Система передачи цифровой информации

(19) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ 1бюро злектроприборо В,И, Васильченк тельство СССР 25/00, 1976, тельство СССР1. 25/30, 1984. ИФРОВОЙ(54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относлтся к и может быть использовано а стемах передачи инфо тмации рованных системах управлен Цель изобретения - повыш технике связи цифровых си, эвтомэтизия и контроля. ение помехо(л(56) Авторское свидМ 815953, кл. Н 04Авторское свидМ 1234990, кл, Н 04 51)5 Н 04 1 25/49, Н 04 В 10/ устойчивости системы передачи цифровой информации, Система передачи содержит на передающей стороне 1 преобразователь 4 параллельного кода в последовательный, кодер 5 и передатчик 6, формирователь 7 длины слов, генератор 8 тактовых импульсов, датчик 9 кода. В состав приемной стороны 2 входят приемник 10, декодер 11, преобразователь 12 последовательного кода в параллельный, регистр 13 памяти и формирователь 14 импульсов записи, В системе передачи цифровой информации зэ счет применения самосинхронизирующегося бифазного униполярного кода Манчестер-П осуществляют выделение синхроимпульсов из потока данных, что позволяет повысить помехоустойчивость. 2 з,п, ф-лы, 5 ил,Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в цифровых системах передачи информации, в автоматизированных системах управления и контроля,Известна система передачи цифровой информации по волоконно-оптическому каналу связи, передающая сторона которой содержит источник информации, преобрасинхросигналов кодовых групп и вторичных тактов, формирователь трехпозиционного биимпульсного сигнала, узел ввода, а приемная сторона - узел вывода, накопитель,15 выпрямитель, выделитель вторичных тактов, выделители синхросигнала кодовых групп, формирователи порогов, решающий узел, обратный преобразователь основания кода, выделитель первичных тактов и потре 20 битель информации Недостатками данной системы является ее низкая помехозащищенность, обусловленная нестабильностью параметров и невысокой помехоустойчивостью цепей 25 фильтрации, накопителя и выпрямителя, а также существенная избыточность и сложность узлов системы, что также понижает помехозащищенность системы и ее надежность, Информация на входе и выходе сис 30 темы существует в последовательном коде.Наиболее близким является техническое решение, содержащее передающее и приемное устройства, соединенные линией связи, Передающее устройтво состоит из преобразователя параллельного кода в последовательный (мультиплексор), формирователя длины слов (счетчик, ключ, одновибратор, элемент И-ИЛИ - НЕ, элемент И), генератора тактовых импульсов,35 40 передатчика, а приемное устройство - из приемника, декодера (блок выделения синхроимпульсов, регистр сдвига, элементы И, счетчик, триггер), преобразоателя последовательного кода в параллельный (дешифратор), регистра памяти и формирователяимпульсов записи (триггер. элементы И). 45 Одним из недостатков данного технического решения является его низкая помехозащищенность; обусловленная наличием генераторов тактовой частоты как на передающей, так и на приемной сторонах, и необходимость в связи с этим автоматической подстройки фазы и частоты управляемого генератора (на приемной стороне), при которой разность частот и ошибка фазового рассогласования генераторов становятся близкими к нулю, что необходимо для увеличения допустимого периода работы системы без потери синхронизации,50 55 зователь основания кода, формирователи 10 Недостаточная помехозащищенность определяется также наличием проводной линии связи, подверженной влиянию помех и наводок электромагнитного характера, и применением не помехозащищенного кода для передачи информации,Цель изобретения - повышение помехоустойчивости системы передачи цифровой информации.Поставленная цель достигается тем, что в системе передачи цифровой информации, содержащей на передающей стороне последовательно соединенные преобразователь параллельного кода в последовательный, кодер и передатчик, а также формирователь длины слов, выход которого соединен с управляющим входом кодера, тактовый вход которого и С-вход формирователя длины слов соединены с выходом генератора тактовых импульсов, информационный вход младшего разряда преобразователя параллельного кода в последовательный соединен с общей шиной, на приемной Стороне - последовательно соединенные приемник, декодер, преобразователь последовательного кода в параллельный и регистр памяти, а также формирователь импульса записи, выход которого соединен с С-входом регистра памяти согласно изобретению на передающей стороне, кодер выполнен в виде последовательно соединенных