曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)編碼的無線電通信

曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)編碼的無線電通信 
曼徹斯特編碼是二進(jìn)制相移鍵控（BPSK），作為低成本的無線電頻率（RF），數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制方案已獲得廣泛接受的形式。曼徹斯特是一個(gè)簡單的方法，編碼數(shù)字串行數(shù)據(jù)，而無需任何長串連續(xù)零或的任意位模式，并具有在傳輸數(shù)據(jù)的嵌入式編碼的時(shí)鐘速率。這兩個(gè)特點(diǎn)使低成本的數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的構(gòu)造，可以不精確，成本低，數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)鐘的變量變送器的信號強(qiáng)度與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行解碼。 

在曼徹斯特格式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼定義為“1”和“0”是過渡，而不是靜態(tài)值的二進(jìn)制狀態(tài)。有兩種可能的定義（如在圖1和圖2所示），有備用的邏輯電平分配的上升沿和下降沿的兩個(gè)可能的過渡。 



圖1。定義為邊緣轉(zhuǎn)換邏輯的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 



圖2。同樣有效的替代定義的邊沿轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 

在曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)位的定義可以成為混亂的，因?yàn)槊總�(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位編碼在兩個(gè)明顯的“位”中的編碼數(shù)據(jù)流的結(jié)果。牢記一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位被定義為過渡，很容易地看到，有沒有位在曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)流。曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)流，并為每個(gè)轉(zhuǎn)換需要兩個(gè)水平，因?yàn)楦鶕?jù)定義的信息編碼作為一種低層次向高層次過渡或高層次到低層次的過渡。因此，它需要兩倍的許多邏輯電平狀態(tài)在曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)。然而，使用的短語“曼徹斯特位”，堅(jiān)持和護(hù)理應(yīng)采取指定是否它是一種串行數(shù)據(jù)位或曼徹斯特編碼位時(shí)使用的術(shù)語“位”。長期芯片通常被用來描述一個(gè)過渡或邊緣兩側(cè)水平期間。因此，每一個(gè)邏輯電平位曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)編碼需要兩個(gè)芯片。一個(gè)樣本的串行數(shù)據(jù)流如圖3所示。 



圖3。曼徹斯特編碼的串行數(shù)據(jù)流，使用圖1所示的定義。 

曼徹斯特編碼的一個(gè)關(guān)鍵的好處是，平均而言，直流分量的編碼數(shù)據(jù)流水平是零。轉(zhuǎn)換的編碼數(shù)據(jù)流的峰 - 峰值幅度，總是可以被認(rèn)定為“點(diǎn)對面的中位數(shù)水平（零，在這個(gè)例子中）的編碼數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。低成本的數(shù)據(jù)解碼器使用這一個(gè)簡單的過渡檢測電路的特點(diǎn)，被稱為數(shù)據(jù)的切片。一個(gè)簡單的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的切片，如圖4所示，使用一個(gè)簡單的比較器來解碼，或切片，編碼數(shù)據(jù)流。 R1和C1組成低通濾波器的選擇是比串行數(shù)據(jù)碼片速率的時(shí)間常數(shù)與跟蹤傳入的串行數(shù)據(jù)流的DC平均水平。 C1上的平均電壓的建立為比較器的負(fù)輸入端的參考價(jià)值。串行數(shù)據(jù)流也比較積極投入，使上方和下方的平均值的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致比較器輸出的上部和更低的電源電壓之間擺動(dòng)。  工具包 | VOC檢測儀 | 溫度表 | 電工鉗 | 粒子計(jì)數(shù)器 | 采樣儀 | 試驗(yàn)機(jī) | 臭氧檢測儀 | 硬度計(jì) | 測試器 | 諧波分析儀 | 傳感器 | 鹽度計(jì) | 電源供應(yīng)器 | 示波表 | 頻譜分析儀 | 測高儀 | 熱像儀 |

