曼彻斯特码接收电路制造技术

本发明专利技术公开了一种曼彻斯特码接收电路，其包括：模拟电路，其被配置为将通过通信传输路径接收的模拟信号转换为基于曼彻斯特码的数字信号；和特性补偿单元，其被配置为补偿上升延迟特性和下降延迟特性中的至少一个，其中所述上升延迟特性中所述数字信号的上升时间大于下降时间，所述下降延迟特性中所述数字信号的下降时间大于上升时间。

【技术实现步骤摘要】
曼彻斯特码接收电路
本公开涉及曼彻斯特码接收电路，更具体地，涉及用于改进接收信号抖动容限的技术。
技术介绍
根据例如现场总线（用于在测量/控制装置之间执行数字通信的一种标准）来在通信当中使用曼彻斯特码。在曼彻斯特码中，信号电平在表示每个0/1位（bit）的信号的中央改变。因此，用作传输基准的接收时钟信号可以叠加在数据信号上进行传输。图7是示出了相关技术的用于接收以曼彻斯特码编码的数据的数据接收电路的一个配置示例的框图。参考图7，从通信传输路径100接收数据的数据接收电路200包括MAU（介质连接单元）210、边沿检测模块220、接收时钟提取模块230、代码检测模块240和接收控制模块250。传输路径100可以通过诸如同轴电缆之类的有线方式配置，或可以通过无线方式配置。MAU210将经过通信传输路径100的传输介质所传输的模拟信号转换为数字化接收信号。在数据接收电路200内，边沿检测模块220使该数字化接收信号与时钟信号同步，以产生同步接收信号，检测该同步接收信号的上升沿和下降沿并且输出边沿检测信号。所述时钟信号的速率是预定通信速率的2N倍（N是等于或大于3的整数）。图8是示出了这样一种方式的波形图，其中从曼彻斯特码的同步接收信号的下降沿和上升沿输出边沿检测信号。该曼彻斯特码的同步接收信号在与一位的传输时间对应的位时间的中央处改变。当检测到所述改变时，输出具有所述时钟宽度的边沿检测信号。在连续输出多个相同位信号的情况下，例如，边沿检测信号还在后面的位时间开始时输出。因此，边沿检测信号指明位时间的边界和中央之一。回到图7的描述，接收时钟提取模块230基于时钟信号和边沿检测信号产生接收时钟信号和接收时钟使能信号。接收时钟信号是用于允许代码检测模块240对其中信号电平在中央处改变的位信号进行采样的时钟信号。因为一位信号必须被采样两次，所述接收时钟信号的速率是每一位的通信速率的两倍。所述接收时钟使能信号间隔地启动接收时钟信号，使得位于后一级且接收所产生的接收时钟信号的接收控制模块250以与通信速率相对应的时钟频率（即，接收时钟信号的速率的一半）操作。代码检测模块240在接收时钟信号的上升时刻对同步接收信号进行采样并解码以输出代码型信号和接收数据。代码型信号表明前导码、开始分界符、结束分界符、数据代码等。图9示出了曼彻斯特码中前导码、开始分界符和结束分界符的定义，以及数据代码（“11001010”）的示例。再次回到图7，接收控制模块250基于输入到该模块的接收数据和代码型信号来控制接收数据的接收。该控制操作基于位时间来执行。因此，当接收时钟信号由接收时钟使能信号间隔地启动时，接收控制模块250使用该接收时钟信号。接收时钟提取模块230包括时钟提取计数器232，其基于时钟信号和边沿检测信号产生接收时钟信号和接收时钟使能信号。时钟提取计数器232对时钟信号进行计数，并且，当时钟信号的速率是预定通信速率的2N倍时，执行N-位（N-bit）宽度的环绕（wraparound）操作。即，当发生溢出时，计数值回归至0。在下面的描述中，计数值采用十六进制表示法表示。例如，当N=4时，所述计数值在每个时钟周期内按照0、1、2、…、E、F、0、1、…的顺序改变。在N=4的情况下，当通信速率是所述预定通信速率时，位时间相当于24=16个时钟周期。因此，如图10所示，接收时钟信号每4个时钟周期被反转，而接收时钟使能信号每8个时钟周期被反转。即，接收时钟信号在时钟提取计数器232的计数值改变为4、8、C和0时被反转，而接收时钟使能信号在所述计数值改变为8和0时被反转。当时钟提取计数器232的位宽度是N时，接收时钟信号在时钟提取计数器232的第二有效位改变时被反转，而所述接收时钟使能信号在最高有效位改变时被反转。然而，在实际通信中，会发生位时间失真，位时间会相对于时钟信号的2N个时钟周期延长或缩短。在这种情况下，如图11所示，按照接收时钟信号设置的采样间隔和同步接收信号的位时间彼此未对准，因此同步接收信号的采样有时会失败。