П ринципи утворення згорткового коду
Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
Інститут автоматики, електроніки та комп’ютерних систем управління
Факультет автоматики та комп’ютерних систем управління
Кафедра АІВТ
РОЗРОБКА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ОБМІНУ ІНФОРМАЦІЄЮ ДЛЯ БАНКІВСЬКОЇ СИСТЕМИ З ВИЗНАЧЕННЯМ ТА ВИПРАВЛЕННЯМ ПОМИЛОК
Пояснювальна записка
з дисципліни: “Основи техніки збирання, оброблювання та передавання інформації ”
до курсового проекту за спеціальністю
“Системи автоматики та управління“
08-02.ОТЗОПІ.059. 00.000 ПЗ
Вінниця 2009
Завдання № 59
на курсовий проект
з курсу “Основи техніки збирання, оброблювання та передавання інформації”
Розробити технічні засоби обміну інформацією для банківської системи з визначенням та виправленням помилок.
Вихідні дані: Режим роботи – напівдуплексний.
Режим передавання/приймання – асинхронний.
Тип коду – згортковий.
Кількість помилок, що виникають у кодовій комбінації – 1.
Швидкість передавання – 9600 біт/с.
Вид сигналу – біполярний.
Амплітуда сигналу – 5 В.
1. Охарактеризувати завданий режим зв’язку з урахуванням специфики системи.
2. Описати принципи утворення коду.
3. Розробити структурну схему контролера з урахуванням вибраного формату обміну даними.
4. Визначити кількість контрольних символів і сформувати таблицю кодування-декодування.
|
|
|
5. Розробити функціональну схему.
6. Розрахувати необхідні параметри модулів.
7. Обґрунтувати вибір елементної бази.
8. Розробити принципову схему.
9. Розробити алгоритмічне забезпечення та схеми основних визначених програмних модулів (кодування, декодування, обміну інформацією тощо) з обгрунтуванням вибору режиму обміну інформацією (програмного опитування, переривань, прямого доступу до пам’яті).
10. Розробити відповідне програмне забезпечення з обґрунтуванням вибору мови програмування.
Обговорено і затверджено на засіданні кафедри АІВТ «29» серпня 2009 р.
Протокол № 1. Дата видачі «09» вересня 2009 р.
Зміст
Вступ
1 Принципи утворення згорткових кодів
2 Режими зв’язку
2.1 Асинхронний режим
2.2 Напівдуплексний режим
3 Вибір елементної бази
3.1 Універсальний синхронно-асинхронний приймач-передавач
3.2 Мікроконтролер КМ1816ВЕ51
4 Розробка структурної схеми
5 Розробка функціональної схеми
6 Розробка принципової схеми
7 Вибір та обґрунтування мови програмування
Висновки
Література
Додатки
Додаток А (обов'язковий) Технічне завдання
Додаток Б (обов'язковий) Схема електрична структурна
Додаток В (обов'язковий) Схема електрична принципова
|
|
|
Додаток Г (довідниковий) Перелік елементів
Додаток Д (обов'язковий) Схема програми
Додаток Е (обов'язковий) Лістинг програми
Анотація
В курсовому проекті розроблено технічні засоби міжконтролерного обміну інформацією з визначенням та виправленням помилок, описано принципи утворення коду, розроблено структурну схему контролера, функціональну та принципову схеми. В курсовому проекті обґрунтовано вибір елементної бази та розроблено програмне забезпечення з обґрунтуванням мови програмування.
В c туп
Стрімкий розвиток банків та банківських систем спонукав до розроблювання нових засобів зв’язку і впровадження нових методів передавання інформації між банками, філіями, відділеннями, банкоматами. В існуючих у теперішній час інформаційно-обчислювальних мережах широко використовуються програмні методи оброблювання та спеціалізовані зв’язкові процесори.
Перша спроба ввести науково обгрунтовану міру інформації була зроблена в 1927 році Р. Хартлі (Англія). Він запропонував та обгрунтував кількісну міру, яка дозволяє порівнювати спроможність різних систем передавати інформацію [1]. Ця міра підходить і для систем зберігання інформації, тому вона є відправною точкою для створення теорії інформації.
|
|
|
Природною вимогою, що пред’являється до інформаційної міри є вимога адитивності, тобто кількість інформації, що може бути збережена у двох однакових комірках повинна бути удвічі більшою за ту, що зберігається в одній з них.
