Назначение и формат кода “Манчестер–2”.

При синхронной передаче каждый кадр передается как одна непрерывная последовательность битов без стартового и стоп-битов. Поэтому необходим какой-то другой метод тактовой (побитной) синхронизации. Один из них очевиден: передатчик с приемником соединены двумя парами линий. Одна пара при этом будет использоваться для передачи данных, а другая–для тактовых импульсов (синхроимпульсов). Приемник может использовать эти тактовые импульсы, например, для потактовой записи поступающего потока битов в приемный регистр универсального синхронного приемо-передатчика (УСПП). Однако, на практике это весьма редко осуществимо, так как чаще всего на практике бывает доступна всего одна пара линий (например, коммутируемая телефонная сеть).

Для разрешения этой проблемы существуют два альтернативных способа: либо тактовые импульсы вводятся в передаваемый поток битов, а потом удаляются из него приемником, либо передаваемая информация кодируется так, чтобы гарантировать наличие в потоке битов переходов, достаточных для синхронизации тактовых импульсов, вырабатываемых самостоятельно в приемнике.

Манчестерский код, или Манчестер-II, получил наибольшее распространение в локальных сетях. Он является самосинхронизирующимся кодом, имеет два уровня, что обеспечивает лучшую помехозащищенность канала.

При манчестерском кодировании каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала в середине каждого такта. Единица кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, а ноль – обратным перепадом

Логика кодирования хорошо видна на примере передачи последовательности единиц или нулей (рис. 14).

Важная характеристика манчестерского кода – отсутствие у сигнала постоянной составляющей при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Благодаря этому передатчики и приемники можно “развязать” гальванически с помощью импульсных трансформаторов.

Спектр сигнала при манчестерском кодировании содержит только две частотные составляющие. Для десятимегабитового протокола это 10 МГц при передаче последовательности одних нулей или единиц и 5 МГц при их чередовании. Поэтому все другие частоты можно удалить с помощью полосовых фильтров.

Код Манчестер-II нашел применение в оптоволоконных и электропроводных сетях. Самый распространенный протокол локальных сетей – Ethernet 10 Мбит/с использует именно его.

На рис. 14 приведен пример фазового или Манчестерского кодирования.

Рис. 14. Метод фазового или Манчестерского кодирования.

Рис.15. Метод фазового или Манчестерского кодирования биполярными уровнями.

Используемая форма сигнала называется без-возврата-к-нулю (NRZ), а сам метод – фазовым или Манчестерским кодированием. Для этого кода постоянная составляющая равна нулю. Поэтому при использовании его обеспечивается наибольшая помехоустойчивость, что особенно важно для линий, длина участка регенерации которых ограничивается затуханием в кабеле.

При передаче чередующейся последовательности нулей и единиц частота сигнала Манчестер–2 совпадает с частотой сигнала NRZ. Еще одна особенность сигнала Манчестер–2 состоит в том, что он всегда изменяет состояние в середине битового интервала, что позволяет установить и поддерживать синхронизацию приемника с передатчиком. Сигнал Манчестер–2 можно получить суммированием по модулю два (логический элемент “исключающее или”) сигнала NRZ и СLK (данных и синхросигнала). Схемы извлечения тактовых импульсов при этом методе несколько сложнее. А так как в интерфейсе RS-232 как и в RS-485 сигналы биполярные и инверсные (за “1” принят уровень сигнала (-3В) – (-12В), а за “0” принят уровень (+3В) – (+12В), то и кодирование “0” и “1” тоже инверсное. Для примера на рис. 16 и 17 приведен формат посылок “запрос” и “ответ” при запросе и передаче измеренных прибором данных соответственно.

Рис.16 Формат посылок “запрос”.

Рис.17. Формат посылок “ответ” при передаче измеренных прибором данных.

Формирование посылок «запрос-ответ»

Алгоритм формирования кодовой посылки