图11示出了位时间长于2N个时钟周期的一个例子。在图中的虚线圈中，同一信号被采样了两次。为了防止这种情况发生，所述接收时钟提取模块230包括时钟提取控制模块231，其基于边沿检测信号控制计数值。根据时钟提取计数器232在边沿检测信号被检测时的计数值，时钟提取控制模块231调整下一个计数值。具体而言，计数值通过下面的方式进行调整。当所检测到的边沿位置超前于不存在抖动的理想边沿位置时（当所述检测在较早时刻处完成时），则计数操作相比正常数值（+1）进一步前进1（即，+2）,而当所检测到的边沿位置滞后（当所述检测在较晚时刻处完成时），计数操作相比正常数值（+1）被进一步延迟1（即，±0）。当时钟提取计数器232的低（N-1）位的值在边沿检测信号被检测到时是1至2N-2时，即，下一个计数值没有增加并且保持为当前计数值，而当低（N-1）位的值是从2N-2+1至2N-2-1时，下一个计数值增加2，其比正常计数值大1。在前一情形中，相同的值被计数两次，而在后一情形中，计数跳跃1。在其它情况中，所述调整是没有必要的，因此所述计数值按照通常的增加1的方式来增加。在时钟提取计数器232的位宽度为4的情况时，当所述通信速率是预定通信速率时，在计数值是0或8的时刻检测到边沿检测信号。因此，在计数值是0或8时检测到边沿检测信号的情况下，不执行调整，而计数值按照通常情况增加1。相反地，在位时间长于预定位时间、并且在计数值从1至4或从9至C的时刻检测到边沿检测信号的情况下，计数值不增加而是保持在当前计数值，而在位时间短于预定位时间、并且在计数值从5至7或从D至F的时刻检测到边沿检测信号的情况下，计数值增加2。图12是示出了图7中电路的操作示例的时序图。在这个示例中，假设位时间长于预定位时间，并且在计数值为9的时刻T1处检测到边沿检测信号。在这种情况下，下一个计数值不会增加至A，而是如白色数字所标示的保持在当前计数值9。因此，后续的采样时刻可以被延迟时钟信号的一个时钟周期。接收时钟提取模块230在各时刻T2、T3、T4、T5和T6处执行上述调整，从而使得计数值跟随位时刻的失真。专利文献1公开了一种其中可以减少现场装置的电流消耗并且使用曼彻斯特码的现场总线系统中的通信装置的技术。专利文献2公开了一种时钟提取电路的技术，其可以从串行编码器中获得具有恒定周期的正确的位置数据。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]JP-A-H07-326992[专利文献2]JP-A-2011-191226如图13中阴影所示，通常，诸如曼彻斯特码之类的数字信号通常在每个边沿处包含抖动成分。当接收信号包含抖动成分时，边沿的位置偏离没有抖动的理想位置。图13是示出了抖动定义的示图，并示出了曼彻斯特码的接收信号的一个示例。参考图13，抖动意味着如下情况下的宽度Tjit：在边沿的位置相对于没有抖动的理想波形而言在+方向上最多偏离1/2*Tjit或在-方向上最多偏离1/2*Tjit。例如，6μs的抖动Tjit意味着每个边沿的位置相对于理想边沿位置在±方向中的任意一个方向上最大偏离3μs。在这种情况下，假设未产生与位时间有关的失真（即实际位时间长于或短于预定位时间的现象）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曼彻斯特码接收电路，其包括：模拟电路，其被配置为将通过通信传输路径接收的模拟信号转换为基于曼彻斯特码的数字信号；以及特性补偿单元，其被配置为补偿上升延迟特性和下降延迟特性中的至少一个，在所述上升延迟特性中所述数字信号的上升时间大于下降时间，在所述下降延迟特性中所述数字信号的下降时间大于上升时间。

【技术特征摘要】
2012.12.19 JP 2012-276848;2013.09.06 JP 2013-185091.一种曼彻斯特码接收电路，其包括：模拟电路，其被配置为将通过通信传输路径接收的模拟信号转换为基于曼彻斯特码的数字信号，其中所述模拟电路具有上升延迟特性和下降延迟特性，在所述上升延迟特性中所述数字信号的上升时间大于下降时间，在所述下降延迟特性中所述数字信号的下降时间大于上升时...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛田克之，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP