Совместное научно-производственное предприятие «Промэкс» Особенности построения и рекомендации по применению иутк «Гранит-микро». Часть Организация информационных обменов между пу и кп. Редакция 1, 20 (стр. 3 из 17)

В паузном коде сигнал «1» или «0» занимают не всю длительность периода генератора.

Ниже приводится пример временных диаграмм формирования беспаузного (для ИУТК «Гранит-микро») и паузного кодов для случая, когда в паузном коде активный сигнал равен половине длительности такта.

2.3. Информационные и энергетические особенности беспаузного кода

Очевидно, что при заданной амплитуде энергия беспаузного импульсного сигнала максимальна. Следовательно, максимальна и его «потенциальная помехоустойчивость», которая (по теореме Котельникова) определяется соотношением энергий рабочего сигнала и помехи.

Указанное преимущество является определяющим при выборе типа кода в ИУТК «Гранит-микро».

Однако при использовании беспаузного кода исчезает «импульсный признак» - длительность непрерывно передаваемого в ТЛС импульса. Она оказывается нефиксированной и зависит от комбинации сигналов «1» и «0». В паузном коде при любой комбинации передаваемых сигналов длительность непрерывно передаваемого в ТЛС импульса равна части (половине – для приведенного примера) периода сигнала генератора тактовых импульсов.

Указанная особенность паузного кода облегчает передачу и прием сигнала – признака начала передачи сообщения. Для этого достаточно в начале передаваемого сообщения сформировать импульс, длительность которого существенно (например, в три раза) больше информационного, а в приемнике с помощью временного селектора выделить удлиненный импульс (синхроимпульс).

При беспаузном кодировании использовать удлиненный импульс для фиксации начала информационного сообщения невозможно, для этой цели применяют специальные коды. В протоколе HDLC (в ИУТК «Гранит-микро») в качестве специального кода, получившего название «открывающего флага», используют байт со структурой 01111110. Ниже приводятся временные диаграммы, поясняющие формирование признака начала сообщения для беспаузного и паузного кодов

Как видно, для формирования и передачи синхронизирующего импульса – маркера

начала рабочего цикла, при паузном кодировании достаточно два такта, а при использовании протокола HDLC (при беспаузном кодировании) – восемь тактов. К тому же использование беспаузного кода требует применения дополнительных процедур для того, чтобы сделать «беспаузный» маркер начала рабочего цикла «прозрачным»

2.4. Формирование маркера начала передачи информации

«Прозрачность» ОФ, т.е. запрет образования кода 01111110 в пределах передаваемого сообщения, обеспечивается вставкой сигнала «0» после передачи подряд пяти сигналов «1» (процедура вставки бита «0» вводится после передачи «открывающего флага», который в приводимом примере выделен жирными линиями). Включенные дополнительные биты – вставки обведены рамкой.

01111110 011011111 0011111 11111 0001111011111 01….

Для восстановления реально переданного сообщения в приемнике проводится процедура изъятия бита – вставки. Сигнал «0», принятый после пяти подряд сигналов «1», идентифицируется как вставка, в блок памяти принятого сообщения он не вводится, число тактов приема данных не изменяет.

Таким образом, использованием «прозрачного открывающего флага» решается первое из названных условий реализации передачи сообщений методом временного разделения сигналов – определение начала сообщения.

2.5.Обеспечение синхронности передачи и приема сигналов

Для обеспечения синхронности передачи и приема всех сигналов сообщения необходимо выполнить еще два условия: установить одинаковые частоты генераторов тактовых импульсов передатчика и приемника сообщения и поддерживать оптимальное соотношение начальных фаз указанных сигналов.

Первое условие выполняется достаточно просто использованием для образования тактовых импульсов задающего генератора на основе кварцевого резонатора.

Для выполнения второго условия обычно используется один из двух возможных методов – ударной или инерционной синхронизации. Оба метода основаны на том, что фронты передаваемых в ТЛС импульсов совпадают с фронтом сигнала генератора тактовых импульсов, который условно назовем нулевой фазой тактового импульса. При ударной синхронизации нулевая фаза тактового импульса устанавливается фронтом каждого принятого сигнала. Такой метод применяется, например, в com port ПЭВМ при работе по интерфейсу RS-232.

Однако метод «ударной» синхронизации может использоваться только при малом уровне помех, т.е. при малой вероятности образования ложных фронтов, которые могут появиться при попадании помехи в паузу между импульсными сигналами сообщения или при расчленении одного импульсного сигнала помехой. Поэтому ударная синхронизация используется при небольших расстояниях между приемником и передатчиком сообщений и при обеспечении «комфортных» условий при прохождении сигналов по ТЛС.

Значительно большую помехоустойчивость для установки оптимального соотношения фаз тактовых импульсов передатчика и приемника обеспечивает метод инерционной синхронизации. Метод применяется во всех версиях ИУТК «Гранит» и иллюстрируется приведенными ниже временными диаграммами.

На диаграмме «а» показаны сигналы

генератора тактовых импульсов передатчика, с помощью которых формируются все информационные сигналы сообщения, в том числе и маркер начала (МН) – «открывающий флаг».

На диаграмме «б» показан сформированный код МН – 01111110. Уже указывалось, что для его расшифровки невозможно использовать «временной» признак. При паузном кодировании определять принимаемые сигналы можно методом интегрирования, сравнивая с «образцом» зафиксированную интегральную длительность (энергию) каждого импульсного сигнала. В беспаузном коде длина непрерывно передаваемого импульса не фиксирована. Для расшифровки (декодирования) принимаемых сигналов приходится использовать альтернативный и значительно более сложный метод стробирования. При использовании метода стробирования фиксируется мгновенное значение принимаемого сигнала в момент образования «строба» Очевидно, что для оптимального приема каждого единичного сигнала (бита) момент его фиксации (формирования «строба») должен совмещаться с серединой интервала его передачи, т.е. с серединой периода

_пер.

2.6. Реализация инерционной синхронизации

Однако на удаленной от передатчика стороне приема информации нет «копии» сигнала

_пер., т.е. его необходимо восстановить, пользуясь принимаемым сообщением. Для восстановления тактового сигнала _пер можно использовать только переходы принимаемого сигнала из «1» в «0» и обратно. В реальных ТЛС искажение фронта и спада сигнала может быть различным, поэтому для восстановления _пер используют только один из двух перепадов уровня принимаемых сигналов. Как показано на диаграммах «в» и «г», тактовые сигналы приемника _пр могут опережать сигналы _пер или отставать от них (важно подчеркнуть, что абсолютно точно установить одинаковые значения _пер и _пр невозможно даже при использовании кварцевых резонаторов, поэтому фазовый сдвиг между ними увеличивается со временем). Если указанные сдвиги превышают порог – половину периода _пер, принимаемая информация искажается. Сигналы _пр необходимо корректировать – синхронизировать относительно сигналов _пер. с тем, чтобы получить на стороне приемника тактовые сигналы, показанные на диаграмме «д».

При «инерционной» синхронизации момент фиксации приемником каждого рабочего фронта принятого сигнала, который (при отсутствии искажений сигналов помехами) соответствует начальной (нулевой) фазе сигнала

_пер, сравнивается с текущей фазой сигнала _{пр .} Если фронт _пр опережает фронт _пер, фаза _пр корректируется так, чтобы очередной сигнал был «немного» задержан; в противном случае (т.е. при отставании _пр от _пер ) очередной сигнал _пр «немного» ускоряется. Величина коррекции, равная части периода _пр , называется коэффициентом инерционности. Обычно коэффициент инерционности К_и = 1/16 …1/32. Очевидно, чем меньше К_и, тем более устойчив прием информации, так как сигнал помехи меньше смещает момент стробирования. Но нельзя забывать о том, что для установки оптимального момента стробирования необходимо затратить много «фронтов» принимаемого сигнала. При двунаправленной коррекции – в сторону уменьшения отставания или опережения, максимальное число «фронтов» для коррекции максимального фазового сдвига равно 0,5/ К_и (8 или 16 при К_и, равном 1/16 и 1/32, соответственно)_.