Якщо одна комірка для зберігання інформації має m можливих станів, то дві таких комірки будуть мати 
можливих станів, а n однакових комірок - 
можливих станів. Це саме стосується і кількості можливих повідомлень. Якщо символ може прийняти значення «0» або «1», то з одного символу можуть бути одержані 2 повідомлення, з двох символів - 4, з трьох - 8 тощо [2].
Інформація, що зберігається на носію, може зчитуватись, передаватись, знов записуватись, тобто вона може багаторазово переходити з однієї форми існування до іншої.
Основна проблема - передавання інформації з найменшими втратами.
П ринципи утворення згорткового коду
Згорткові коди відносяться до безперервних рекурентних кодів. Кодове слово є згорткою відгуку лінійної системи (кодера) на вхідну інформаційну послідовність. Тому згорткові коди є лінійними, для яких сума будь-яких кодових слів також є кодовою послідовністю.
|
|
|
Розглянемо згортковий код з швидкостями вигляду 
, де 
- деяке натуральне число.Послідовність символів такого згорткового коду складається з елементарних блоків завдовжки 
, причому символів поточного блоку (що займають реальний час, що відповідає одному інформаційному біту) є лінійною комбінацією поточного інформаційного біта і m попередніх. Значення m визначає пам'ять коду, а параметр m + 1 називається довжиною кодового обмеження. Якщо один (наприклад, перший) з символів поточного блоку повторює поточний інформаційний біт, код називається систематичним.
Кодер загорткового коду містить тактований регістр памяті для збереження визначеного числа інформаційних символів і перетворювач вхідної інформаційної послідовності у вихідну кодову послідовність. Структурна схема кодера ЗК (7.5) зображена на рисунку 1.3.
Рис.1.3 – Структурна схема кодера
Послідовність кодування детально розписана в таблиці 1.
Таблиця 1 - Процес кодування послідовності інформаційних бітів 01101000
Способи задання згорткових кодів багато в чому збігаються з використовуваними для лінійних блокових. Одним з основних є опис згорткового коду набором 
многочленів. Кожен многочлен встановлює закон формування одного з символів в групі і має міру, що не перевищує m. Ненульові коефіцієнти полінома, що створюються, прямо вказують, які з інформаційних символів (включаючи поточний і m попередніх) входять в лінійну комбінацію, що дає даний символ коду.
Кодові грати цього коду показані на мал. 1.1. При його складанні враховано, що кодер містить пам'ять у вигляді дворозрядного регістра. Кожному з чотирьох можливих станів цього регістра відповідає один з чотирьох вузлів решітки. Тому лівий символ в позначенні вузла дорівнює останньому інформаційному біту, вже записаному в регістр. При записі в регістр чергового інформаційного символу регістр міняє стан на одне з двох сусідніх. Цей перехід позначений ребрами грат. Порядок вузлів вибраний таким, що при нульовому поточному інформаційному символі (а=0) перехід в наступний стан відповідає верхньому ребру, а при 
= 1 - нижньому.
Рисунок 1.1 - Кодові грати
Кожній інформаційній послідовності відповідає певний шлях на кодових гратах і кодова послідовність. Наприклад, вхідним інформаційним бітам 01100 відповідає кодове слово 00 11 01 01 11, якому відповідає на мал. 1.1 шлях, відмічений жирною лінією.
Відомий ряд алгоритмів декодування згортальних кодів. У практичних системах і, зокрема в мобільному зв'язку, як правило, використовується алгоритм Вітербі, що відрізняється простотою реалізації при помірних довжинах кодового обмеження.
Алгоритм Вітербі реалізує оптимальне (максимально правдоподібне) декодування як рекурентний пошук на кодовой гратах шляху, найближчого до послідовності, що приймається. На кожній ітерації алгоритму Вітербі зіставляються два шляхи, що ведуть в даний стан (вузол грат). Найближчий з них до прийнятої послідовності зберігається для подальшого аналізу. Нехай передається нульове кодове слово, а в каналі виникла трикратна помилка, так що прийнята послідовність має вигляд 10 10 00 00 10 00 ... 00 .... Результати пошуку найближчої дороги після прийому 14 елементарних блоків показані на рисунку 1.2.
Рисунок 1.2 - Приклад роботи алгоритму Вітербі
Режими зв’язку
Асинхронний режим
Кажучи про синхронний або асинхронний метод передачі зазвичай мають на увазі передачу по каналу зв'язку між модемами. Модем може працювати з комп'ютером в асинхронному режимі і одночасно з видаленим модемом — в синхронному режимі або навпаки. У такому разі іноді говорять, що модем синхронно-асинхронний або він працює в синхронно-асинхронному режимі [7].
