1553B總線(xiàn)中曼徹斯特編解碼器的設計

0 引言
曼徹斯特碼是一種總線(xiàn)數據傳輸雙極性碼。在數字信號基帶傳輸中，通過(guò)這種信道編碼技術(shù)可使傳送數據同時(shí)攜帶時(shí)鐘信息，故也稱(chēng)其為自同步曼徹斯特碼。在信道傳輸中曼徹斯特碼有很好的抗干擾能力。接收端可以將分離出的時(shí)鐘用于解碼，從而簡(jiǎn)化了解碼過(guò)程。
針對曼徹斯特碼特點(diǎn)，可采用位同步方法提取時(shí)鐘，常采用濾波法和數字鎖相環(huán)法。濾波法采用的窄帶濾波器不適合數字電路使用。數字鎖相環(huán)法通過(guò)比較接收碼元和本地碼元為定時(shí)時(shí)鐘的相位來(lái)添加扣除時(shí)鐘脈沖，以達到調整相位的目的，但電路實(shí)現過(guò)于復雜。本文提出的時(shí)鐘分離電路比數字鎖相環(huán)簡(jiǎn)單，而且提取出來(lái)的時(shí)鐘可以準確地采樣到曼徹斯特碼信號。

1 曼徹斯特碼
曼徹斯特碼是一種廣泛用于以太網(wǎng)、短距離無(wú)線(xiàn)通信、航空電子綜合系統中總線(xiàn)數據傳輸的雙極性碼。它的每個(gè)碼元中點(diǎn)都存在一個(gè)電平跳變，1信號為一個(gè)從1到0的負跳變；0信號為一個(gè)從0到1的正跳變。由于曼徹斯特碼在頻譜中存在很強的定式分量，解碼時(shí)可將分離出的時(shí)鐘用來(lái)解碼。另一方面，1553B傳輸電纜呈容性負載特性，所以在信號傳輸中，直流和低頻分量將受到很大的衰減。曼徹斯特碼頻譜中不存在直流分量，而且低頻分量也大大減小，很適合在1553B電纜中傳輸。
MIL-STD-1553B協(xié)議中采用的曼徹斯特碼數據格式如圖1所示。

同步頭：占三位碼元長(cháng)度。命令字或狀態(tài)字同步頭的前1．5倍碼元長(cháng)度為高電平；后1．5倍碼元長(cháng)度為低電平，數據字同步頭剛好相反。同步頭用于區分字的類(lèi)型以及標識字傳輸開(kāi)始。
數據：16位數據位。圖中bit3為數據最高位，依次遞減，bit18為數據最低位。
奇偶校驗位：這里采用奇校驗。將16位數據按位同或的結果作為奇校驗位。

2 曼徹斯特編碼器的設計
由于曼徹斯特碼的每個(gè)碼元在其中心存在電平跳變，所以編碼器的發(fā)送時(shí)鐘頻率至少應選擇信息傳輸速率的2倍頻。
通常編碼器的實(shí)現方式有2種，基于移位寄存器，或者數據選擇器。移位寄存器型編碼器需要在編碼開(kāi)始后將同步頭位、數據位、奇偶校驗位通過(guò)字符格式編排器編排成一個(gè)并行數據，然后在發(fā)送時(shí)鐘的控制下串行移位輸出；數據選擇器型編碼器需要在編碼開(kāi)始后啟動(dòng)一個(gè)計數器，在計數器的控制下分別送出同步頭、數據位、奇偶效驗位。本文的編碼器采用后者，其結構框圖如圖2所示。