Коды последовательных интерфейсов

В последовательных интерфейсах применяют различные методы кодирования последовательной информации. Коды последовательных интерфейсов должны обладать следующими основными свойствами:

- минимальной частотной полосой при одинаковой битовой скорости;

- самосинхронизацией;

- отсутствием постоянной составляющей (даже при передаче длинной последовательности нулей и единиц).

Наиболее часто используются следующие коды:

- Код без возвращения к нулю (БВН) (NRZ).

- Код без возвращения к нулю с инверсией (БВНИ).

- Код Манчестер 2.

Метод NRZ прост, характеризуется хорошей распознаваемостью ошибок (из-за двух резко отличающихся потенциалов), но не обладает свойством самосинхронизации. При передаче длинной последовательности единиц или нулей сигнал на линии не изменяется, поэтому приемник не может определить моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные. При высоких скоростях обмена и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый такт и, соответственно, считыванию некорректного значения бита. Серьезный недостаток NRZ – наличие низкочастотной составляющей.

При манчестер ском кодировании каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала, происходящими в середине каждого такта. Единица кодируется перепадом от высокого уровня сигнала к низкому, а нуль – обратным перепадом. Переходы производятся в середине временного интервала, отведенного каждому двоичному биту. Код Манчестер II легко получается из кода без возвращения к нулю, если последний подать на один вход схемы логической равнозначности, на второй вход которой подан синхросигнал в виде меандра с периодом, равным периоду кода БВН, и синфазный с ним. Например:

	последовательность двоичных битов
Код 6eз возвращения к нулю
Синхросигнал
Код Манчестер II

Так как сигнал изменяется в каждом такте передачи бита данных, то манчестерский код обладает хорошими самосинхронизирующими свойствами. Полоса пропускания манчестерского кода уже, чем у биполярного импульсного. У него также нет постоянной составляющей (половину времени сигнал положительный, половину – отрицательный). Это дает возможность использовать для гальванической развязки импульсные трансформаторы. При этом не требуется дополнительного источника питания для линии связи, как для оптронной развязки.

Основные параметры наиболее распространенных в МП- системах последовательных интерфейсов приведены в таблице.

Табл. Основные параметры последовательных интерфейсов в МК - системах

Параметры	SPI	I2С**	RS-232C	USB-1	RS-485C	CAN	1-Wire (MicroLAN)
Максимальная скорость передачи	10 Мбод	100 кбит/с, до 400 кбит/с (версия 2 – до 4 Мбит/с)	115 кбод	12 Мбод	10 Мбод	1 Мбод	16,3 кбит/с до 142 кбит/с
Макс. длина линий связи, м					1200 при 100 кбод 12 – при 10 Мбод
Число линий связи	3 + n*
Число абонентов в интерфейсе	n+1

Примечание: * n – число ведомых устройств в системе.

** интерфейс I²С также называют Two Wire Serial Interface.

Физический уровень интерфейсаRS-232C	Физический уровень интерфейсаRS-485C
	Физический уровень интерфейсаCAN

Физический уровень интерфейсов SPI, I²С и низкоскоростного USB реализуется стандартными логическими сигналами, поэтому специальные схемы преобразователей уровней для них не требуются.