Устройство для формирования циклического синхроимпульса Советский патент 1992 года по МПК H04L7/02 H03K5/153 

Фиг 2

Изобретение относится к цифровой технике, предназначено для использования в системах передачи дискретной информации с цикловой синхронизацией и наиболее эффективно может быть использовано в во- локонно-оптических системах передачи данных.

Известно устройство для формирования импульсов синхронизации, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, а также регистр номера импульсов, выходы которого через последовательно соединенные блок элементов И, счетчик и дешифратор подключены к одному из входов триггера, вы- ход которого через элемент И подключен к счетному входу счетчика, дополнительный формирователь последовательности импульсов, сумматоры по модулю два, элемент ИЛИ и дополнительный генератор тактовых импульсов. При этом выход дополнительного генератора подключен к другому входу элемента И, выход которого подключен к первому входу дополнительного формирователя последовательности импульсов, вы- ходы которого подключены к первым входам сумматоров по модулю два, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, а к вторым входам сумматоре по модулю два подключены соот- ветствующие выходы формирователя последовательности импульсов. Причем на второй вход дополнительного формирователя последовательности импульсов, на другой вход триггера и на другие входы бло- ка элементов И поданы сигналы записи.

Недостатком устройства являются его ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют использовать его для формирования заданной кодовой по- сылки с циклическим синхроимпульсом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство цикловой синхронизации, которое содержит входной блок хранения, вход которого является сигнальным входом устройства, элемент И и соединенные последовательно мультиплексор и выходной блок хранения, выход которого является выходом устройства, формирователь синхросигнала, два де- шифратора и два счетчика, счетные входы которых объединены и подключены к тактовому входу устройства. Выходы счетчиков соединены с входами соответствующих дешифраторов, выход первого дешифратора соединен с первым входом элемента И и тактовым входом входного блока хранения, выход которого подключен к первому входу мультиплексора, управляющий вход которого соединен с выходом формирования синхросигнала, вход которого объединен с вторым входом мультиплексора и подключен к выходу элемента И, второй вход которого объединен с тактовым входом выходного блока хранения и подключен к выходу второго дешифратора.

Известное устройство формирует двоичный сигнал, который состоит из информационных символов и одиночных синхросимволов, равномерно распределенных по циклу и представляющих собой синхрогруппу вида 011.

Недостатком известного устройства является то, что формируемая им кодовая последовательность не содержит импульсов тактовой частоты, они формируются другим устройством и передаются по другому каналу. Это усложняет построение схемы декодера и увеличивает стоимость системы передачи данных, особенно в случаях использования оптоволоконного канала.

К недостатком известного устройства

относится также избыточность кода (у F),

определяемая по аналогии с проверочными кодами как отношение числа служебных бит к общему числу передаваемых бит в кадре, что существенно ограничивает пропускную способность канала передачи данных.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения формирования выходных импульсов с параметрами тактовой частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее информационную шину, выходную шину, два счетчика, элемент И, дополнительно введены сдвиговый регистр и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, шина тактовых импульсов устройства соединена со счетными входами первого и второго счетчиков и тактовым входом сдвигового регистра, а информационная шина устройства - с информационным входом сдвигового регистра, выход первого счетчика соединен с входом записи сдвигового регистра и с входом сброса второго счетчика, тактовая шина устройства, кроме того, соединена через элемент задержки с первым зходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом сдвигового регистра, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, выход элемента И соединен с выходной шиной.

Предлагаемое устройство формирует кодовую последовательность, которая, в отличии от прототипа, содержит не только информационные импульсы и синхросимволы, но и тактовую частоту. Это достигается использованием при передаче относящегося к самосинхронизирующимся манчестерского кода. В результате этого появляется воз- можность исключить при связи между устройствами дополнительный физический канал передачи тактовой частоты, что значительно снижает стоимость линии связи, особенно при использовании волоконно-оптического ка- беля.

В отличие от прототипа, формирующего распределенную через каждые 15 бит информации циклическую синхрогруппу вида 011, определяющую постоянную избыточ-

ность кода р -Ј, в предлагаемом устройстве циклическая синхрогруппа имеет вид 100 и размещается только в начале кадра данных. Это определяет изменения избы- точности р от количества передаваемых в

3

кадре бит информации как -. При количестве передаваемых бит больше 18 и (как правило, в реальных устройствах обмен информации осуществляется большими массивами) избыточность кода предлагаемого устройства становится меньше избыточности кода прототипа, причем отличие тем существенней, чем больше количество передаваемых бит информации (фиг.1).

Для передачи данных прототипом количество бит передаваемой информации составляет как минимум 15, что определяется видом циклической синхрогруппы. Предла- гаемое устройство способно передавать любое количество бит.

