DE2608879C3

DE2608879C3 - Decodierschaltung

Info

Publication number: DE2608879C3
Application number: DE2608879A
Authority: DE
Inventors: Joseph Jaroslav Poway Calif. Dobias
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1975-03-05
Filing date: 1976-03-04
Publication date: 1981-07-23
Also published as: CA1066370A; JPS51112220A; FR2303423B1; FR2303423A1; DE2608879A1; DE2608879B2; GB1493555A; US3967061A

Description

Die Erfindung betrifft eine Decodierschaltung zum Decodieren von binären Daten, die in einer Eingangswellenform enthalten sind, in der Spannungsübergänge entsprechende Bitperioden definieren und in der erste und zweite binare Werte durch die Anwesenheit oder die Abwesenheit von zusätzlichen Spannungsübergängen in einer Bitperiode repräsentiert werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Decodierschaltung der oben bezeichneten Art zu schaffen, die sehr einfach aufgebaut ist und die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann. Die erfindungsgemäße Schaltung ist gekennzeichnet durch Impulsformungsvorrichtungen, die einen Übergangs-Repräsentationsimpuls beim Auftreten eines jeden Spannungsübergangs in der genannten Wellenform erzeugen, durch Zeitsteuervorrichtungen, die mit den genannten Impulsformungsvorrichtungen verbunden sind und die Taktsignale zur Definition der genannten Bitperioden erzeugen, durch Zählvorrichtungen, die mit den genannten Impulsformungsvorrichtungen und mit den genannten Taktsteuervorrichtungen verbunden sind und die die Anzahl von Spannungsübergängen repräsentierenden Impulse, die während einer jeden Bitperiode erzeugt werden, zählen und die ein erstes oder zweites Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erzeugen, ob die genannte Anzahl eines oder zwei ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren beschrieben. In diesen zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Datenempfängers,

F i g. 2 eine Wellenform aus codierten Daten, wie sie der Empfänger gemäß F i g. 1 empfangen hat,

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Teils des Empfängers gemäß Fig. 1,

Fig.4 ein Blockschaltbild eines weiteren Teils des Empfängers gemäß F i g. 1 und

F i g. 5 Impulsformen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Empfängers.

Eine Wellenform, die ankommende Daten repräsentiert, w.ird an eine geeignete Leitungsabschlußvorrich-

tung 10 angelegt Die empfangenen Daten können beispielsweise Ober eine geeignete Übertragungsleitung von einem Prozessor, einem Steuergerät, einer peripheren Einheit oder einer anderen Quelle übertragen werden. Der serielle Datenfluß kann mit einer relativ hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit (zum Beispiel 6,6 Megabit pro Sekunde) ankommen. Üblicherweise ist der Leitungsabschluß so aufgebaut, daß eine relativ hohe Gleichspannungsisolation und eine niedrige kapazitive Kopplung, zum Beispiel über einen Opto-Isolator, vorhanden ist

Der Ausgang der Leitungsabschlußvorrichtung 10 ist an einen Impulsformungs- und Taktwiedergewinnungskreis 12 angelegt Der Kreis 12 ist wiederum mit einem Datenwiedergewinnungskreis 14 verbunden, in dem die in dem empfangenen Datenstrom enthaltenen Informationen extrahiert und kurzzeitig gespeichert werden (zum Beispiel in einem Schieberregister), um anschließend in einer nicht gezeigten Verarbeitungseinheit zur Verfügung zu stehen.

