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NRZ-HDB3碼轉換器的高速長距離通信
摘要：HDB3碼無直流分量，具有時鐘恢復和較好的抗干擾能力。本文提出使用HDB3碼用于高速長距離的數據傳輸，并給出使用單片機AT89C51控制E1收發(fā)芯片DS2153Q實現NRZ-HDB3的碼制轉換，包括碼轉換器的電路設計和控制軟件設計。關鍵詞：NRZ HDB3 單片機 E1收發(fā)芯片 DS2153Q
常用的NRZ碼不適合在高速長距離數據通信的信道中傳輸，因而選用了另外一種編碼—HDB3碼。HDB3碼是串行數據傳輸的一種重要編碼方式。和最常用的NRZ碼相比，HDB3具有很多優(yōu)點，例如：消除了NRZ碼的直流成分，具有時鐘恢復更好的抗干擾性能，這使它更適合于長距離信道傳輸。
E1信號選用HDB3編碼方式，速率2.048Mbps，可以在特性阻抗120Ω的RJ45平衡雙絞線上傳輸1.5km，能夠滿足大多數情況下數據的高速長距離傳輸。在數據速率小于2.048Mbps的高速速率時，可以通過插入額外數據比特提高數據數率。E1收發(fā)芯片DS2153Q完全符合E1信號標準，而且具備外圍微控制器接口，大大提高了該芯片的可用性。
E1有成幀、成復幀與不成幀三種方式。在成幀的E1中，第0時隙用于傳輸幀同步數據，其余31個時隙可以用于傳輸有效數據；在成復幀的E1中，除了第0時時隙外，第16時隙是用于傳輸信令的，只有第1～15，第17～31共30個時隙可用于傳輸有效數據；而在不成幀的E1中，所有32個時隙都可用于傳輸有效數據。本文提出的NRZHDB3碼制轉換器的E1工作在不成幀方式，也就是說E1的32個時隙均用于傳輸有效數據。
1 E1收發(fā)芯片DS2153Q簡述
DS2153Q是Dallas公司的T1/E1收發(fā)芯片，符合最新的E1線路標準，包括ITU G.703、G.704、G.706、G.823、I.431、ETSI300 011、300 233、TBR12和TBR13等，該芯片能完成NRZ和HDB3碼間的相互轉換，碼率可達2.048Mb/s，而且在片內集成了接收NRZ碼的數據時將恢復電路，更有利于后級接收電路。片內D/A能夠實現G.703標準的輸出波形，適用于75Ω和120Ω特性阻抗的雙絞線，并且具有完善的數據流狀態(tài)監(jiān)測功能，可以實時指示數據流的傳輸狀況。
DS2153Q的外圍微控制器接口使其可以很容易與單片機等MCU接口連接。其內部的71個8位寄存器使用戶可以通過MCU對DS2135Q進行功能配置和狀態(tài)監(jiān)測這些寄存器主要有接收控制寄存器、發(fā)送控制寄存器通用控制寄存器、中斷屏蔽寄存器和工作狀態(tài)寄存器圖1為DS2135Q的內部結構圖。
2 碼制轉換器電路設計
NRZ-DB3碼制轉換器為NRZ碼到HDB3碼和HDB3碼到NRZ碼的轉換，設計選用專用E1收到芯片DS2153Q和單片機AT89C51實現該碼制的轉換功能。該碼制轉換器把輸入的NRZ轉換為HDB3碼輸出，同時接收E1線路上的數據轉換成HRZ碼，并恢復出數據時鐘，供后級數據接收單元使用。
AT89C51為Atmel公司的8位單片機，負責控制通信芯片DS2153Q的工作模式和狀態(tài)監(jiān)，使其完成NRZ碼到HDB
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