Синхронизация и декодирование шин с манчестерским и NRZ-кодированием

Измерительная задача

При разработке электронных систем и отдельных цепей инженеры проверяют правильность осуществления коммуникаций по шине. Обычно это делается в два этапа. Сначала качество сигнала проверяется с помощью глазковой диаграммы, чтобы выявить любые проблемы с целостностью последовательных сигналов или наличие спорадических нарушений, таких как глитчи или ранты. На втором этапе инженер-разработчик проверяет правильность передаваемых по шине данных. Для стандартизованных шин, таких как CAN или SPI, содержимое обычно анализируется с помощью специального программного обеспечения (ПО) декодера шины, работающего на осциллографе. Это ПО отображает декодированные данные с временной корреляцией относительно захваченной осциллограммы, а также указывает на ошибочные элементы протокола, такие как ошибки CRC и неправильные заголовки. Такое ПО позволяет очень эффективно проводить тестирование коммуникационного интерфейса. Для тестирования интерфейсов, использующих коммуникационные стандарты, для которых нет доступных опций декодирования, таких как Profibus PA или MVB, или использующих собственные реализации протокола, возможно только ручное декодирование. Данный подход чреват ошибками и отнимает много времени.

Решение компании Rohde & Schwarz

Опция R&S®RTx-K50 для осциллографов R&S®RTP, R&S®RTO и R&S®RTE обеспечивает автоматическое декодирование произвольных коммуникационных протоколов с манчестерским и NRZ-кодированием. Декодирование основано на структуре протокола, определяемой пользователем. Пользователю доступно автоматическое декодирование, которое значительно сокращает время, необходимое для тестирования интерфейса. В таблице перечислены некоторые коммуникационные стандарты и характеристики их реализации, поддерживаемые опцией R&S®RTx-K50.

Выбор коммуникационных стандартов и специализированных характеристик связи

Применение

Настройка шины

Для обеспечения возможности декодирования кадры телеграммы должны быть настроены в соответствии со спецификацией стандарта. Этот подход объясняется ниже на примере протокола Profibus PA с манчестерским кодированием. На приведенной ниже диаграмме показано кодирование телеграмм данного коммуникационного стандарта.

Правильное декодирование этой шины лучше всего настроить в два этапа:

• Настройка декодирования протокола: установите правильный стандарт кодирования, правильную полярность шины, а также порог декодирования и скорость передачи данных. При правильной настройке осуществляется правильное декодирование телеграмм с неописанными битами (рисунки 1 и 2)
• Настройка кадра протокола: задайте отдельные ячейки протокола. Протокол Profibus PA начинается с преамбулы и начального ограничителя (см. диаграмму ниже). Если задать эти параметры в диалоговом окне формата кадра, то можно увидеть результат, показанный на рисунке 3. Возможные определения ячеек кадра перечислены в приведенной ниже таблице.

Возможные определения кадра

Манчестерское и NRZ-кодирование

Манчестерское кодирование представляет собой линейный код, в котором кодирование каждого бита данных имеет по крайней мере один переход. В результате шины с манчестерским кодированием не содержат постоянной составляющей и являются самосинхронизирующимися. В отличие от него, в NRZ-кодировании одно состояние представляется одним значащим положением, таким как положительное напряжение, а другое состояние — другим положением, например отрицательным напряжением. Шины с NRZ-кодированием не имеют состояния покоя и могут нуждаться в дополнительных механизмах синхронизации или отдельном тактовом сигнале.

Чтобы настроить запуск на основе протокола Profibus PA, выполните следующие действия: откройте меню запуска, выберите канал и выберите условия запуска, которые подходят для конкретной ситуации. Доступные события запуска: начало кадра и запуск по определенному шаблону телеграммы (рисунок 4)

Отладку можно дополнительно упростить с помощью таблицы декодирования, которая дает полный обзор всех декодированных телеграмм. Опция R&S®RTx-K50 обеспечивает быструю и эффективную настройку шин с произвольным манчестерским или NRZ кодированием с помощью осциллографов R&S®RTP, R&S®RTO и R&S®RTE.