6. Обмін інформацією між азкд. Стик с1
Стик С1 призначений для організації передавання даних між АЗКД через деяке середовище передавання (канал зв'язку). Як середовище передавання можуть виступати дроти, хвилеводи, оптичні волокна, радіоефір.
Залежно від можливих напрямків передавання інформації між двома об'єктами розрізняють кілька способів зв'язку. Перший спосіб є одностороннім передаванням від першого об'єкта до другого. Такий вид зв'язку називається симплексним (рис. 23).
Рис. 23. Симплексний метод передавання
При другому способі передавання можливе за обома напрямками, але в різний час, тобто в один момент часу може здійснюватися передавання тільки в один бік. Такий вид передавання називається напівдуплексним (рис. 24).
Рис. 24. Напівдуплексний метод передавання
Третій спосіб передавання дозволяє здійснювати передавання за обома напрямками одночасно. Цей вид передавання називається дуплексним.
Рис. 25. Дуплексний метод передавання
Залежно від частотних характеристик каналу зв'язку для передавання інформації використовуються різні сигнали. Якщо смуга пропускання середовища передавання досить широка й має постійну складову, то використовуються імпульсні сигнали з постійною складовою. Якщо середовище передавання обмежує смугу пропускання або вимагається організувати кілька дуплексних каналів, то використовуються різні види модуляції.
Контрольні запитання та завдання до розділу 6
Призначення стику С1.
Які методи передавання по стику С1 Ви знаєте?
7. Імпульсні двійкові сигнали
Процес подання інформації у вигляді сигналу називається кодуванням. Спеціальні методи кодування здатні істотно підвищувати надійність передавання інформації. При розробці або виборі методу кодування істотну роль відіграють передбачувана швидкість передавання інформації й амплітудно-частотна характеристика середовища передавання.
Найпростіший вид двійкового сигналу є послідовністю імпульсів однакової тривалості. Проміжки часу, виділені для передавання одного біта інформації, визначаються тактовою частотою. При передаванні логічної одиниці протягом одного такту передається рівень напруги або струму однієї полярності, при передавання логічного нуля - іншої полярності або нульовий рівень. Імпульси, відповідно, можуть бути біполярними або однополярними (рис. 26). Такий сигнал називається телеграфним і використовується на низьких швидкостях передавання. Спектр сигналу містить постійну складову. Телеграфні сигнали використовуються на швидкостях до 10кбіт/с.
Окремим випадком телеграфних сигналів є код "без повернення до нуля" ("NRZ" - Non Return to Zero). У цьому сигналі низький логічний рівень (передавання нульових бітів) відповідає нульовій напрузі, високий логічний рівень (передавання одиничних бітів) відповідає деякій ненульовій напрузі. Такий сигнал займає відносно вузьку смугу пропускання, включаючи постійну складову.
Для можливості відновлення переданої інформації на приймальній стороні необхідно забезпечити також передавання відомостей про проміжки часу, протягом яких передаються біти інформації. Якщо приймальний пристрій здатний виділяти сигнал тактової частоти, то відновлення інформації відбувається синхронно з її передаванням. Інакше приймач і передавач працюють несинхронно, і інформація не може бути прийнята правильно. Так, наприклад, при передаванні довгої серії логічних нулів або одиниць кодом без повернення до нуля на приймальній стороні можлива втрата синхронізації.
Рис. 26. Телеграфні сигнали
Удосконаленим варіантом коду без повернення до нуля є код без повернення до нуля з інверсією. Передавання нульових бітів спочатку здійснюється нульовим рівнем напруги. Надалі рівень напруги при передаванні нульових бітів не змінюється відносно попереднього рівня. Рівень напруги при передаванні одиничних бітів завжди інвертується відносно попереднього (рис. 27).
Рис. 27. Код без повернення до нуля з інверсією
Спектр сигналу "без повернення до нуля з інверсією" займає невелику смугу. Сигнал дозволяє відновлювати на приймальній стороні тактову частоту й забезпечує можливість довільного під’єднання провідників сполучних ланцюгів, тобто є неполярним.
З метою забезпечення гарантованого відновлення тактової частоти на приймальній стороні був розроблений манчестерський код. Сигнал є послідовністю біполярних імпульсів подвоєної частоти (порівняно з тактовою). При передаванні одиничних бітів формується позитивний імпульс тривалістю в половину тривалості тактових імпульсів. При передаванні нульових бітів - негативний імпульс.
У зв'язку зі скороченням тривалості імпульсів, що передаються, спектр такого сигналу розширюється. Сигнал не містить постійної складової і є неполярним. Манчестерське кодування знаходить широке застосування при передаванні даних зі швидкостями до 100кбіт/с.
Рис. 28. Манчестерський код
Ще одним прикладом двійкового сигналу може служити квазітрійковий код, або код AMI (Alternate Mark Inversion - почергова інверсія одиниць). Цей метод кодування полягає в поданні нульових бітів нульовим рівнем напруги. Одиничні біти подаються по черзі позитивним і негативним рівнями напруги (рис. 29).
Квазітрійковий код використовується на швидкостях до 1Мбіт/с. При передаванні довгої серії нулів сигнал у лінії відсутній, і на приймальній стороні пропадає можливість відновлення тактової частоти. Сигнал квазітрійкового коду неполярний, тобто його спектр не містить постійної складової.
Рис. 29. Квазітрійкове кодування
Одним із способів розв’язування проблеми синхронізації приймальною й передавальною сторонами при передавання даних є скремблювання, яке дозволяє збільшити неоднорідність початкового повідомлення, внаслідок чого з початкового повідомлення видаляються серії однозначних бітів. Скремблювання полягає у змішуванні кодової комбінації початкового повідомлення з деякою заданою кодовою комбінацією. Отримане скрембльоване повідомлення передається через канал зв'язку. На приймальній стороні відбувається дескремблювання повідомлення, тобто з прийнятої кодової комбінації віднімається (насправді, складається за модулем два) кодова комбінація скремблера й отримується початкове повідомлення (рис. 30).
Рис. 30. Скремблювання
Контрольні запитання та завдання до розділу 7
Розкрийте зміст поняття тактової частоти.
Дайте визначення телеграфного сигналу.
Розкрийте зміст поняття коду "без повернення до нуля".
Дайте визначення "без повернення до нуля з інверсією".
Опишіть принцип роботи та особливості застосування квазітрійкових кодів.
Опишіть процедуру скремблювання/дескремблювання.