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一种一对多双向通信编解码电路的设计通信网

发布时间:2019-05-17 02:15:37

一种一对多双向通信编解码电路的设计 - 通信/络 - 电子工程

PT2262/PT2272 是一种CMOS 工艺的低功耗低价位通用编解码电路,因具有抗干扰能力 强,功耗低,外部元器件少,工作电压范围宽等特点,被广泛应用于车辆防盗系统、家庭防 盗系统、玩具及其他电器遥控。

由于PT2262/PT2272 要求配对使用,即只有一对编解码芯片地址设置完全相同时,才 能进行信息的接收实现遥控。因此通常用在一对一单向控制场合。难以实现一点对多点的控 制及双向信息传递。即使是采用软件解码也多是实现单向控制。此处设计一种基于通用芯 片PT2262/PT2272 的一对多双向信息传输的多功能控制系统。

1.系统结构

系统由一个控制中心和多个终端组成,每个终端设有一对地址相同的编解码器。不同 终端以不同地址相区分。每个终端均可接受由控制中心发来的指令,也可将终端状态上传给 控制中心。系统结构如图1 所示。控制中心可根据需要设置相应控制键盘、显示输出或控 制中心计算机。各终端与控制中心之间的连接媒介可根据具体情况选用,如无线遥控或通过 线、有线电视电缆、电力线等。只是不同介质对应选择不同的调制载波而已。

每个终端的编解码芯片由手动设置一组相同的地址。经PT2262 编码的上传信息调制后 发给控制中心,其中的地址信息供中心区分终端属性;由控制中心发来的带有地址信息的控 制信号经解调后送给PT2272 解码,PT2272 接收到信号后,其地址码经过两次比较核对,只有与所设地址相同的信息,才能够解码输出实现相应控制功能。

2.PT2262/2272 芯片的数据结构

PT2262 编码器能将数据和地址编译成代码的波形,多可有12 位三态地址端管脚(悬 空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441 个地址码,PT2262 多可有6 位数据端管 脚,设定的地址码和数据码从17 脚串行输出。PT2272 是与PT2262 配对的解码器,也具有12 位三状态地址。

编码芯片PT2262 的编码数据以字码为单位向外发送,每个字码由12 位地址(或数据) 码及同步信号SYNC 组成。同样,解码芯片PT2272 也以字码为单位接收,并以同步信号为接 收起始标志。

图2 为PT2262/2272 芯片的位码结构。可见,发送或接收一位地址(或数据)码需32 个基本时钟周期a,由在此期间信号电平的不同配置区分出不同码字。若以4 个基本时钟周 期(4a)为单位。则位码“0”的代码为“”,位码“1”的代码为“”, 位码“F”的代码为“”。

图中SYNC 为同步位信号, 一个同步位信号占用128 个基本时钟周期,相当于四个地 址码的宽度。

同步位信号既是一个字码的起始标志,又是相邻字码的分界线。

3. 控制中心编解码模块采用EDA 方式设计,电路结构框图如图3 所示。该模块集编码、解码于一体,自动设置对应于PT2672/PT2272 的8 位地址A0-A7 的三种状态,进行控 制中心编解码的自动地址编码。

上行输入信号来自控制中心解调器(是各终端PT2262 产生的调制信号),该信号由时钟 信号逐位读入,由同步码检测电路进行同步码检测,若检测到同步码,则后续信号输入到解 码电路进行解码(对应于编码规则),解码信号由接收电路做检验接收,电路对解码信号做 定长存储,若连续两次收到同样的解码结果,则认为确有上行信息(如对查询信息的应答), 于是将这组解码信号并行送出到A 节点。A 点信号分两路送出,一方面由上行数据输出电路 将其输出,做相应显示或由串口送到控制计算机,另一方面,送下行编码输出电路,给终端 反馈确认信息。

下行输入信号由控制中心产生,该信号由时钟信号读入,由同步码检测电路进行同步码 检测,若检测到同步码,则后续信号输入到数据接收电路,在此将串行信号变为并行信号, 再送给下行编码输出电路。该电路对A 点来的信号优先接收,将收到的信号编码,以串行方 式送出。下行输出信号经调制器调制后发送给各终端。图4 为下行数据传输仿真结果。

4. 通信方式

控制中心的信息传输采用标志位(同步码)起始,定长收发的方式。 控制中心与各终端之间的通信同步码是PT2262 发射的编码信号中的“PTSN”。

控制中 心在检测到该码后启动此后的解码、接收等电路工作;同样,控制中心向终端发出的下行信 号也以相同的同步码开头。

终端传来的有效数据有12 位,8 位三态地址和4 位二值数据。译码后每位地址码至少 要用两位二进制数表示,为方便处理,此处每位数据也用两位二进制数表示。这样,12 位 有效数据译码后就成了一组24 位的二值代码,与同步码组合为32 位的定长码形式。

如前所 述,每位地址或数据的译码结果为“01”“10”或“11”,正常工作下,连“0”个数多两 位,保证了同步码不会与数据码重复。控制中心在检测到该码后启动此后的上行数据接收、 解码等工作。 终端发出信息的方式为重复发送,得到控制中心确认后停止。图5 为上行数据反馈确 认仿真结果。

5. 冲突解决机制

为解决各终端上传信号的冲突问题,各个终端采用分时复用的方式在同一信道上进行 信息传输。具体做法是,由控制中心轮流按地址编码向各用户以广播方式发出指令,每条指 令只有对应地址码的用户作出反应:向控制中心发出信息如该终端运行状态。中心每发一条 指令,等待一个特定时间以接收相应的上传信息,若此间收不到信息,则认为该终端有故障, 在一轮指令发完后再次对故障终端查询,确认其状态、作出反应。

6. 结语

上述方案克服了通用编解码芯片PT2262/2272 一对一匹配使用的限制,实现了一对多 的双向通信。可以应用于一点对多点的智能控制,如智能家电控制、医疗机构监控等。该设 计已在社区监警系统中得到应用,效果良好。

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