Fork me on GitHub

Использование манчестерского кода на примере

В предыдущем посте была подготовлена почва для работы с Манчестерским кодом. Теперь рассмотрим реальный пример с использованием микроконтроллеров Microchip - один будет кодировать и передавать данные, другой принимать, декодировать и выводить результат в UART - терминал. Поскольку это тестовый пример, то с выбором C - компилятора ничего выдумывать не будем и возьмём то, что по умолчанию даёт производитель - пробную версию mplabc18 (mplabc18_v3.40_windows_eval.exe) на 60 дней, скачать можно с официального сайта с родной средой разработки MPLAB_IDE (v8_70).

Как и в прошлый раз начнём с простого - реализуем устройство, которое преобразовывает последовательность данных в Манчестерский Код и передаёт их. Прежде всего необходимо создать новый проект в MPLAB, мастер попросит указать модель микроконтроллера - тут каких-либо особых требований нет, поэтому можно выбрать самый простой, например PIC18F1230. В результате должно получиться что-то вроде этого:

#include <p18cxxx.h> 
#include <timers.h> 
#include "../../../../src/tx/Man_Encode.h"

void main(){ 
    unsigned short long i;

    PORTBbits.RB0 = 0; 
    TRISB = 0; 
    OpenTimer0(TIMER_INT_ON & T0_8BIT & T0_SOURCE_INT & T0_PS_1_8);

    for(;;) {

        /* 'n' => 01101110b, MSB = 0 see tests => Man_Decode.cpp */

        On_Man_Encode_One();  // Clay balance (1 - 1 = 0) 
        On_Man_Encode_Zero(); // Sync balance (2 - 2 = 0) 
        On_Man_Encode_Zero();  
        On_Man_Encode_One();  // Sync 
        On_Man_Encode_One(); 
        On_Man_Encode_Zero(); // Clay

        Man_Encode('n'); 
        Man_Encode('o'); 
        Man_Encode('n'); 
        Man_Encode('g'); 
        Man_Encode('r'); 
        Man_Encode('e'); 
        Man_Encode('e'); 
        Man_Encode('d'); 
        Man_Encode('y'); 
        Man_Encode('.'); 
        Man_Encode('r'); 
        Man_Encode('u'); 
        Man_Encode('\r'); 
        Man_Encode('\n');

        On_Man_Encode_Zero(); /* Tx off */

        for(i = 150000; i; i--); 
    } 
}

void On_Man_Encode_One(){ 
    while(!INTCONbits.TMR0IF); 
    TMR0L -= 104; // 4Mhz/4/8/1200bp/s = 104 
    INTCONbits.TMR0IF = 0; 
    PORTBbits.RB0 = 1; 
}

void On_Man_Encode_Zero(){ 
    while(!INTCONbits.TMR0IF); 
    TMR0L -= 104; // 4Mhz/4/8/1200bp/s = 104 
    INTCONbits.TMR0IF = 0; 
    PORTBbits.RB0 = 0; 
}

MPLab Скриншот

Результатом сборки является файл с расширением .hex, в народе просто хекс - прошивка, которую необходимо записать в микроконтроллер с помощью специального оборудования (программатора). Поскольку последнего, наверно, у Вас нет, можно задействовать виртуальную среду, которая умеет эмулировать поведение электронных схем - Proteus VSM (v 7.9sp1). Как видно из рисунка на виртуальном осциллографе время логической 1 чуть больше 4 делений при шаге 0.2 мс. При скорости 1200 бит/с 1000 мс / 1200 = 0,83 мс это похоже на правду.

Proteus Sim Скриншот

Теперь реализуем приёмник, который будет анализировать состояние на входе (вывод RB0), декодировать сигнал из Манчестерского Кода в оригинальный и принимать решение о том, что передача полезных данных завершена. Самый простой способ отобразить данные при работе в Proteus VSM - использовать виртуальный UART - терминал.

#include <p18cxxx.h> 
#include <timers.h> 
#include <usart.h> 
#include <stdio.h>  
#include "../../../../src/rx/Man_Decode.h"

char rxbuf[1 + (4*sizeof(long))];

void printrxbuf() { 
    char i = sizeof(rxbuf); 
    while(i--) 
        _usart_putc(rxbuf[i]); 
}

char calcperiods() { 
    unsigned char time = TMR0L; 
    TMR0L = 0;

    /* 8Mhz/4/32/1200(bp/s) = 52 */

    if (time < 52/2) return 0; 
    if (time < 3*(52 / 2)) return 1;

    return 2; 
}

void main(){ 
    OpenTimer0(TIMER_INT_OFF & T0_8BIT & T0_SOURCE_INT & T0_PS_1_32); 
    OpenUSART( USART_TX_INT_OFF & USART_RX_INT_OFF & 
        USART_ASYNCH_MODE & USART_EIGHT_BIT & 
        USART_CONT_RX & USART_BRGH_HIGH, 12  ); // 38400 b/s

    for(;;) { 
        memset(rxbuf, 0, sizeof(rxbuf)); 
        for(;;) { 
            char ds_B;

            if (rxbuf[1] == '\r' && rxbuf[0] == '\n') { 
                printrxbuf(); 
                break; 
            }

            if ( PORTBbits.RB0 ) { 
                if ( ds_B ) continue; 
                ds_B = 1; 
                Man_Decode_Stable_Zero(calcperiods()); 
            } else { 
                if ( !ds_B ) continue; 
                ds_B = 0; 
                Man_Decode_Stable_One(calcperiods()); 
            } 
        } 
    } 
}

void shiftrxbuf() { 
    *(( unsigned long* )&rxbuf[12]) <<= 1; 
    if (rxbuf[11] & 0x80) rxbuf[12] |= 1; 
    *(( unsigned long* )&rxbuf[8]) <<= 1; 
    if (rxbuf[7] & 0x80) rxbuf[8] |= 1; 
    *(( unsigned long* )&rxbuf[4]) <<= 1; 
    if (rxbuf[3] & 0x80) rxbuf[4] |= 1; 
    *(( unsigned long* )&rxbuf) <<= 1; 
}

void On_Man_Decode_Add_0(){ 
    shiftrxbuf(); 
    rxbuf[0] &= 0xFE; 
}

void On_Man_Decode_Add_1(){ 
    shiftrxbuf(); 
    rxbuf[0] |= 1; 
}

MPLab Скриншот

Как видно из кода, признаком окончания передачи данных в данном примере является комбинация символов '\r' и '\n'. Это очень простое решение, при использовании в реальных условиях этот механизм нужно доработать - иначе иногда можно получать ложный сигнал о завершении передачи данных. Также стоит обратить внимание на буфер rxbuf, в который программа записывает декодированные данные с помощью метода shiftrxbuf(). Етот метод делает операцию побитового сдвига для всего буфера, как если бы это был простой (примитивный) тип данных типа char, long и т.д. Если всё это теперь запустить в Proteus VSM, то результат будет примерно таким:

Proteus Sim Скриншот

Вроде всё, исходники на GitHub.

links

social