Современная электроника №2/2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 41 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2019 Рис. 4. Результаты построения спектра на основе быстрого преобразования Фурье: а) для NRZ-кода; б) для манчестерского кода ей R&S RTE-K50. Машинные сло- ва в соответствии с изложенными принципами кодирования форми- ровались при помощи генератора Hantek 1025G, работавшего под управ- лением ноутбука HP Mini 110-3703. Для формирования битовых последова- тельностей требуемой структуры, а так- же пауз между ними были подготовле- ны специальные файлы в формате *.csv, данные из которых при помощи спе- циального программного обеспечения (СПО) загружались в память генерато- ра через интерфейс USB 2.0, одновре- менно использовавшийся для питания генератора. Генератор формировал сигналы на основе цифроаналогового преобразо- вания со скоростью 2 млн символов/с. При этом битовому интервалу соот- ветствовало 2 символа для обеспече- ния выбранной символьной скоро- сти. Высокий и низкий уровни напря- жения были выбраны равными 3 и − 3 В соответственно. Построение спектра сигналов Построение спектра сигналов в ман- честерском и NRZ-коде в случае доста- точной скорости захвата может исполь- зоваться при поиске сигнальных ано- малий и установлении причин их появления. По спектрограмме может быть выполнена приближённая оцен- ка битовой скорости, которая, одна- ко, может осуществляться только при постоянстве её значения, а также опре- делено наличие резонансных процес- сов в линиях передачи. Оценка необ- ходимой полосы частот важна при высокой битовой скорости (выше 10 Мбит/с), т.к. для широкополосных сигналов начинают проявляться дис- персионные явления и потери, пре- пятствующие сохранению их целост- ности и ограничивающие дальность их передачи. При построении спектра использова- лось МС COM. Результаты, полученные с использованием встроенной опции быстрого преобразования Фурье, пока- заны на рисунке 4. Необходимая для передачи сигнала полоса частот, кото- рая может быть определена по перво- му нулю спектрограммы, составляет для манчестерского и NRZ-кода 2 и 1 МГц соответственно при скорости 1 Мбит/с. На спектрограммах видно отсутствие посторонних спектральных состав- ляющих, не характерных для цифро- вого сигнала, что свидетельствует об их высоком качестве. Если бы в ради- очастотном кабеле наблюдались резо- нансы, то на спектре имелись бы свой- ственные узкополосным сигналам пики, а на осциллограмме был виден высокочастотный затухающий коле- бательный процесс. С учётом рабочей полосы современных осциллографов спектрограммы можно строить и для гигабитных скоростей передачи, при- чём никакие опции, кроме встроен- ной функции быстрого преобразова- ния Фурье, для этого не нужны. Настройка опции R&S RTE-K50 для декодирования МС пользовательского протокола Данная настройка включает в себя два этапа. На первом задаются харак- теристики сигналов на физическом уровне: тип кодирования, пороговые значения, определяющие высокий и низкий уровень сигналов, битовую скорость, наличие инвертирования в сигнале и т.д. Практика показала целе- сообразность автоматического опре- деления пороговых уровней, кото- рые для сигналов данного вида рав- ны ±2,5 В. На втором этапе настройки последовательно была задана структу- ра каждого МС в соответствии с опи- санием [1], что необходимо для поис- ка машинных слов конкретного вида в битовых последовательностях, причём было установлено, что значения полей Adr , Data и Command отображаются в шестнадцатеричном формате. Интер- вал бездействия был задан равным 10 мкс, для манчестерского кодирова- ния была установлена синхронизация по второму фронту в МС. Настройки опции строго соответ- ствовали приведённому ранее опи- санию протоколов. Представленные далее результаты получены после настройки опции и загрузки необходи- мого шаблона описания полей машин- ных слов, соответствующего данным таблицы. Декодирование машинного слова COM при периодическом его повторении Для демонстрации выделения и деко- дирования МС, а также проверки пра- вильности настроек опции рассмо- трим ситуацию, когда контроллер запрашивает данные одного и того же датчика с периодом повторения 1 мс и не получает ответа. Результаты измерений представлены на рисун- ке 5. В таблице на рисунке 5а приве- дено содержание всех полей в соста- ве одного из захваченных МС с указа- нием их значений. Важно подчеркнуть, что одновременно может быть захва- чено и декодировано несколько МС разных типов, что облегчает провер- а б