NRZ-HDB3码转换器的高速长距离通信

摘要：HDB3码无直流分量，具有时钟恢复和较好的抗干扰能力。本文提出使用HDB3码用于高速长距离的数据传输，并给出使用单片机AT89C51控制E1收发芯片DS2153Q实现NRZ-HDB3的码制转换，包括码转换器的电路设计和控制软件设计。
　　关键词：NRZHDB3单片机E1收发芯片DS2153Q
　　
　　常用的NRZ码不适合在高速长距离数据通信的信道中传输，因而选用了另外一种编码—HDB3码。HDB3码是串行数据传输的一种重要编码方式。和最常用的NRZ码相比，HDB3具有很多优点，例如：消除了NRZ码的直流成分，具有时钟恢复更好的抗干扰性能，这使它更适合于长距离信道传输。
　　
　　E1信号选用HDB3编码方式，速率2.048Mbps，可以在特性阻抗120Ω的RJ45平衡双绞线上传输1.5km，能够满足大多数情况下数据的高速长距离传输。在数据速率小于2.048Mbps的高速速率时，可以通过插入额外数据比特提高数据数率。E1收发芯片DS2153Q完全符合E1信号标准，而且具备外围微控制器接口，大大提高了该芯片的可用性。
　　
　　E1有成帧、成复帧与不成帧三种方式。在成帧的E1中，第0时隙用于传输帧同步数据，其余31个时隙可以用于传输有效数据；在成复帧的E1中，除了第0时时隙外，第16时隙是用于传输信令的，只有第1～15，第17～31共30个时隙可用于传输有效数据；而在不成帧的E1中，所有32个时隙都可用于传输有效数据。本文提出的NRZHDB3码制转换器的E1工作在不成帧方式，也就是说E1的32个时隙均用于传输有效数据。
　　
　　1E1收发芯片DS2153Q简述
　　
　　DS2153Q是Dallas公司的T1/E1收发芯片，符合最新的E1线路标准，包括ITUG.703、G.704、G.706、G.823、I.431、ETSI300011、300233、TBR12和TBR13等，该芯片能完成NRZ和HDB3码间的相互转换，码率可达2.048Mb/s，而且在片内集成了接收NRZ码的数据时将恢复电路，更有利于后级接收电路。片内D/A能够实现G.703标准的输出波形，适用于75Ω和120Ω特性阻抗的双绞线，并且具有完善的数据流状态监测功能，可以实时指示数据流的传输状况。
　　
　　DS2153Q的外围微控制器接口使其可以很容易与单片机等MCU接口连接。其内部的71个8位寄存器使用户可以通过MCU对DS2135Q进行功能配置和状态监测这些寄存器主要有接收控制寄存器、发送控制寄存器通用控制寄存器、中断屏蔽寄存器和工作状态寄存器图1为DS2135Q的内部结构图。
　　
　　2码制转换器电路设计
　　
　　NRZ-DB3码制转换器为NRZ码到HDB3码和HDB3码到NRZ码的转换，设计选用专用E1收到芯片DS2153Q和单片机AT89C51实现该码制的转换功能。该码制转换器把输入的NRZ转换为HDB3码输出，同时接收E1线路上的数据转换成HRZ码，并恢复出数据时钟，供后级数据接收单元使用。
　　
　　AT89C51为Atmel公司的8位单片机，负责控制通信芯片DS2153Q的工作模式和状态监，使其完成NRZ码到HDB3码和HDB3码到HRZ码的转换。同时，该单片机的外围电路还包括μP监控电路IMP813L，用于提高码制转换器工作的抗干扰能力和可靠性。
　　
　　图2是该码制转换器的结构框图。
　　
　　DS2153Q的

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