элемента И, первого О-триггера, первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второго О-триггера и второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом выход элемента И через элемент НЕ соединен с С-входом второго О-триггера; другой вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с прямым выходом первого О-триггера, инверсный выход которого соединен с его О-входом, причем первый и второй входы элемента И являются управляющим и тактовым входами кодера соответственно, другой вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - информационным входом кодера, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - выходом кодера, а также введен датчик кода, выходы которого соединены с О-входами формирователя длины слов, выход которого соединен с Ч-входом преобразователя параллельного кода в последовательный, Я- вход которого соединен с общей шиной, выход генератора тактовых импульсов - с С-входом преобразователя параллельного кода в последовательный, на приемной стороне тактовый выход декодера соединен с С-входом преобразователя последовательного кода в параллельный и со входом формирователя импульса записи.Цель достигается также тем, что формирователь длины слов состоит из реверсивного счетчика, информационные входы которого являются информационными входами формирователя длины слов, первого и второго элементов И-НЕ, элемента ИЛИ, О-триггера, прямой выход которого является выходом формирователя длины слов и соединен с первым входом второго элемента И - НЕ, инверсный выход - с его О-входом и первым входом первого элемента И - НЕ, а С-вход - с выходом элемента ИЛИ, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом реверсивного счетчика, а его второй вход - с выходом первого элемента И-НЕ и С-:. входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И - Н Е, вторые входы первого и второго элементов И - НЕ соединены между собой и являются С-входом формирователя длины слов, й-вход реверсивного счетчика соединен с общей шиной, а формирователь импульсов записи состоит из элемента И, первый вход которого является входом этого формирователя, который через последовательно соединенные элемент Н Е и элемент задержки соединен со вторым входом этого элемента И, выход которого .через фильтр соединен с выходом формирователя импульсов записи.При патентных исследованиях подобные системы передачи выявлены не были, что подтверждает новизну зая влен ного технического решения, Проведенные патентные исследования показали, что совокупность общих и отличительных признаков проявляет новые свойства:возможность передачи информации с помощью самосинхронизирующегося бифазного униполярного кода Манчестер П, позволяющего выделять синхроимпульсы из потока данных и тем самым исключить как генератор тактовой частоты на приемной стороне, так и проблемы, связанные с рассинхронизацией работы генераторов, а значит с потерей синхронизации;обеспечение гальванической развязки в канале связи с помощью волоконно-оптической линии связи;возможность автоматического, без изменения схемотехники, с помощью, например, ЭВМ, изменения разрядности системы передачи, и как следствие, передаваемой цифровой информации, что достигается изменением с помощью датчика кода коэффициента деления формирователя длины слов и выбором числа регистров преобразователя параллельного код в последовательный с определенной избыточностью разрядов,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при этом неиспользуемые разряды этих регистров соединяются с общей шиной.Указанные свойства позволяют получить положительный эффект, заключающийся в повышении помехозащищенности системы, ее упрощении и универсальности.На фиг. 1 дана функциональная схема системы передачи информации; на фиг, 2 - функциональная схема формирователя длины слов; на фиг. 3 - 5 - временные диаграммы работы передающей, приемной сторон и формирователя длины слов соответственно,Система передачи цифровой информации состоит из передающей стороны 1 и приемной стороны 2, соединенных линией 3 связи. Передающая сторона 1 содержит последовательно соединенные преобразователь 4 параллельного кода в последовательный, кодер 5 и передатчик 6, формирователь 7 длины слов, выход которого соединен с управляющим входом кодера 5, тактовый вход которого и С-вход.