一起來探討:單線實現同步傳輸,這可能嗎?
發布時間:2015-08-14 責任編輯:susan
【導讀】在(zai)同(tong)步(bu)傳(chuan)輸(shu)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)包(bao)含(han)了(le)時(shi)鍾(zhong),常(chang)見(jian)的(de)簡(jian)單(dan)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)中(zhong)傳(chuan)輸(shu)時(shi)鍾(zhong)都(dou)是(shi)通(tong)過(guo)一(yi)根(gen)時(shi)鍾(zhong)線(xian)以(yi)及(ji)一(yi)根(gen)數(shu)據(ju)線(xian)。要(yao)想(xiang)實(shi)現(xian)僅(jin)僅(jin)利(li)用(yong)一(yi)根(gen)線(xian)就(jiu)能(neng)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)和(he)時(shi)鍾(zhong)的(de)傳(chuan)輸(shu),並(bing)且(qie)協(xie)議(yi)簡(jian)單(dan),這(zhe)可(ke)能(neng)嗎(ma)?具(ju)體(ti)要(yao)如(ru)何(he)進(jin)行(xing)編(bian)碼(ma)與(yu)解(jie)碼(ma)呢(ne)?最(zui)後(hou)還(hai)有(you)應(ying)用(yong)呢(ne)?
關於單線實現同步傳輸的回答是肯定的,而且這種協議的數量還不少,曼切斯特編碼(Manchester Encoding)就是其中一種,曼切斯特編碼也叫做相位編碼(PE)和雙相碼(Biphase Code)。它的編碼規則是將每個二進製碼元變換成相位不同的一個方波周期。例如,消息碼“0”對應相位,“1”對應相位0。也可以這樣理解,每一位的中間有一跳變,位中間的跳變既作為時鍾信號,又作為數據信號;從高到低跳變表示“0”,從低到高跳變表示“1”,如圖1所示,以Manchester IEEE802.3為準。在傳輸碼元信息的同時,也將時鍾同步信號一起傳輸到對方,每位編碼中有一跳變,不存在直流分量(高電平和低電平電壓相反的情況),因此具有自同步能力和良好的抗幹擾性能。小小的不足就是每一個碼元都被調製成兩個電平,所以數據傳輸的速率隻有調製速率的1/2。