Anhand von Fig. 2 wird der prinzipielle Aufbau des verwendeten Codes beschrieben. Lediglich für Erklärungszwecke wird angenommen, daß mit einer Bitfolge von 56 Kilobit pro Sekunde gearbeitet wird, wobei eine Bitperiode in etwa 17,857 Mikrosekunden lang ist. Der Spannungspegel der übertragenen Wellenform ist entweder hoch oder niedrig und der Übergang von einem Pegel zu dem anderen stellt jeweils die in der Wellenform enthaltenen Takte und Daten dar. Bitperioden sind durch Spannungsübergänge definiert. Ein zusätzlicher Spannungsübergang erscheint während einer Bitperiode. Die Information, die in dieser Bitperiode enthalten ist, wird hier willkürlich als binäre »1« angenommen. Wenn kein zusätzlicher Spannungsübergang auftritt, wird angenommen, daß ■ s s.ch um eine binare >»0« handelt. Somit kann ^; aem Code e .,-nation festgestellt werden, indem der

!.><_,. „■ ■·.(.* Spannungsübergangs einer Bitperiode

festgestellt wiru und dann beobachtet wird, ob während dieser Bitperiode irgendwelche Spannungsübergänge auftreten.

Im folgenden wird auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Die ankommende Wellenform, wie in Fig. 5A dargestellt, wird über eine Leitung 21 einem monostabilen Multivibratorkreis (one-shot) 15 und einem monostabilen Multivibratorkreis 16 zugeführt. Die in der Mitte der Bitperioden auftretenden Spannungsübergänge stellen binäre »1« dar. Die Wellenform wird an den monostabilen Multivibrator 15 über ein Tor 23 und einen Inverter 28 angelegt, so daß der monostabile Multivibrator 15 nur dann angesteuert wird, wenn ein nach negativ gehender Spannungsübergang in dem Datenstrom auftritt. Der monostabile Multivibrator 15 enthält, wie alle weiteren noch zu beschreibenden monostabilen Multivibratoren. z'vei Ausgänge, von denen der erste mit »Q« und der zweite mit »Q« bezeichnet wird. Der Datenstrom wird ebenfalls einem monostabilen Multivibrator 16 direkt, das heißt ohne invertiert zu werden, zugeführt, so daß dieser jeweils nur auf nach positiv gehende Spannungsübergänge anspricht. Die »(7«-Aus.gänge der monostabilen Multivibratoren 15 und 16 sind jeweils einem separaten Eingang eines NAND-Gliedes 30 zugeführt. Die Verwendung von zwei monostabilen Multivibratoren 15 und 16 ermöglicht die Verwendung von Multivibratoren mit einer kürzeren Ansprechzeit, da jeder lediglich auf einen Spannungsübergang bestimmter Richtung ansprechen muß. Jedoch kann auch ein einziger Multivibrator mit einer schnellen Ansprechzeit (time-one-shot) anstehe der beiden Multivibratoren 15 und 16 verwendet werden, der dann sowohl auf nach negativ als auch nach positiv gehende Spannungsubergänge ansprechen muß, um als Reaktion auf in dem Datenbitstrom enthaltene Spannungsübergänge Ausgangsimpulse zu erzeugen.

Der ankommende Bitstrom ist in Fig. 5A dargestellt,· während in Fig.5B die am Ausgang deä NAND-Gliedes 30 auftretende Impulsform dargestellt ist Die Bitperiode (bei zum Beispiel 56 Kilobits pro Sekunde) ist, wie bereits vorangehend dargelegt, 17,857 Mikrosekunden lang, so daß eine halbe Bitperiode (die Zeit, zu der ein zweiter auftretender Spannungswechsel eine binäre »1« anzeigt) etwa 8,.'29 Mikrosekunden lang ist Die von den monostabilen Multivibratoren 15 und 16 abgeleiteten Ii ..>_ werden auf etwa 4,5 Mikrosekunden justiert.

