svaki bit. Da bi se osigurao pouzdan rad pomoću DPLL, preneseni bitni tok mora sadržavati visoke gustoće bitova. Sve vrste kodova to jamče, dopuštajući DPLL-u da ispravno izvadi signal sata.
Tehnički opis
Dvofazni Manchester kod troši približno dvostruko širinu propusnosti izlaznog signala (20 MHz). To je kazna za uvođenje čestih prijelaza. Za lokalnu mrežu od 10 Mbps, spektar signala nalazi se između 5 i 20 MHz. Manchester kodiranje se koristi kao fizički sloj Ethernet LAN-a, gdje dodatni propusni opseg nije značajan problem za prijenos koaksijalnog kabela. Ograničena propusnost CAT5e kabela zahtijevala je učinkovitiju metodu kodiranja za prijenos 100 Mbps korištenjem MLT 4b /5b koda. Koristi tri razine signala (umjesto dvije razine koje se koriste u Manchester kodiranju), te stoga signal od 100 Mbps zauzima širinu od 31 MHz. Gigabitni Ethernet koristi pet razina i 8b /10b kodiranje kako bi se osigurala još učinkovitija uporaba ograničene propusnosti prijenosom 1 Gbit /s na 100 MHz.
Definicija pojma
Kod prijenosa podataka, manchester kod je oblik digitalnog kodiranja, u kojem su bitovi podataka predstavljeni prijelazima iz jednog logičkog stanja u drugo. To se razlikuje od uobičajenije metode u kojoj je bit predstavljen ili visokim stanjem, na primjer, +5 volti, ili niskim stanjem, na primjer 0 volti.
Kada se koristi Manchester II kod, dužina svakog podatkovnog bita je postavljena na zadanu vrijednost. To čini signal samo-sinkronizacijom. Stanje bita se određuje prema smjeru prijelaza. U nekim sustavima, prijelaz s niskog na visoki je logika 1, a prijelaz s visokog na nisko je logika 0. U drugim sustavima, prijelaz s niskog na visoki je logika nula i jedinica (kao prijelaz s visokog na nisko).
Dobro, ali ne i savršeno. Za i protiv tehnologije
Glavna prednost Manchester Codinga je činjenica da je signal sinkroniziran. To smanjuje stopu pogreške i optimizira pouzdanost. Glavni nedostatak je da signal kodiran u Manchesteru zahtijeva prijenos više bitova od izlaznog signala. Unatoč nepremostivim prednostima standardne digitalne komunikacije u odnosu na analognu signalizaciju, postoje neka opća ograničenja tehnologije. Jedan od njih je problem sinkronizacije: prijemnik mora znati kada se točno prenose informacije za odabir ulaznih podataka. Imajte na umu da ova sinkronizacija nije potrebna za analogne audio prijenose. Demodulirani audio signal može se dostaviti zvučniku bez eksplicitne interpretacijepodatke na strani prijemnika. Drugi nedostatak je potreba za DC vezom. Digitalni podaci mogu uključivati dugačke kontinuirane sekvence od njih, ili nule, i tako će standardni digitalni signal koji se koristi za prijenos tih podataka ostati na istom naponu tijekom relativno dugog vremenskog razdoblja.
Rješavanje ograničenja
Manchester Coding nudi sredstvo za uklanjanje ova dva ograničenja. To je jednostavna digitalna modulacijska shema koja obavlja dvije funkcije:
osigurava da signal nikada neće ostati na logičkoj niskoj ili visokoj logičkoj razini tijekom dugog vremenskog razdoblja;
pretvara signal podataka signala podataka i sinkronizaciju.
Metode kodiranja
U mnogim slučajevima, potpuno je prihvatljivo koristiti zasebni signal sata kako bi se postigla sinkronizacija između odašiljača i prijemnika. Ali ponekad je takav pristup nepoželjan, na primjer, kada trebate smanjiti broj međusobnih veza između dijelova sustava ili kada je za minijaturizaciju potreban mikrokontroler s najmanjim brojem kontakata koji na neki način mogu osigurati potrebnu funkcionalnost. U drugim situacijama, jedan signal takta jednostavno nije opcija. Na primjer, bilo bi iznimno neučinkovito uključiti dva odvojena odašiljača i prijemnika radiofrekvencije (tj. Jedan za podatke i jedan za sat vremena) u složenu bežičnu liniju za prijenos podataka.
Ograničenje sučelja
U slučaju UART sučelja, umjesto vanjskog sata koji prenosi odašiljač i prijemnik, možetekoristite unutarnje sinkronizacijske signale. Ali ova strategija donosi značajna ograničenja:
Nije otporna na promjene frekvencija koje postaju problematičnije kada su odašiljač i prijemnik u različitim uvjetima.
Nema fleksibilnost jer zahtijeva da Tx i Rx uređaji budu eksplicitno unaprijed konfigurirani za istu brzinu prijenosa podataka.
Obično, prijemniku je potreban unutarnji sat koji je značajno viši od brzine prijenosa podataka, a to može dovesti do ozbiljnih ograničenja maksimalne brzine prijenosa podataka.
DC Aididance
Složeni sustavi, osobito visoki napon, nisu uvijek u mogućnosti osigurati zajednički napon signala koji se prenosi zajedno s dopuštenim rasponom općeg načina prijamnika. Drugi problem su struje oštećenja. Trajna veza ne štiti od opasnih dugotrajnih struja koje nastaju uslijed kratkog spoja. Dakle, AC spojka je jednostavan način da se smanji neugodnosti i rizici povezani s načinima zajedničkog načina rada i načina odbijanja. Tehnologija linearnog kodiranja koristi se na standardnim Ethernet mrežama, specificiranim u IEEE 802.3 standardu. Linearno kodiranje je proces kojim se digitalne informacije u binarnom bitnom toku pretvaraju u električne signale za prijenos.
Kako radi
Dvoslojni kod koristi prijelaz napona u dva stanja da bi predstavio jedan bit informacija. Binarni 0 predstavljen je prijelazomod višeg do nižeg napona tijekom vremena postavljenog za prijenos jednog bita (to jest, jedno "vrijeme bita"). Binarni 1 predstavljen je prijelazom od nižeg prema višem. Za Ethernet mreže, visoki napon je obično +85 volti, a niski napon je obično -085 volti, što čini svaki napon prijelaz jednak 17 volti.
Pozitivni aspekti procesa
Manchester kodiranje ima prednost što omogućuje prijenos podataka bez potrebe za dodatnim taktilnim signalom. To je moguće jer se prijelazi napona pojavljuju u sredini svakog intervala prijenosa bita koji postavlja uzorak sinkronizacije. Prema tome, mijenjanje srednjeg raspona omogućuje prijemnim stanicama održavanje pravilne međusobne sinkronizacije kako bi se osigurao integritet prijenosa. Zbog dodatnog prijelaza bitova koji se koristi u svrhu sinkronizacije, Manchester kodiranje je samo 50% djelotvorno. Na primjer, za brzinu prijenosa podataka od 10 Mbps potrebna je širina pojasa od 20 MHz.
Druga verzija, nazvana diferencijalno kodiranje kod manchestera, je binarni nulti kod pomicanjem napona na početku intervalnog bita i jediničnog binarnog koda bez odlaska na početku bitskog intervala. U oba slučaja, prijelaz se odvija u sredini intervala za potrebe sinkronizacije. Diferencijalno Manchester kodiranje se koristi za Token Ring IEEE 802.5 mreže.