圖5顯示了一個(gè)曼徹斯特編碼的串行輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流的例子。注意在這個(gè)例子中，編碼數(shù)據(jù)流具有直流偏移量從零的水平，是典型的射頻接收機(jī)。數(shù)據(jù)的切片有效地轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制串行數(shù)據(jù)流，電源軌之間波動(dòng)，是典型的數(shù)字系統(tǒng)中輸入的數(shù)據(jù)流。這種二進(jìn)制級別的恢復(fù)，使編碼的串行數(shù)據(jù)流與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電路的進(jìn)一步解碼和處理。 



圖4。一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)切片二進(jìn)制邏輯電平恢復(fù)電路。 

電路如圖5所示的例子還包括電阻R2和R3為補(bǔ)充的比較器電路中的滯后，形成了積極的反饋。遲滯減少多個(gè)邊與輸入信號緩慢變化或嘈雜的發(fā)生。 



圖5。低級別的曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)流輸入數(shù)據(jù)切片的邏輯電平輸出。 

數(shù)據(jù)一旦曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)已經(jīng)被切成與恢復(fù)電壓邏輯電平的串行數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)解碼器用于提取原來的串行數(shù)據(jù)編碼的信息。通常情況下，數(shù)據(jù)解碼器是一個(gè)簡單的微控制器上運(yùn)行的軟件算法，識別二進(jìn)制轉(zhuǎn)換到邏輯電平之間的分配一個(gè)二進(jìn)制“1”或“0”值的數(shù)據(jù)。在一個(gè)給定的系統(tǒng)，微控制器軟件可以預(yù)見的邏輯電平轉(zhuǎn)換的時(shí)機(jī)，知道大致的編碼數(shù)據(jù)的波特率。采用曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)嵌入式波特率時(shí)鐘的第二個(gè)好處。在接收到的數(shù)據(jù)流的情況下，接近本底噪聲（低射頻信號從遙遠(yuǎn)的發(fā)射機(jī)的水平，例如）過渡的邊緣上可能有多個(gè)數(shù)據(jù)切片輸出過渡�？梢詫懸粋�(gè)微控制器軟件算法，不僅預(yù)期的有效邊緣的時(shí)間，但可以拒絕進(jìn)一步的邊緣，直到下一個(gè)有效的邊緣過渡時(shí)間發(fā)生。雖然可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解碼器的硬件實(shí)現(xiàn)，電路的復(fù)雜性，往往不是一個(gè)簡單的單片機(jī)具有成本競爭力。此外，微控制器，如激活數(shù)字輸出，當(dāng)收到某些數(shù)據(jù)，如開鎖車門解碼正確識別關(guān)鍵控制功能時(shí)，可以執(zhí)行的其他職能。 





圖6。一個(gè)典型的射頻曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)接收系統(tǒng)的基本組成部分。 

曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)編碼通常被描述為一個(gè)邏輯相結(jié)合的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和時(shí)鐘的比特率用于建立過程中。這種電路的一個(gè)例子，如圖7所示。這樣一個(gè)電路的用途之一，可能是從微控制器UART輸出的串行數(shù)據(jù)編碼。所示的電路省去了所需的功能，以防止他們通過中間的邏輯電平狀態(tài)的過渡時(shí)鐘和數(shù)據(jù)輸入的過渡期間產(chǎn)生多個(gè)邊緣。 



圖7。曼徹斯特編碼相結(jié)合的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)鐘和串行數(shù)據(jù)通過異或。 

然而，編碼數(shù)據(jù)的XOR定義不立即傳達(dá)簡單創(chuàng)建的曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)流使用一個(gè)微控制器，如圖8所示的發(fā)射機(jī)編碼，使用軟件做的編碼和串行數(shù)據(jù)傳輸速率的時(shí)間。這種方式，它是沒有必要使用曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)傳輸與硬件UART和外部電路的微控制器。單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)的子程序更新輸出引腳，根據(jù)正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，從而建立了數(shù)據(jù)傳輸速率的時(shí)間。微控制器的時(shí)間基本不必須精確，編碼數(shù)據(jù)包含所有有關(guān)嵌入解碼接收機(jī)的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息。


圖8。微控制器可以使用軟件創(chuàng)建曼徹斯特編碼。