формирователя 7 длины слов соединены с выходом генератора 8 тактовых импульсов, информационный вход младшего разряда преобразователя 4 параллельного кода в последовательный соединен собщей шиной, а также датчик 9 кода, выходы которого соединен с О-входами формирователя 7 длины слов, выход которого соединен с Ч-входом преобразователя 4 параллельного кода в последовательный, Я-вход которого соединен с общей шиной, выход генератора 8 тактовых импульсов соединен с С-входом преобразователя 4 параллельного кода в последовательный,При этом кодер 5 содержит последовательно соединенные элементы И 15, первый О-триггер 17, первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, второй О-триггер 18, второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, при этом выход элемента И 15 через элемент НЕ 16 соединен с С-входом второго О-триггера 18, другой вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 соединен с прямым выходом первого О-триггера 17, инверсный выход ксторого соединен с его О-входом, Первый и второй входы элемента И 15 являются управляющим и тактовым входами кодера 5 соответстве но, другой вход первого элемента ИСКЛЮ АЮЩЕЕ ИЛИ 19 - информационным входом кодера 5, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20- выходом кодера 5.Причем формирователь 7 длины слов содержит реверсивный счетчик 25, информационные входы которого являются информационными входами формирователя 7 длины слов, первый 26 и второй 27 элементы И-НЕ, элемент ИЛИ 28, О-триггер 29,пря 17866795 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мой выход которого является выходом формирователя 7 длины слов и соединен с первым входом второго элемента И - НЕ 27,инверсный выход - с его О-входом и первымвходом первого элемента И - Н Е 26, а С-вход- с выходом элемента ИЛИ 28, первый входкоторого соединен с выходом реверсивногосчтечика 25, а второй вход - с выходом первого элемента И - НЕ 26 и С-входом реверсивного счетчика 25, вычитающий входкоторого соединен с выходом второго элемента И - НЕ 27, вторые входы первого 26 ивторого 27 элементов И - НЕ соединенымежду собой и являются С-входом формирователя длины слов, В-вход реверсивногосчетчика 25 соединен с общей шиной.Приемная сторона 2 содержит последовательно соединенные приемник 10, декодер11, преобразователь 12 последовательногокода в параллельный, регистр 13 памяти, атакже формирователь 14 импульса записи,выход которого соединен с С-входом регистра 13 памяти, тактовый выход декодерасоединен с С-входом преобразователя 12последовательного кода в параллельный и свходом формирователя 14 импульса записи,При этом формирователь 14 импульсазаписи состоит из элемента И 21, первыйвход которого является входом формирователя 14, который через последовательно соединенные элемент НЕ 22 и элемент 23задержки соединен с вторым входом элемента И 21, выход которого через фильтр 24соединен с выходом формирователя 14 импульса записи,В качестве преобразователей 4 и 12 параллельного кода в последовательный и последовательного в параллельныйиспользуются регистры сдвига серий К 531,155 и др,В качестве регистра 13 памяти, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и 20, элементов И 15 и 21, элементов И - Н Е 26 и 27,элементов НЕ 16 и 22, элемента ИЛИ 26,О-триггеров 17, 18 и 29, реверсивного счетчика 25, элемента задержки 23 могут бытьиспользованы также микросхемы серийК 531, 155 и другие,В качестве передатчика 6 и приемника10 могут использоваться, например, модулиоптические передающий ПОМ ОДО,201.008 ТУ, и приемный ПРОМ ОД 0.202.005 ТУ соответственно, Фильтр 24может быть выполнен, например, по однозвенной схеме Шевкогляс Б.В,Декодер 11 может быть выполнен, например, по схеме.Формирователь 7 кода может быть выполнен, например, в виде клавишного наборного поля переключателей - для ручного режима работы, а для автоматического - в виде выходного регистра ЦВМ или жесткой логики,Генератор 8 тактовых импульсов может быть выполнен, например, на основе схемы, приведенной на рис, 2,38, с, 81 руководства "Процессор А 131-15, Руководство по эксплуатации, Часть 3, Схемы электрические процессора". 3,031.027 РЭ 2,Система работает следующим образом,При включении устройства на передающей стороне 1 0-триггеры 17 и 18 устанавливаются в нулевое состояние, формирователь 7 длины слов устанавливается в состояние, при котором на его выходе присутствует "0". Данное состояние является исходным, При этом элемент И 15 закрыт и осуществляется параллельная запись логической информации (фиг, З,а) в регистр преобразователя 4 сдвига по входам (Оо 0,), а также заносится выбранный в соответствии с требуемой разрядной сеткой системы коэффициент деления в формирователь 7 длины слов по входам (О,.