201191. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés mintavevő jel előállítására aszinkron soros adatátvitelhez
HU 201191 B 9 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés mintavevő jel előállítására aszinkron soros adatátvitelhez az adatok csomagonkénti továbbításának esetére, amelyben fázisválasztó áramkör, pillanatérték tároló, a mintavételezés gyakoriságát meghatározó órajel frekvenciáját leosztó frekvenciaosztó áramkör és ezen frekvenciaosztó áramkört alaphelyzetbe állító impulzuselőállító áramkör van. A soros adatátvitel területén kétfajta módszer terjedt el az adó és vevő közötti kapcsolat biztosítására. Az úgynevezett szinkron eljárásnál az adatsorozatból meglehetősen bonyolult áramkörök segítségével állítanak elő mintavevő jelet, amely szinkronban követi az adást vezérlő órajelet. Aszinkron eljárásnál általában az adó és vevő áramkörei nincsenek teljesen szinkronban, az adás és vétel összehangolása karakterenként betoldott többlet (start és stop) bitek felhasználásával történik. Az aszinkron adatfelismerés úgy történik, hogy a beérkező adatsorozatot megfelelő gyakorisággal megvizsgáljuk és az első (start) bit észlelése után 1/2 bitidő múlva, majd bitenként az elméleti bitidők közepén veszünk mintát az adatsorozatból. Ilyen célra több céláramkört is kifejlesztettek, mint például a Motorola cég MC6850 típusú áramköre (Microcomputer Components című kiadvány, 1-244 oldal - Motorola Inc., 1979.), vagy az Intel cég 8251A típusú áramköre (Component Data Catalog című kiadvány 8-43 oldal - Intel Corporation, 1980.). Ezek az áramkörök 16-szoros, vagy 64-szeres órafrekvenciát igényelnek a belső mintavevő jel előállítására, de lehetőség van külső mintavevő jel (az adatlapok terminológiája szerint vevő óra) alkalmazására is az úgynevezett 1 -szeres üzemmódban. Ezt az üzemmódot általában akkor használják, ha gyors adatátvitelre van szükség és rendelkezésre áll az ellenállomás adóját vezérlő órajel (például külön vezetéken érkezik). Egy bizonyos adatmennyiséget akkor tudunk hamarabb továbbítani rendeltetési helyére, ha nagy adatátviteli sebességet alkalmazunk. Az átviteli sebességet viszont (az átvivő közeg fizikai tulajdonságai mellett) korlátozza a rendelkezésre álló elektronikus eszközök működési sebessége. Az említett MC6850 típusú áramkörnél például a maximális átviteli sebesség külső mintavevő jel alkalmazása esetén 500 kBd, 16-szoros osztás alkalmazása esetén pedig csak 800/16=50 kBd. Kristályvezérelt oszcillátorokkal aránylag könnyen lehet az adónál és vevőnél egymástól függetlenül pontos frekvenciaforrást létrehozni úgy, hogy a gyakorlatban elhanyagolhatjuk a frekvenciakülönbségből eredő hibát. Ilyen esetben kimutatható, hogy már akkor is megvalósítható a megbízható aszinkron adatátvitel, ha az adatsorozat első bitének kezdetét 1/4 bitidő pontossággal detektáljuk, feltéve, hogy az egyes bitek vonali terjedési időinek ingadozása (jitter) nem haladja meg az 1/4 bitidőt. Sok esetben az adatátvitel nem folyamatos, hanem az adatok továbbítása egy adott maximális méretet meg nem haladó csomagokban történik és az adatcsomagok továbbítása között mindig van egy adott minimális időtartamot elérő szünet. Ettől függetlenül az általános gyakorlat szerint az aszinkron módon érkező adatsorozat vizsgálata - az adat- és órajelek időbeni egymáshoz való viszonyától függetlenül - az órajel egyik (felfutó, vagy lefutó) átmeneténél történik, így az előbbi példa szerinti 500 kBd-os adatátvitelnél 2 MHz-es órajelre és 2 MHz-en működő áramkörökre van szükség. A kisebb sebességű áramkörök általában könynyebben beszerezhetők, olcsóbbak és működésükhöz kevesebb energiát fogyasztanak, ezért célszerű a még megfelelő legalacsonyabb órafrekvencia használata. A találmány célja aszinkron soros adatátvitelhez olyan mintavevő jelet előállító kapcsolási elrendezés kialakítása, amely az adatok csomagonkénti továbbítása esetén biztosítja az adó és vevő közötti megbízható kapcsolatot, ugyanakkor a mintavevő jelet előállító kapcsolási elrendezés kialakítása egyszerű és működtetése a lehető legalacsonyabb órafrekvenciáról történik. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy aszinkron adatátvitelnél az adatok csomagonkénti továbbítása esetén a vett adatsorozatot vizsgáló mintavevő jel előállítására használt órajel felbontó hatását megkétszerezhetjük (50 százalékos kitöltési tényezőt feltételezve) azzal, hogy a mintavevő jel előállításakor figyelembe vesszük az órajel pillanatnyi fázisát is az adatcsomag első bitének észlelésekor. Az órajel pillanatnyi fázisát már ismert áramköri megoldások - fázisválasztó áramkör, pillanatérték tároló, impulzuselőállító áramkör és frekvenciaosztó áramkör - újszerű elrendezése alapján vesszük figyelembe. A fázisválasztó áramkör találmány szerinti alkalmazása azzal a nemvárt eredménnyel jár, hogy hatásában megkétszereződik az órajel felbontóképessége, ennek következtében alacsonyabb frekvenciájú órajelre van szükség. Az előbb említett 1/4 bitidő pontosságú adatsorozat kezdet detektálás az órajel fázisának figyelembe vétele mellett már kétszeres órafrekvenciával is elérhető, az előbbi példánál maradva 1 MHz-es órajellel. A hibamentes adatfelismerés feltétele az, hogy a vonali terjedési idő ingadozása és egy adatcsomag átvitele alatt az adó és vevő órafrekvenciák eltérése miatti fáziseltolódás idejének összege ne haladja meg az 1/4 bitidőt. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege az, hogy a mintavételezés gyakoriságát meghatározó órajel bemenet egyaránt rá van kapcsolva a fázisválasztó áramkör egyik bemenetére és a pillanatérték tároló egyik bemenetére, a vett adatjel bemenet pedig rá van kapcsolva az impulzuselőállító áramkör bemenetére, továbbá az impulzuselőállító áramkör kimenete csatlakozik a pillanatérték tároló másik bemenetéhez és a frekvenciaosztó áramkör egyik bemenetéhez, a pillanatérték tároló kimenete csatlakozik a fázis választó áramkör másik bemenetéhez, a fázisválasztó áramkör kimenete pedig a frekvenciaosztó áramkör másik bemenetéhez csatlakozik, és ezen frekvenciaosztó áramkör kimenete csatlakozik a mintavevő jelkimenetre. A találmányt egy kiviteli példa kapcsán rajzok alapján ismertetjük részeltesebben. A mellékelt rajzon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés blokkvázlata, a 2. ábra pedig egy előnyös megvalósításának elvi kapcsolási rajza. Az adatátviteli sebességet, vagyis a mintavételezés gyakoriságát meghatározó pontos frekvenciájú, elő5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
