曼彻斯特码编解码原理

曼彻斯特编码是一种同步时钟编码技术,常用于以太网媒介系统,确保数据流的精确同步。它通过电平跳变表示数据,分为两种约定,其中一种约定在IEEE 802.3和802.4标准中使用。曼彻斯特码具有丰富的位定时信息,便于信号恢复和抗干扰。编码器设计通常使用2选1数字选择器,而解码器设计需要识别“10”和“01”并转换为普通二进制。在VHDL实现中,需使用采样时钟频率至少是数据频率的4倍的缓存器来解码。

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曼彻斯特编码,也叫做相位编码(PE),是一个同步时钟编码技术,在以太网媒介系统中,被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。它的每一个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的。曼彻斯特编码因此被认为是一种自定时码。自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一个预先定义时间时期的时间中被传送。这样的编码方式可以在长时间没有电平跳变的情况下,仍然对任意的二进制数据进行编码,并且防止在这种情况下同步时钟信号的丢失以及防止低通模拟电路中低频直流飘移所引起的比特错误。同时,如果保证传送的编码交流信号的直流分量为零并且能够防止中继信号的基线漂移,那么就很容易实现信号的恢复和防止能量的浪费。另外,曼彻斯特码还具有丰富的位定时信息。

    原理:曼彻斯特码是通过电平的跳变来对二进制数据“0”和“1”进行编码的,对于何种电平跳变对应何种数据,实际上有两种不同的数据约定:第一种约定是由G. E. Thomas,Andrew S. Tanenbaum等人在1949年提出的,它规定“0”是由低到高的电平跳变表示,“1”是由高到低的电平跳变;第二种约定则是在IEEE 802.4(令牌总线)以及IEEE 802.3 (以太网)中规定,按照这样的说法,由低到高的电平跳变表示“1”,由高到低的电平跳变表示“0”。在实际工程上,这两种约定在一定范围内均有应用。为了便于描述,若无特殊说明,曼彻斯特码的编码规则均采用第二种约定,即从低电平跳变到高电平表示“1”,从高电平跳变到低电平表示“0”。

 

曼彻斯特是一种常用于数通信中的编方式,它通过改变信号的电平来表示不同的二进制位。在曼彻斯特编解码VHDL 实现中,我们可以使用 VHDL 语言来描述编及解的行为。 首先,实现曼彻斯特功能。编原理是将输入的二进制位逐个转换为两个时间周期内电平的上升和下降沿。在 VHDL 中,我们可以使用带有状态机的过程描述来实现这个功能。首先,我们需要定义输入信号和输出信号的端口。对于输入信号,我们可以使用 std_logic_vector 类型来表示二进制数据;对于输出信号,我们可以使用 std_logic 类型来表示编结果。然后,在过程描述中,根据输入信号的值进行状态的切换,并根据当前状态和输入信号的值生成编结果,最后将结果赋值给输出信号。 其次,实现曼彻斯特解码功能。解原理是根据编的规则判断上升和下降沿的位置,将其转换为对应的二进制位。同样,我们可以使用带有状态机的过程描述来实现解功能。在过程描述中,根据输入信号的变化和状态的切换,判断上升和下降沿的位置,并根据当前状态和上升下降沿的位置生成解结果,最后将结果赋值给输出信号。 这样,通过使用 VHDL 描述编及解的行为,我们可以实现曼彻斯特编解码功能。在实际的工程项目中,我们可以根据需要对编和解进行调整和优化,添加必要的错误检测和纠正机制,提高系统的可靠性和稳定性。
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