19. Способы борьбы с помехами в каналах передачи цифровых сигналов

Все микропроцессорные устройства работают с цифровым эквивалентом входного сигнала, преобразование которого происходит в АЦП. При передачи такого сигнала по линиям связи под действием импульсных помех может произойти инверсия отдельных бит цифровой информации (). Применение фильтров бессмысленно, так как меняется само представление числа. Одним из основных способов определения наличия помехи является способ с использованием биточетности. В этом способе кn-информационным битам добавляется 1 бит, причем его значение подбирается таким образом, чтобы количество единиц расширенного слова было бы обязательно четным. Такой способ позволяет обнаружить возникновение одной ошибки при передачи цифровых сигналов. Если исчезнут 2 единицы, то четность не нарушится и ошибка не обнаружится.

Недостаток: при обнаружении ошибки, место ошибки не известно. Был предложен способ в котором к n-информационным битам добавляется несколькоk-битов четности, которые соответствующим образом располагаются среди информационных бит и контролируют строго информационные разряды.

Можно определить место и исправить ошибку. Применение таких расширенных кодов было предложено в 1948 году Хеммингом и с тех пор данный метод называется кодом Хемминга.

В кодах Хемминга все биты передаваемого слова нумеруются слева на право и начиная с первого. Биты, номера которых совпадают со степенью числа 2 называются битами четности, остальные биты используются в качестве информационных. Так например к 16 битам передаваемого слова добавляется 5 битов четности (1,2,3,8.16). Остальные биты до 21 используются в качестве информационных.

Каждый бит четности характеризует строго определенные разряды расширенного слова, номера контролируемых разрядов приведены в таблице.

В число контролируемых разрядов включены и сами биты четности. Значение бита четности подбирается таким образом, чтобы значение его было четным числом.

Пример:

Допустим имеется информационное слово следующего содержания:

Проанализируем принятое слово по разделам:

1. Проконтролируем бит четности №1. 6 единиц –– правильно

2. №2 –– 4 ед.

3. №4 –– 6 ед.

4. №8 –– 4 ед.

5. №16 –– 4 ед.

Допустим, что

Проанализируем принятое слово по разделам:

1. №1 –– 5 ед

2. №2 –– 4 ед

3. №4 –– 5 ед

4. №8 –– 4 ед

5. №16 –– 4 ед

Так как 8, 16 – верны, то числа с 8 по 15 – верны и с 16 по 21 – верны. При контроле под подозрение попали 1,4,5 биты информационного слова, так как 4 контролирует 4 и 5 разряды, то бит №1 из подозрения исключается. Так как 5 бит контролируется и первым и четвертым битами четности, то там ошибка.

Если инвертировать содержимое этого бита, то все биты четности будут правильными.

Код Хемминга позволяет определить только 1 ошибку, при двух или более код не работает. Также существует алгоритм быстрого определения ошибки для этого надо сложить биты четности 1и 4, и их сумма даст не верный бит.

20. Способы передачи отдельных слов цифровой информации

Обмен информацией между источником и приемником может вестись по одному из следующих принципов

1 синхронный

2 асинхронный

3 по прерыванию

При синхронном обмене требуется известное время выполнения одной операции обмена и единичный генератор синхроимпульсов, импульсы от генератора переключают режим прием-передача между связанными устройствами.

“+” – высокая скорость

“-“ – требует генератор и доп. провод

Асинхронный обмен. В этом случае сигнал формирует передатчик

Приемник имеет спец регистр который определяет начало передачи данных. Приемник слушает линию связи.

“-“ – Медленная скорость передачи

“-” – Необходимость постоянного прослушивания линии

Обмен по прерыванию..

В этом случае готовность передатчика к обмену проверяется аппаратным способом с помощью контролера прерываний. Контролер прерываний управляется процессором.

При отсутствии передачи данных процессор может выполнять программу. Как только устройство готово к обмену оно посылает сигнал готовности к процессору. Этот сигнал воспринимает контролер прерываний, который прерывает текущую программу и предает управление подпрограмме обмена данными. По завершении передачи происходит возвращение к основной программе.

“+” – возможно применение в условиях неравномерности передачи информации. При простоях выполняется расчетная задача.