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NRZ-HDB3碼轉(zhuǎn)換器的高速長(zhǎng)距離通信
摘要：HDB3碼無(wú)直流分量，具有時(shí)鐘恢復(fù)和較好的抗干擾能力。本文提出使用HDB3碼用于高速長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸，并給出使用單片機(jī)AT89C51控制E1收發(fā)芯片DS2153Q實(shí)現(xiàn)NRZ-HDB3的碼制轉(zhuǎn)換，包括碼轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計(jì)和控制軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：NRZ HDB3 單片機(jī) E1收發(fā)芯片 DS2153Q
常用的NRZ碼不適合在高速長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N重要編碼方式。和最常用的NRZ碼相比，HDB3具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：消除了NRZ碼的直流成分，具有時(shí)鐘恢復(fù)更好的抗干擾性能，這使它更適合于長(zhǎng)距離信道傳輸。
E1信號(hào)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(shù)情況下數(shù)據(jù)的高速長(zhǎng)距離傳輸。在數(shù)據(jù)速率小于2.048Mbps的高速速率時(shí)，可以通過(guò)插入額外數(shù)據(jù)比特提高數(shù)據(jù)數(shù)率。E1收發(fā)芯片DS2153Q完全符合E1信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，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(fù)幀與不成幀三種方式。在成幀的E1中，第0時(shí)隙用于傳輸幀同步數(shù)據(jù)，其余31個(gè)時(shí)隙可以用于傳輸有效數(shù)據(jù)；在成復(fù)幀的E1中，除了第0時(shí)時(shí)隙外，第16時(shí)隙是用于傳輸信令的，只有第1～15，第17～31共30個(gè)時(shí)隙可用于傳輸有效數(shù)據(jù)；而在不成幀的E1中，所有32個(gè)時(shí)隙都可用于傳輸有效數(shù)據(jù)。本文提出的NRZHDB3碼制轉(zhuǎn)換器的E1工作在不成幀方式，也就是說(shuō)E1的32個(gè)時(shí)隙均用于傳輸有效數(shù)據(jù)。
1 E1收發(fā)芯片DS2153Q簡(jiǎn)述
DS2153Q是Dallas公司的T1/E1收發(fā)芯片，符合最新的E1線路標(biāo)準(zhǔn)，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(zhuǎn)換，碼率可達(dá)2.048Mb/s，而且在片內(nèi)集成了接收NRZ碼的數(shù)據(jù)時(shí)將恢復(fù)電路，更有利于后級(jí)接收電路。片內(nèi)D/A能夠?qū)崿F(xiàn)G.703標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)流狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，可以實(shí)時(shí)指示數(shù)據(jù)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(jī)等MCU接口連接。其內(nèi)部的71個(gè)8位寄存器使用戶可以通過(guò)MCU對(duì)DS2135Q進(jìn)行功能配置和狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
2 碼制轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)
NRZ-DB3碼制轉(zhuǎn)換器為NRZ碼到HDB3碼和HDB3碼到NRZ碼的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)選用專用E1收到芯片DS2153Q和單片機(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn)該碼制的轉(zhuǎn)換功能。該碼制轉(zhuǎn)換器把輸入的NRZ轉(zhuǎn)換為HDB3碼輸出，同時(shí)接收E1線路上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成HRZ碼，并恢復(fù)出數(shù)據(jù)時(shí)鐘，供后級(jí)數(shù)據(jù)接收單元使用。
AT89C51為Atmel公司的8位單片機(jī)，負(fù)責(zé)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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