На фиг.1 представлена диаграмма соотношения избыточностей кодов прототипа и предлагаемого устройства; на фиг.2 - функ- циональная схема устройства; на фиг.З - схема первого счетчика 1. на фиг.4 - схема блока сдвигового регистра; на фиг.5 - схема второго счетчика; на фиг.6 - эпюры напряжений в характерных точках устройства.

Устройство содержит (фиг.2) первый счетчик 1, блок 2 сдвигового регистра, второй счетчик 3, элемент 4 задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, элемент И 6.

Шина 7 тактовых импульсов устройства соединена со счетными входами счетчиков 1 и 3, а также с тактовым входом блока 2 сдвигового регистра и линии 4 задержки. Информационная шина 8 устройства соединена с информационным входом сдвигового регистра 2. Выход счетчика 1 соединен с входом записи сдвигового регистра 2 и с входом сброса счетчика 3. Выход линии 4 задержки и выход блока 2 сдвигового регистра соединены соответственно с первым и

вторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, выход которого соединен с вторым входом элемента И 6, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика 3. Выход элемента И б соединен с выходной шиной 9 устройства.

Рассмотрим функциональное назначение отдельных элементов схемы.

Счетчик 1 (фиг.З) предназначен для формирования импульса записи в сдвиговый регистр 2, который также служит импульсом, сброса счетчика 3 и является импульсом начала формирования кадра информации. Счетчик выполнен на двух последовательно соединенных (фиг.З) микросхемах DD1 и DD2 (К589ХЛ4), и обеспечивает формирование кадра, содержащего до 255 информационных разрядов. Необходимая длина кадра выбирается установкой соответствующего кода на входах D1-D4 . микросхем DD1 и DD2 (фиг.З).

Блок 2 сдвигового регистра (фиг.4) предназначен для формирования и вставки син- хропоследовательности в информацию, передаваемую в виде кода без возврата к нулю (БВН-код). Сдвиговый регистр выполнен на микросхеме К155ИР1. На вход D1 передается информационная последовательность, на входы D2, D3 -логический 0 на вход D4 - логическая 1. На вход V2 поступает импульс записи, с выхода первого счетчика, а на входы С1 и С2 - тактовая частота с входа схемы. Выход 10 сдвигового регистра 2 соединен с вторым входом элемента И 5.

Счетчик 3 (фиг.5) предназначен для формирования строба, изменяющего структуру манчестерского кода и формирования в манчестерском коде циклической синхро- последовательности.

Счетчик 3 выполнен на микросхеме DD3, а также на элементах НЕ (DD1.1) и (DD2.1) и инверторе на выходе DD1.2.

Первый вход DD2.1 является счетным входом счетчика 3. Второй вход счетчика 3 - входом сброса счетчика и соединен с выходом счетчика 1. Выход инвертора DD1.2 является выходом счетчика 3.

В качестве инвертора DD1.1 и DD1.2 используется 1/3 микросхемы К155ЛИ1, в качестве элемента И DD2.1 - 1/4 микросхемы К155ЛИ1, а в качестве счетчика DD.3 - микросхема 155ИЕ5.

Выход счетчика 3 соединен с первым входом элемента И 6.

Задержка распространения информационного разряда с D-входа сдвигового регистра 2 до выхода относительно соответствующего тактового импульса составляет величину порядка 30-35 не. Если

ее не устранить, то при формировании манчестерского кода на элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 возникнут искажения, нарушающие структуру кода. Как показывает практика, применение элемен- та 4 задержки на 1/4 микросхемы 155ПП5, имеющего задержку распростанения порядка 20-25 не, учитывая быстродействие микросхем 155 серии, оказывается достаточным для компенсации задержки информаци- онной последовательности в сдвиговом регистре 2 и позволяет устранить искажения при формировании манчестерского кода.

Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 предназначен для формирования из информаци- онной последовательности с выхода сдвигового регистра 2 и тактовой частоты с выхода элемента 4 задержки манчетерского кода.

В качестве элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 используется 1/4 микросхемы К155ЛП5. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 соединен с вторым входом элемента И 6.

Элемент И 6 предназначен для форми- рования информационной последовательности в манчестерском коде с циклической синхрогруппой. В качестве элемента И 6 используется 1/4микросхема К155ЛИ1. Выход элемента И 6 является выходом схемы,

Рассмотрим подробнее работу схемы, которую поясняют эпюры, представленные на фиг.6.

Тактовая частота (фиг.6а) поступает на счетный вход счетчика 1,на выходе которого формируется импульс (фиг.бб), положение которого в тактовой последовательности задается в дополнительном коде на D-входах микросхем DD1 и DD2 счетчика 1 (фиг.З). Он является импульсом записи в блок 2 сдвиго- вого регистра и сигналом установки для счетчика 3. Количество тактовых импульсов между импульсами записи задается как k + г, где k - число информационных разрядов; г-длина синхрогруппы, равная 3.