Dl, Aüaga ; des NAND-Gliedes 30 ist mit einem weiteren monc tabilen Multivibrator 17 verbunden, der, da eine Invertierung erfolgte, auf nach positiv gehende Spannungsübergänge anspricht. Wenn der monostabile Multivibrator 17 durch einen nach positiv gehenden Spannungsübergang getriggert wurde, wird der Spannungspegel am »Qrc-Ausgang einen hohen Wert annehmen und wird nicht auf den Zustand vor der Triggerung zurückkehren für eine Zeitperiode, die in herkömmlicher Weise bei monostabilen Multivibratoren bestimmt werden kann. Der Ausgang »Q« des monosiabiien Multivibrators 17 ist in Fig. 5C dargestellt. Die Impulsbreite des /visgangs des monostabilen Multivibrators 17 ist so gewählt, daß sie etwas größer als 6,929 Mikrosekunden (halbe Bitperioden des ankommenden Bitstromes) ist. Üblicherweise wird als Impulsbreite 10 Mikrosekunden gewählt.

Bei der Erzeugung von Impulsen bei jedem nach positiv und nach negativ gehenden Spannungsübergang im ankommenden Bitstrom und bei der Verv/endung dieser Impuhe, die eine Dauer von größer als eine halbe Bitperiode aufweisen, am monostabilen Multivibrator 17, wird die Schaltung automatisch Spannungsübergänge ausblenden, die innerhalb einer Bitperiode auftreten und die Spannungsübergänge, die zu Beginn einer jeden Bitperiode auftreten. Beispielsweise kann bei der Prüfung der Wellenform gemäß 5A, 5B und 5C festgestellt werden, daß die Vorderkante eines jeden der in Fig. 5C dargestellten Impulse im wesentlichen gleichzeitig mit dem Beginn einer jeden Bitperiode im Bitstrom gemäß Fig. 5A zusammenfällt. Die Tatsache, daß hier Spannungsübergänge innerhalb einer Bitperiode auftreten, wird ignoriert, da die Impulsbreite in F i g. 5C größer ist als die Hälfte einer Bitperiode in dem Bitstrom.
Der Impulsausgang des^ monostabilen Multivibrators

17 wird von dem «Q«--Ausgang einem weiteren monostabilen Multivibrator 19 über einen Inverter 31 zugeführt. Der monostabile Multivibrator 19 erzeugt, wenn er durch den monostabilen Multivibrator 17 getriggert wird, einen Impuls von kurzer Dauer, wie in

ho Fig. 3L dargestellt ist. Diese Impulse stellen praktisch die zu Beginn einer jeden Bitperiode im ankommenden Datenstrom enthaltenen Taktimpulse dar. Der »(^«-Ausgang des monostabilen Multivibrators 17, der in F i (j. 5D gezeigt ist, wird über einen Inverter 35 einem monostabilen Multivibrator 18 zugeführt, der, wenn der durch den Multivibrator 17 getriggert wird, einen Impuls von kurzer Dauer erzeugt, der kurz nach dem Mittelpunkt einer Bitpcriode des ankommenden Bit-

stromes erscheint. Der Ausgangsimpuls vom Multivibrator 18 kann ebenfalls als Taktimpuls betrachtet werden und ist in Fi g. 5F dargestellt. Für Steuerzwecke kann es wünschenswert sein, die Taktimpulse, die in einer Bitperiode nach den in Fig.5F dargestellten Impulsen auftreten, zu verwenden. Für diese Zwecke kann der »<p«--Ausgang des monostabilen Multivibrators 18 an einen Verzögerungskreis 20 angelegt werden.

Die Taktinformation im ankommenden Datenbitstrom wurde nun herausgezogen und stellt sich in F i g. 5E und F i g. 5F als Taktimpulswellenform dar. Die Wiedergewinnung der Dateninformation aus dem Datenbitstrom wird im folgenden beschrieben. Der Ausgang des NAND-Gliedes 30 wird an einen Anschluß 50 (Fig.4) angelegt. Die zusammengeführten Aus gangsimpulse der monostabilen Multivibratoren 15 und 16 werden dann einem NAND-Glied 52 und einem NAND-Glied 53 zugeführt. Die Wellenform 5£von dem Multivibrator 19 wird UND-Gliedern 56 und 57 über eine Anschlußklemme 54 zugeführt. Die Impulse von dem »<?tf-Ausgang des Multivibrators 17 werden über einen Anschluß einem Flip-Flop 61 zugeführt. Das Flip-Flop 61 ändert seinen Zustand beim Auftreten eines nach negativ gehenden Spannungsüberganges der von dem Multivibrator 17 kommenden Impulse, wie bei Fig. 5G dargestellt, wodurch bewirkt wird, daß abwechselnd die Tore 52 und 53 für eine Bitperiode geöffnet werden. Wenn das Tor 52 geöffnet ist, so wird der Impulsstrom von dem Tor 30 (F i g. 3) einem Binärzähler 42 zugeführt.