Оп) с датчика 9 кода, По заднему фронту импульса записи на выходе формирователя 7 длины слов появляется единичный уровень сигнала, который поступает на Ч-вход регистра преобразователя 4 сдвига и открывает элемент И 15, на первый вход которого поступают импульсы тактовой частоты. При этом импульсы тактовой частоты, поступающие на С-вход регистра преобразователя 4 сдвига, осуществляют сдвиг записанной ранее информации по своему переднему фронту, а импульсы, поступающие на С-вход формирователя 7 длины слов, осуществляют вычитание занесенной информации с датчика 9 кода, С выхода элемента И 15 последовательность тактовых импульсов поступает на вход первого О-триггера 17 и элемент НЕ 16 (фиг, З,б), С выхода регистра преобразователя 4 сдвига код ИВЕ (фиг. З,д) поступает на первый вход первого элемента 19 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. На ее второй вход приходит сигнал с прямого выхода первого 0-триггера 17 (фиг, З,в), С выхода первого элемента 19 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ сигнал (фиг. З,з) поступает на 0-вход второго О-триггера приемника 10 (фиг. З,з) и записывается в него по заднему фронту тактовых импульсов(фиг. З,г), На выходе второго 0-триггера 18 формируется сигнал (фиг. З,е), который суммируясь по модулю 2 с сигналом с выхода первого О-триггера 17 на выходе второго элемента 20 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образует код Манчестер - П (фиг, З,ж), В сформированном коде Манчестер - П младший разряд (0,) является служебным - стартовым и равен О, Остальные разряды (01-Оп)являются информационными. Я-вход регистра 3 сдвига соединен с общей шиной с тем, чтобы в старший разряд вдвигался логический "0", При этом на последнем такте формирования кода Манчестер - П на выходе регистра 3 сдвига (фиг, З,а) присутствует логический "0" и по заднему фронту и-го тактового импульса во второй О-триггер 18 записывается тот же логический уровень, что и на прямом выходе первого О-триггера 17 (фиг. З,е),Таким образом, между последним битом одной кодовой посылки и первым битом следующей кодовой посылки будет пауза на один либо на полтора периода тактовой частоты в зависимости от значения последнего бита информации (фиг. З,ж). Кроме того, на последнем такте формирования кода Манчестер - П формируется импульс переполнения формирователя 7 длины слов. По его заднему фронту на выходе формирователя 7 длины слов появляется логический "0", который закрывает элемент И 15 и разрешает запись новой информации в регистр преобразователя 4 сдвига и перезапись коэффициента деления в формирователе, 7 длины слов следующим тактовым импульсом. По его заднему фронту на выходе формирователя 7 длины слов появляется логическая "1" и цикл начинается сначала, Пауза, сформированная между информационными словами, на приемной стороне 2 интерпретируется как признак окончания слова. Код Манчестер - П поступает на передатчик 6, который преобразовывает в данном примере электрический сигнал в оптический и передает его по волоконно-оптической линии 3 связи в приемник 10. С выхода приемника 10, который преобразует оптический сигнал в электрический, код Манчестер - П (фиг, 4,а) поступает на декодер 11, с первого выхода которого снимается код йй 2 (фиг, 4.б), а с второго - синхроимпульсы (фиг. 4,в), На регистре 12 сдвига происходит преобразование кода ИВ 2 в параллельный код, который запоминается в выходном регистре 13 памяти, Импульс записи, поступающий на С-вход регистра 13 памяти, формируется следующим образом, Синхроимпульсы с декодера 11 поступают на первый вход схемы И 21 и через инвертор элемента 22 и элемент 23 задержки на ее второй вход(фиг. 4.г). Задержка сигнала на элементе 23 задержки должна быть равна периоду тактовой частоты. При этом на выходе элемента И 21 формируется импульс записи (фиг, 4,д) регистра 13 памяти, Фильтр 24 служит для устранения сколов, обусловленных погрешностью элемента 23 задержки, Таким образом, на вы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ходе регистра 13 формируется параллельный код, идентичный входной информации на передающей стороне 1, Формирователь 7 длины слов, изображенной на фиг, 2, работает следующим образом. В исходном состоянии О-триггер 29 установлен в "0". При этом элемент И - НЕ 26 открыт, а элемент И - НЕ 27 закрыт. Первый тактирующий импульс, поступающий на вторые входы этих элементов, появляется на выходе элемента И - НЕ 26, поступает на С-вход реверсивного счетчика 25 (фиг, 5,в), заносит в него установку по информационным входам (Оо-Ощ) через элемент ИЛИ 26 поступает на С-вход 0-триггера 29 и по своему заднему фронту установит его в "1". При этом элемент И - НЕ 26 закрывается, а элемент И - НЕ 27 открывается и импульсы тактовой частоты (фиг.5,а) поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 25(фиг. 5,д) через элемент И-НЕ 27,С выхода Р реверсивного счетчика 25 импульс переполнения (фиг, 5 г) через элемент ИЛИ 28 поступает на С-вход О- триггера 29, устанавливает его в "0" и цикл повторяется снова. Таким образом, с выхода 0-триггера 29 формируется сигнал (фиг, 5,б) записи - сдвига на Ч-входе регистра преобразователя 4 сдвига, который управляет работой элемента И 15 и указанного регистра сдвига, как описанб выше,Как показала экспериментальная проверка, заявляемое техническое решение устраняет недостатки вышеописанных устройств и по сравнению с прототипом позволяет передавать информацию с помощью кода Манчестер - П, содержащего синхроимпульсы в потоке информационных данных, и тем самым исключить как генератор тактовой частоты на приемной стороне, так и проблемы, связанные с рассинхронизацией работы генераторов, а значит с потерей синхронизации; обеспечить гальваническую развязку в канале связи с помощью волоконно-оптической линии связи вместе трансформаторной; получить универсальную систему передачи информации, которая может изменять разрядность передаваемой информации без изменения схемотехники, при изменении кода числа, устанавливаемого в датчике кода,Формула изобретения 1. Система передачи цифровой информации, содержащая на передающей стороне псследовательно соединенные преобразователь параллельного кода в последовательный, кодер и передатчик, а также формирователь длины. слов, выход которого соединен с управляющим входом кодера, тактовый вход которого и С-вход формирователя длины слов соединены с вы 1786679 12ходом генератора тактовых импульсов, информационный вход младшего разряда преобразователя параллельного кода в последовательный соединен с общей шиной, а на приемной стороне - последовательно соединенные приемник, декодер, преобразователь последовательного кода в параллельный и регистр памяти, а также формирователь импульса записи, выход которого соединен с С-входом регистра памяти, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости системы передачи цифровой информации, на передающей стороне кодер выполнен в виде последовательно соединенных элемента И, первого О-триггера, первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второго О-триггера и второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом выход элемента И через элемент НЕ соединен с С-входом второго О-триггера, другой вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с прямым выходом первого О-триггера, инверсный выход и О-вход которого соединены между собой, причем первый и второй входы элемента И являются управляющим и тактовым входами кодера соответственно, другой вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ И и выход второго элемента ИСКЛ ЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно информационным входом и выходом кодера, а также введен датчик кода, выходы которого соединены с соответствующими О-входами формирователя длины слов, выход которого соединен с Ч-входом преобразователя параллельного кода в последовательный, Я- вход которого соединен с общей шиной,выход генератора тактовых импульсов соединен с С-входом преобразователя параллельного кода в последовательный, а наприемной стороне - тактовый выход декоде 5 ра соединен.с С-входом преобразователяпоследовательного кода в параллельный и свходом формирователя импульса записи,2, Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что формирователь длины слов вы 10 полнен в виде последовательно соединенных реверсивного счетчика, элемента ИЛИи О-триггера, инверсный и прямый выходыкоторого соединены соответственно с первым входами первого и второго элементов15 И - НЕ, причем выход первого элемента И -НЕ соединен с другим входом элементаИЛИ и с С-входом реверсивного счетчика,вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И - НЕ, причем ин 20 формационные входы реверсивногосчетчика и соединенные между собой вторые входы первого и второго элементов И -НЕ являются соответственноинформационными и С-входом формирова 25 .теля длины слое, выходом которого являются соединенные между собой инверсныйвыход и О-вход О-триггера, а й-вход реверсивного счетчика соединен с общей шиной,3. Система по и, 1, о т л и ч а ю щ а я 30 с я тем, что формирователь импульса записи выполнен в виде последовательно соединенных элемента НЕ, элемента задержки,элемента И и фильтра, причем другой входэлемента И соединен с входом элемента НЕ35 и является входом формирователя импульсазаписи, выходом которого является выходфильтра,1786679 ставитель В,Васильченкохред М,Моргентал Корректор Н.Ревск едактор Т,федо 01 твен но-издател ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага из каз 257 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 1