Во время действия импульса записи на входе V2 сдвигового регистра 2 (фиг.4) первым тактовым импульсом, подаваемым на входы С1 и С2, происходит запись синхро- последовательности и первого разряда кода без возврата к нулю (БВН-кода), поступающего на вход D1 с информационного входа устройства (фиг.бв, в). На фиг.бв и в показаны две возможные структуры БВН-кода, по- ступающие на информационный вход сдвигового регистра 2 и отличающиеся значением последнего информационного разряда (i - 1) кадра и первого информационного разряда 1-го кадра. В дальнейшем на эпюрах штрихом рядом с буквой будем помечать

эпюру, отличающуюся от предыдущей только этим свойством. При этом на вход V 1 сдвигового регистра подан логический О. Следующими тактовыми импульсами синх- ропоследовательность и информационные разряды, поступающие на вход D1 сдвигового регистра 2, подаются на выход сдвигового регистра 2. Таким образом на выходе регистра 2 формируется БВН-код, содержащий вначале синхропоследовательность 100 (фиг. 6г и г).Синхропоследовательность 100 подбиралась таким образом, чтобы значение первого информационного разряда i- го кадра и последнего информационного разряда (i-1) кадра не изменяли структуры манчестерского кода в разрядах, предназначенных для вставки циклической синхрогруппы. БВН-код с выхода сдвигового регистра блока 2 и тактовая частота через линию 4 задержки поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, на выходе которого формируется манчестерский код (фиг.бе и е). В заявляемом устройстве циклический синхроимпульс передается изменением структуры манчестерского кода в период поступления синхропоследователь- ности. Для этого счетчик 3 формирует инверсный строб с начала второго после импульса записи тактового импульса и до начала третьего тактового импульса (фиг.бд). Сформированный строб поступает на первый вход элемента И 6, на второй вход которого поступает манчестерский код с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5. Строб изменяет структуру манчестерского кода, формируя уровень логического О длительностью два тактовых интервала во время поступления синхропоследовательности, Так на выходе элемента И 6 формируется манчестерский код с циклической синхро- последовательностью (фиг.би, и). Как видно из (фиг,6) приведенных эпюр, изменение структуры манчестерского кода в синхрогруппе не изменяет структуры манчестерского кода в крайних информационных разрядах (i-1) и i-ro кадров и, наоборот, изменение значений информационных разрядов не влияет на структуру манчестерского кода в синхрогруппе.

Введение в состав устройства сдвигового регистра позволило включить в передаваемый код синхропоследовательность, имеющую вид 100, а введение элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ позволило формировать на выходе устройства манчестерский код.

Таким образом, заявляемое устройство по сравнению с прототипом имеет меньшую избыточность кода. Оно способно передавать неограниченное количество бит информации (вплоть до одиночного) и за счет использования самосинхронизирующего ман- честерского кода позволяет при организации синхронных систем передачи данных исключить дополнительный физиче- ский синхроканал. Это снижает стоимость линии связи и упрощает схемную реализацию приемной аппаратуры, в качестве которой может быть использовано устройство для преобразования манчестерского кода в код без возврата к нулю. Предлагаемое устройство является функциональным узлом платы мультиплексора Электроника МС 4501.

Формула изобретения

Устройство для формирования циклического синхроимпульса, содержащее инфор мационную шину, выходную шину, элемент И, шину тактовых импульсов, соединенную со счетными входами первого и второго

счетчиков импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения формирования выходных импульсов с параметрами тактовой частоты, в него введены сдвиговый регистр, элемент задержки и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем выход первого счетчика импульсов соединен с входом записи сдвигового регистра и с входом сброса второго счетчика импульсов, выход которого соединен с первым . выходом элемента И,выход которого соединен с выходной шиной,а второй вход- с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом сдвигового регистра, а второй вход через элемент задержки - с шиной тактовых импульсов и тактовым входом сдвигового регистра, информационный вход которого соединен с информационной шиной.

fe4

Изобретение может быть использовано в системах формирования импульсных сигналов. Цель изобретения - расширение фун- кциональных возможностей за счет обеспечения формирования выходных импульсов с параметрами тактовой частоты. Устройство содержит счетчики 1, 3 импульсов, шину 7 тактовых импульсов, информационную шину 8, выходную шину 9 и элемент И 6. В ведение сдвигающего регистра 2, элемента задержки 4 и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 позволяет обеспечить формирование на выходной шине 9 циклического синхроимпульса, параметры которого совпадают с параметрами импульсов генератора тактовой частоты. 6 ил.