Der Binärzähler 42 enthält ein Flip-Flop 65 und ein Flip-Flop 66. Die Takteingänge C der Flip-Flops sind mit dem Ausgang des als UND-Glied arbeitenden Tores 52 verbunden Der Zähler 42 wird zu Beginn einer Bitperiode uo^i das Tor 56 (F i g. 5H) zurückgesetzt. Die am Tor 52 auftretenden Ausgangssignale sind in F i g. 51 dargestellt Wenn ein Impuls über das Tor 52 dem Flip-Flop 65 zugeführt wird, so ändert das Flip-Flop 65 seinen Zustand, da ein Signal (true signal) an seinen D-Eingang zu dieser Zeit angelegt wird. Wenn das Tor 52 ein zweites Mal leitend wird, so ändert das Flip-Flop 66 seinen Zustand (Fig.5J) und bewirkt, daß das als UND-Glied arbeitende Tor 71 leitend wird. Der Ausgang des Flip-Flops 61 lieferte dazu ebenfalls einen geeigneten Spannungspegel, so daß an ein als UND-Glied arbeitendes Tor 75 ein Signal angelegt wird,

ίο durch das angezeigt wird, daß während einer Bitperiode zwei Impulse gezählt werden und daß in dieser Bitperiode somit eine binäre »1« vorhanden war. Die Ausgänge der Tore 71 und 75 sind in Fig.5K und 5L dargestellt. Wenn nur ein Impuls während einer Bitperiode im Zähler 42 gezählt wurde, so wird durch ein Signal mit einem kleinen Pegel am Ausgang des Tores 71 angezeigt, daß eine binäre »0« vorhanden war. Die nächste Bitperiode bewirkt, daß das Tor 53 wirksam wird, so daß ein Impuls erzeugt wird, der einem Zähler 44 zugeleitet wird. Letzterer enthält Flip-Flops 67 und 68, die in der gleichen Weise arbeilen, wie die im Zusammenhang mit dem Zähler 42 beschriebenen Flip-Flops. Der Ausgang des Tores 72 wird einem Tor 75 zugeleitet, an dem angezeigt wird, daß eine binäre »1« oder eine binäre »0« während einer entsprechenden Bitperiode vorhanden ist. Der Ausgang des Tores 75 ist mit einem Schieberegister 77 verbunden, das mit von dem Verzögerungskreis 20 (F i g. 3) abgeleiteten Schiebeimpulsen arbeiten kann. Die Daten werden nun

3d tatsächlich durch einen Spannungspegel für eine binäre »1« und durch einen anderen Spannungspegel für eine binäre »0« repräsentiert.