圖1 曼切斯特編碼傳輸協議
1.編碼
如圖1所suo示shi,曼man切qie斯si特te編bian碼ma一yi種zhong簡jian單dan的de實shi現xian就jiu是shi數shu據ju和he時shi鍾zhong的de異yi或huo,這zhe種zhong實shi現xian的de前qian提ti是shi數shu據ju是shi依yi據ju時shi鍾zhong信xin號hao進jin行xing輸shu出chu,即ji當dang前qian的de數shu據ju和he時shi鍾zhong是shi同tong步bu的de,這zhe種zhong方fang式shi實shi現xian在zai數shu據ju和he時shi鍾zhong的de邊bian沿yan處chu可ke能neng會hui出chu現xian毛mao刺ci信xin號hao。如ru果guo數shu據ju和he時shi鍾zhong異yi步bu的de,那na毛mao刺ci信xin號hao就jiu很hen多duo了le,就jiu不bu能neng簡jian單dan采cai用yong異yi或huo的de方fang式shi實shi現xian。因yin此ci為wei了le得de到dao質zhi量liang較jiao好hao的de曼man切qie斯si特te編bian碼ma不bu能neng簡jian單dan的de采cai用yong異yi或huo方fang式shi實shi現xian,另ling一yi種zhong實shi現xian方fang式shi就jiu是shi采cai用yong兩liang倍bei的de是shi時shi鍾zhong進jin行xing調tiao製zhi,即ji得de到dao時shi鍾zhong雙shuang邊bian沿yan,雙shuang邊bian沿yan采cai用yong數shu據ju,依yi據ju數shu據ju的de電dian平ping決jue定ding輸shu出chu的de信xin號hao,較jiao好hao的de實shi現xian方fang式shi就jiu是shi采cai用yong狀zhuang態tai機ji進jin行xing轉zhuan換huan,由you於yu實shi現xian比bi較jiao複fu雜za因yin此ci也ye就jiu不bu詳xiang細xi講jiang解jie了le。
2.解碼
如圖1所suo示shi,曼man切qie斯si特te解jie碼ma一yi種zhong簡jian單dan的de實shi現xian就jiu是shi曼man切qie斯si特te信xin號hao和he時shi鍾zhong的de異yi或huo,這zhe種zhong實shi現xian是shi不bu穩wen定ding的de,因yin為wei解jie碼ma端duan的de時shi鍾zhong和he編bian碼ma端duan時shi鍾zhong是shi很hen難nan保bao證zheng一yi樣yang,都dou有you各ge自zi的de時shi鍾zhong抖dou動dong和he偏pian差cha。因yin此ci保bao證zheng正zheng確que的de解jie碼ma,一yi種zhong好hao的de實shi現xian方fang式shi是shi采cai用yong高gao頻pin時shi鍾zhong信xin號hao去qu采cai用yong曼man切qie斯si特te信xin號hao,得de到dao曼man切qie斯si特te信xin號hao的de脈mai寬kuan和he邊bian沿yan類lei型xing,脈mai寬kuan可ke以yi得de到dao時shi鍾zhong頻pin率lv,脈mai寬kuan和he邊bian沿yan一yi起qi可ke以yi解jie碼ma出chu具ju體ti數shu據ju,由you於yu實shi現xian比bi較jiao複fu雜za因yin此ci也ye就jiu不bu詳xiang細xi講jiang解jie了le。
3.應用
由(you)於(yu)曼(man)切(qie)斯(si)特(te)編(bian)碼(ma)具(ju)有(you)自(zi)同(tong)步(bu)能(neng)力(li)和(he)良(liang)好(hao)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)能(neng),因(yin)此(ci)在(zai)智(zhi)能(neng)變(bian)電(dian)站(zhan)中(zhong),互(hu)感(gan)器(qi)采(cai)樣(yang)得(de)到(dao)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)通(tong)信(xin)就(jiu)采(cai)用(yong)了(le)曼(man)切(qie)斯(si)特(te)編(bian)碼(ma)作(zuo)為(wei)傳(chuan)輸(shu)協(xie)議(yi),並(bing)定(ding)義(yi)了(le)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)規(gui)約(yue),簡(jian)稱(cheng)為(wei)FT3。FT3是IEC60044-8電子式電流互感器標準裏規定使用的幀格式,所以描述FT3實際上要從IEC60044-8的標準說起。FT3的數據傳輸采用串行傳輸,可采用異步方式傳輸,也可采用同步方式傳輸。
FT3同步傳輸介質宜采用光纖傳輸係統,邏輯“1”定義為“光纖亮”,邏輯“0”定義為“光纖滅”。傳輸比特速率為2.5Mbit/s或其整數倍。采樣率為4KHz和12.8KHz。光波長範圍為820nm~860nm(850nm),光纜類型為62.5/125μm多模光纖,光纖接頭宜采用ST或FC接頭。
數字編碼采用曼徹斯特編碼,首先傳輸MSB(最高有效位)。曼徹斯特編碼:從高位轉移到低位(下降沿)為二進製1,從低位轉移到高位(上升沿)為二進製0,即圖 1的Manchester G.E.Thomas。
FT3幀結構如表1所示。
(1) 每幀固定長度,每個字節8位。
(2) 每幀由起始符開始,起始符由兩個字節組成,固定為0x0564。
(3) 報文類型:表示不同的幀類型和數據長度、信息排序。
(4) 用戶數據,不同幀類型代表的意義不同。
(5) 用戶數據之後跟隨一個16位的CRC校驗序列,由下列多項式生成校驗,序列碼為X16+X13+X12+X11+X10+X8+X6+X5+X2+1,生成的16比特校驗序列再取反成為所要求的校驗序列。

表1 幀結構表
數字變電站光分析儀DT6000係統都支持FT3的編碼和解碼,FT3的解碼為自適應波特率,不需要用戶配置波特率。並且解碼自動識別報文類型,目前支持報文類型有,FT3標準幀、FT3擴展幀和四種互感器協議,自適應解碼如圖2所示。

圖2 FT同步自適應解碼
曼切斯特編碼具有自同步能力和良好的抗幹擾性能,單線串行傳輸數據和時鍾,因此在智能變電站中,FT3協議就采用了曼切斯特編碼作為傳輸協議,智能變電站光分析儀DT6000係列支持FT3的編碼與解碼,並且解碼為自適應波特率,自識別FT3幀格式。
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