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📄 21ic nrz-hdb3码转换器的高速长距离通信.htm

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            width=16>每周自动接收行业新闻，技术资料，设计文章</FONT></MARQUEE></TD>
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          <TD align=middle height=15>文章作者：西北工业大学 苗睿锋 <BR>文章类型：设计应用 
            文章加入时间：2004年3月22日1:45</TD></TR>
        <TR>
          <TD align=right><FONT color=#cc0000>文章出处：单片机与嵌入式系统应用</FONT> </TD></TR>
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            <P class=MsoNormal><SPAN 
            style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
            <B>摘要：</B></SPAN>HDB3码无直流分量，具有时钟恢复和较好的抗干扰能力。本文提出使用HDB3码用于高速长距离的数据传输，并给出使用单片机AT89C51控制E1收发芯片DS2153Q实现NRZ-HDB3的码制转换，包括码转换器的电路设计和控制软件设计。</P>
            <P class=MsoNormal><SPAN 
            style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
            <B>关键词：</B></SPAN>NRZ HDB3 单片机 E1收发芯片 DS2153Q</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">常用的NRZ码不适合在高速长距离数据通信的信道中传输，因而选用了另外一种编码—HDB3码。HDB3码是串行数据传输的一种重要编码方式。和最常用的NRZ码相比，HDB3具有很多优点，例如：消除了NRZ码的直流成分，具有时钟恢复更好的抗干扰性能，这使它更适合于长距离信道传输。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">E1信号选用HDB3编码方式，速率2.048Mbps，可以在特性阻抗120Ω的RJ45平衡双绞线上传输1.5km，能够满足大多数情况下数据的高速长距离传输。在数据速率小于2.048Mbps的高速速率时，可以通过插入额外数据比特提高数据数率。E1收发芯片DS2153Q完全符合E1信号标准，而且具备外围微控制器接口，大大提高了该芯片的可用性。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">E1有成帧、成复帧与不成帧三种方式。在成帧的E1中，第0时隙用于传输帧同步数据，其余31个时隙可以用于传输有效数据；在成复帧的E1中，除了第0时时隙外，第16时隙是用于传输信令的，只有第1～15，第17～31共30个时隙可用于传输有效数据；而在不成帧的E1中，所有32个时隙都可用于传输有效数据。本文提出的NRZHDB3码制转换器的E1工作在不成帧方式，也就是说E1的32个时隙均用于传输有效数据。<B><BR><IMG 
            height=304 hspace=5 src="21IC NRZ-HDB3码转换器的高速长距离通信.files/9a.gif" 
            width=561 vspace=10 border=0><BR>1 E1收发芯片DS2153Q简述</B></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">DS2153Q是Dallas公司的T1/E1收发芯片，符合最新的E1线路标准，包括ITU 
            G.703、G.704、G.706、G.823、I.431、ETSI300 011、300 
            233、TBR12和TBR13等，该芯片能完成NRZ和HDB3码间的相互转换，码率可达2.048Mb/s，而且在片内集成了接收NRZ码的数据时将恢复电路，更有利于后级接收电路。片内D/A能够实现G.703标准的输出波形，适用于75Ω和120Ω特性阻抗的双绞线，并且具有完善的数据流状态监测功能，可以实时指示数据流的传输状况。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">DS2153Q的外围微控制器接口使其可以很容易与单片机等MCU接口连接。其内部的71个8位寄存器使用户可以通过MCU对DS2135Q进行功能配置和状态监测这些寄存器主要有接收控制寄存器、发送控制寄存器通用控制寄存器、中断屏蔽寄存器和工作状态寄存器图1为DS2135Q的内部结构图。<B><BR><IMG 
            height=199 hspace=10 src="21IC NRZ-HDB3码转换器的高速长距离通信.files/9b.gif" 
            width=549 vspace=10 border=0><BR>2 码制转换器电路设计</B></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">NRZ-DB3码制转换器为NRZ码到HDB3码和HDB3码到NRZ码的转换，设计选用专用E1收到芯片DS2153Q和单片机AT89C51实现该码制的转换功能。该码制转换器把输入的NRZ转换为HDB3码输出，同时接收E1线路上的数据转换成HRZ码，并恢复出数据时钟，供后级数据接收单元使用。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">AT89C51为Atmel公司的8位单片机，负责控制通信芯片DS2153Q的工作模式和状态监，使其完成NRZ码到HDB3码和HDB3码到HRZ码的转换。同时，该单片机的外围电路还包括μP监控电路IMP813L，用于提高码制转换器工作的抗干扰能力和可靠性。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">图2是该码制转换器的结构框图。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">DS2153Q的并行数据/地址线与单片机的P0口相连；片选信号选用单片机的P2.0；单片机的读写信号与DS2153Q的读写信号相连；同时，DS2153的两个中断申请线与单片机的INT0和INT1相连。这样DS2153Q可以通过中断的方式及时通知单片机自身的工作状态。AT89C51与DS2153Q的电路连接图如图3所示，通过以上的硬连接，实现单片机对DS2153Q的控制和状态监控。<BR><BR><B><A 
            href="http://www.21ic.com/info/images/dpj/200401/9c.gif">图3 
            AT89C51与DS2153Q电路连接图</A></B><BR><BR><FONT size=3>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
            </FONT><SPAN 
            class=main1>该码制转换器选用IMP813L作为μP监控电路，实现可靠上电复位和看门狗控制。DS2153Q的时钟信号是通过对单片机时钟信号的二分频来实现的。单片机选用16.384MHz的时钟信号，使用74HC74二分频后，得到8.192MHz的频率信号作为DS2153Q输入时钟。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">在DS2153Q的电路设计中，为了使其工作在不成帧方式，发送的数据全部从TSER引脚输入，需要将引脚TLINK和TSER短接。发光二极管用于转换器的工作指示，可以直观判断当前数据转换是否正常。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">该码制转换器使用特性阻抗120Ω的RJ45平衡双绞线进行数据传输，DS2153Q收发电路如图4所示，传输变压器输入输出匝数比为1：1.36。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>3 单片机控制程序设计</B></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">转换器单片机控制程序包括两部分：DS2153Q的功能配置和DS2153Q工作状态监控。DS2153Q的功能配置实现HDB3码的正常动作；DS2153Q工作状态监控用来实时获得当前转换器是否工作正常，并及时上报和指示。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">3.1 DS2153Q功能配置</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">转换器上电后，首先由μP监控电路进行有效复位，保证单片机的正常初始化，一单片机即进入通信芯片DS2153Q的配置过程。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">①初始化测试寄存器，向相应测试寄存器写0即写。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">②进行接收控制存器（RCR）的配置，包括接收帧模式、自动重同步使能、重同步准则和接收动态存储功能等，使DS2153Q接收单片工作在Auto 
            Resync、Disable Elastic Store。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">③进行发送控制存器（TCR）的配置，包括发送帧模式、自动设置故障位和16位引脚的功能选择等，使DS2153Q发送单元工作在E-bits 
            not automatically set in the transmit 
            direction，并根据当前转换模式的不同设置16引脚的功能，0=Receive Loss of Sync(RLOS)、1=Loss 
            of Transmit Clock(LOTC)。</P>
            <P
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