Durch den Wechsel des Flip-Flops 61 wird abwechselnd bewirkt, daß die Zähler 42 und 44 mit dem Ausgang des Tores 30 verbunden werden, um zu zählen, ob ein Impuls oder zwei Impulse während einer Bitperiode auftreten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Decodierschaltung zum Decodieren von binären Daten, die in einer Eingangswellenform en thaiten sind, in der Spannungsübergänge entsprechende Bitperioden definieren und in der erste und zweite binäre Werte durch die Anwesenheit oder die Abwesenheit von zusätzlichen Spannungsübergängen in einer Bitperiode repräsentiert werden, gekennzeichnet durch Irnpulsformungsvorrichtungen (15,16, 30), die einen Übergangs-Repräsentationsimpuls beim Auftreten eines jeden Spannungsübergangs iis der genannten Wellenform erzeugen, durch ⁷.eitsteuervorrichtungen (17—20), die mit den gemnnten Impulsformungsvorrichtungen (15, 16, 30) -irbunden sind und die Taktsignale zur Definition der genannten Bitperioden erzeugen, durch Zählvorrichtungen (Fig.4), die mit den genannten Impulsformungsvorrichtungen (15, 16, 30) und mit den genannten Taktsteuervorrichtungen (17—20) verbunden sind und die die Anzahl von Spannungsübergängen repräsentierenden impulse, die während einer jeden Bitperiode erzeugt werden, zählen und die ein erstes oder zweites Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erzeugen, ob die genannte Anzahl eins oder zwei ist.

2. Oecudierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Impulsformungsvorrichtungen erste (15) und zweite (16) monostabile Kreise enthalten, die in Abhängigkeit von der ersten und zweiten R'chtung von Spannungsübergängen in der genannten Eingangswellenform getriggert werden und daß Kombinationsvorrichtungen (30) mit den genannten ersten und zweiten monostabilen Kreisen (15, 16) verbunden sind, wobei die genannten Spannungsübergänge repräsentierenden Impulse am Ausgang der genann ten Kombinationsvorrichtungen (30) auftreten.

3. Decodierschaltung nach Anspruch 2, dadu'ch gekennzeichnet, daß die genannten zusätzlichen Spannungsübergänge an den Mittelpunkten der genannten Bitperioden auftreten und wobei die genannten Zeitsteuervorrichtungen einen dritten monostabilen Kreis (17) enthalten, der mit den genannten Kombinationsvorrichtungen (30) verbunden ist und eine monostabile Zeitkonstante aufweist, die größer als die Hälfte einer der genannten Bitperioden ist und wobei der genannte dritte monostabile Kreis (17) nur getriggert wird durch die Spannungsübergänge repräsentierenden Impulse, die von Spannungsübergängen definierenden Bitperioden abgeleitet werden.

4. Decodierkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Zeitsteuervorrichtungen einen vierten monostabilen Kreis (19) enthalten, der mit einem Ausgang des genannten dritten monostabilen Kreises (17) verbunden ist und der einen Taktimpuls erzeugt, der das genannte Taktsignal bildet.

5. Decodierkreis nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Zählvorrichtung folgende Teile enthält: erste (42) und zweite (44) Zähler; Befähigungsvorrichtungen (61, 52, 53), durch die ermöglicht wird, daß die genannten ersten und zweiten Zähler (42, 44) abwechselnd in aufeinanderfolgenden Bitperioden wirksam werden; Torvorrichtungen (71, 72, 75), die mit den Ausgängen der genannten ersten und zweiten Zähler (42, 44) verbunden sind, wobei die genannten Ausgangssignale am Ausgang der genannten Torvorrichtungen entstehen.

6. Decodiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ersten und zweiten Zähler jeweils folgende Teile enthalten: erste (65) und zweite (66) Flip-Flop-Schaltungen, die zurückgesetzt werden durch Rücksetzsignale, die von den genannten Taktsignalen abgeleitet werden, wobei der genannte zweite Flip-Flop-Kreis (66) mit einem Ausgang des genannten ersten Flip-Flop-Kreises (65) verbunden wird, so daß der genannte erste Flip-Flop-Kreis (65) gesetzt werden kann durch einen einen Obergang darstellenden Impuls, der von der genannten Impulsformungsschaltung abgeleitet wurde und den Beginn einer Bitperiode definiert und wobei die genannte zweite Flip-Flop-Schaltung (66) gesetzt werden kann durch einen einen Übergang darstellenden Impuls, der von der genannten Impulsformungsvorrichtung erzeugt wurde und von einem zusätzlichen Spannungsübergang abgeleitet wurde.