5.3.2 Формирование импульсов синхронизации на приемной стороне

На рисунке 2 изображена временная диаграмма процесса передачи данных в коде Манчестер-2. В первой строке диаграммы описано значение информационного сигнала D, вторая строка диаграммы представляет значение сигнала синхронизации S. Передние фронты этого сигнала определяют значение информационного сигнала в последовательные моменты времени t₀, t₁, … На этой диаграмме в момент времени t₀ информационный сигнал D равен 0, в момент времени t₁ равен 1. Эти значения на временной диаграмме отмечены цветными маркерами красного и синего цвета, соответственно. Таким образом, в первой строке представлена последовательность 011010, состоящая из шести информационных бит. Спады синхронизирующего сигнала определяют моменты времени, в которых значение информационного сигнала может изменяться. Например, спад (задний фронт) первого импульса синхронизации определяет момент времени, в который информационный сигнал изменяет свое значение со значения 0 на 1. А во время спада второго импульса синхронизации информационный сигнал не изменяет своего значения и остается равным 1. Интервал времени между последовательными спадами определяет битовый интервал информационного сигнала, а фронты синхросигнала определяют моменты времени считывания информационного сигнала.

Для передачи в канал связи информационного сигнала D, значение этого сигнала {0,1} на двухвходовом элементе XOR U2 складывается по модулю два c логическим значением синхронизирующего сигнала S. Далее сложение по модулю два будем обозначать знаком +. В результате получаем канальный сигнал Dt, значение которого представлено в третьей строке временной диаграммы. Cигнале Dt всегда изменяет свое значение при изменении синхронизирующего сигнала из 10 (по фронту сигнала S). Рассмотрим моменты времени, соответствующие фронтам синхросигнала. В эти моменты времени информационный сигнал не меняет своего значения, а синхронизирующий сигнал изменяет свое значение 01. Если информационный сигнал D в этот момент времени имел значение 1, то канальный сигнал Dt=1 имел значение 1, и при переходе синхросигнала из 0 в 1 канальный сигнал изменит свое значение на 0 (D+S=Dt 1+1=0). Если информационный сигнал D имел значение 0, то канальный сигнал Dt имел значение 0. После изменения значения синхросигнала на 1 канальный сигнал изменит свое значение и станет равным 1 (D+S=Dt 0+1=1). Таким образом канальный сигнал изменяет свое значение на каждом битовом интервале и переход 01 (фронт) канального сигнала соответствует нулевому значению информационного сигнала в этот момент времени, а переход 01 (спад) канального сигнала соответствует единичному значению информационного сигнала в этот момент времени.

информационный сигнал D=1

информационный сигнал D=0

При переходе синхронизирующего сигнала из состояния 1 в состояние 0 (10 спад сигнала S) значение канального сигнала зависит не только от значения информационного сигнала и его изменение происходит только в тех случаях, когда сигнал данных и синхронизирующий сигнал имеют разные значения.

Способ формирования канального сигнала, при котором в канальном сигнале происходят изменения значения на каждом битовом интервале, и эти изменения однозначно определяют значения информационного сигнала в эти моменты времени называют Манчестерским кодом (Манчестер 2).

Переходы 01 (фронты) этого сигнала, определяют моменты времени, в которые информационный сигнал равен 0, а переходы 10 (спады) этого сигнала определяют моменты времени, в которые информационный сигнал равен 1. В канальном сигнале содержится информация об информационном сигнале D и синхросигнале S.

На приемном конце системы передачи канальный сигнал Dt вновь складывается с синхронизирующим сигналом. Пусть Dt=D  S – канальный сигнал, тогда на приемной стороне системы передачи получим:

Dt  S=D  S  S =D так как S  S=0 и X  0=X для любых Х. (1)

Значение принятого таким образом информационного сигнала представлено в последней строке временной диаграммы. Процесс формирования сигналов синхронизации показан на рисунке 2.

Рис 2 Временная диаграмма процесса синхронизации приема при использовании кода Манчестер-2

Для получения синхросигнала S на приемном конце системы передачи используется два одновибратора U4 и U5. Одновибратор вырабатывает положительный импульс длительностью =0.7RC сек, если на его вход А1 поступает положительный перепад (фронт) сигнала, или на вход А2 поступает спад сигнала. Причем, если на один из входов поступает перепад, и на выходе формируется положительный импульс, то этот импульс блокирует до своего окончания выработку импульса при поступлении перепада на второй вход. Например, выработка импульса на выходе мультивибратора U4 на втором битовом интервале от фронта канального сигнала заблокирована импульсом, который сформирован раннее от спада этого сигнала.

Импульсы, которые получены с выхода первого одновибратора D2 на приемномной стороне системы передачи показаны в четвертой строке временной диаграммы. Фронты этих импульсов соответствуют фронтам синхронизирующих сигналов стороны передачи. Однако их длительность в полтора раза больше. Поэтому выход первого одновибратора U4 подключен к входу А1 второго одновибратора U5, который вырабатывает синхронизирующие импульсы на приемной стороне системы передачи нужной длительности. Эти синхронизирующие импульсы показаны в пятой строке временной диаграммы. В соответствии с выражением (1) сумма по модулю два (XOR) принятого канального сигнала Dt и полученных синхронизирующих импульсов дает на выходе элемента U6 принятый информационный сигнал, который показан в шестой строке временной диаграммы. Этот сигнал по фронту синхросигнала может записываться в регистр для хранения и обработки.

Применение канального кодирования кодом Манчестер 2 позволяет исключить использование канала для передачи синхросигнала. Однако для применения этого кода требуется в два раза более широкая полоса частот.

Вопросы для самопроверки

1 Перечислите элементы схемы синхронизации и их назначение

2 Опишите как формируются канальные сигналы данных и почему они содержат информацию о данных и сигналах синхронизации.

3 Опишите процесс получения сигналов синхронизации и данных на приемной стороне системы передачи.