Як правило, синхронізація реалізується одним з двох способів, пов'язаних з тим, як працюють тактові генератори відправника і одержувача: незалежно один від одного (асихронно) або погоджено (синхронно).
Асинхронний режим передачі використовується головним чином тоді, коли передавані дані генеруються у випадкові моменти часу, наприклад користувачем. При такій передачі одержуючий пристрій повинен відновлювати синхронізацію на початку кожного отримуваного символу Такий асинхронний режим часто застосовується при передачі даних по інтерфейсу DTE—DCE.
При передачі даних по каналу зв'язку можливості застосування асинхронного режиму передачі багато в чому обмежені його низькою ефективністю і необхідністю використання при цьому простих методів модуляції, таких як амплітудна і частотна [8].
U
Старт Біт даних Біт контролю Зупинка
t
Рисунок 2.1 - Формат посилання під час асинхронного передавання
Формат асинхронної посилки дозволяє виявляти можливі помилки передачі:
1. Якщо прийнятий перепад, що сигналізує про початок посилки, а по стробу старт-біта зафіксований рівень логічної одиниці, старт-біт вважається помилковим і приймач знову переходить у стан чекання. Про цю помилку приймач може і не повідомляти.;
2. Якщо під час, відведений під стоп-біт, виявлений рівень логічного нуля, фіксується помилка стоп-біту;
3. Якщо застосовується контроль парності, то після посилки біт даних передається контрольний біт. Цей біт доповнює кількість одиничних біт даних до парного або непарного в залежності від прийнятої умови. Прийом байта з помилковим значенням контрольного біта призводить до фіксації помилки.
Контроль формату дозволяє виявляти обрив лінії: при цьому приймаються логічний нуль, що спочатку трактується як старт-біт, і нульові біти даних, потім спрацьовує контроль стоп-біту[3].
При синхронному методі передачі здійснюють об'єднання великого числа символів або байт в окремі блоки або кадрів. Весь кадр передається як один ланцюжок бітів без яких-небудь затримок між восьмибітовими елементами [9].
Щоб приймаючий пристрій міг забезпечити різні рівні синхронізації, повинні виконуватися наступні вимоги:
1. Передавана послідовність бітів не повинна містити довгих послідовностей нулів або одиниць для того, що б приймаючий пристрій міг стійко виділяти тактову частоту синхронізації.
2. Кожен кадр повинен мати зарезервовані послідовності бітів або символів, що відзначають його початок і кінець.
Існує два альтернативні методи організації синхронного зв'язку: символьно- або байт-орієнтовний, і біт-орієнтований. Відмінність між ними полягає в тому, як визначаються початок і кінець кадру. При біт-орієнтованому методі одержувач може визначити закінчення кадру з точністю до окремого біта, а байта (символу) [10].
Окрім високошвидкісної передачі даних власне по фізичних каналах синхронний режим часто застосовується і для передачі по інтерфейсу DTE — DCE. В цьому випадку для синхронізації використовуються додаткові інтерфейсні ланцюги, по яких передається сигнал тактової частоти від відправника до одержувача.
U
Синхросимвол 1 Синхросимвол 2 Біти даних
t
Рисунок 2.2 - Формат посилання під час синхронного передавання
Напівдуплексний режим
Відомі інтерфейси дозволяють організувати обмін інформацією в симплексному, напівдуплексному, дуплексному режимах. Для випадку зв’язку двох абонентів в симплексному режимі тільки один з двох абонентів може ініціювати в любий момент часу передачу інформації по інтерфейсу (рисунок 2.3, а).
Для випадку зв’язку абонентів у напівдуплексному режимі будь-який абонент може розпочати передачу інформації іншому, якщо лінія зв’язку інтерфейсу при цьому виявляється вільною (рисунок 2.3, б).
Для випадку зв’язку абонентів у дуплексному режимі кожний абонент може розпочати передачу інформації іншому в довільний момент часу (рисунок 2.3, в).
Для випадку 
абонентів у мультиплексному режимі в довільний момент часу зв’язок може бути здійснено між парою абонентів у будь-якому, але єдиному напрямі від одного з абонентів до іншого (рисунок 2.3, г).
Система міжконтролерного обміну розрахована на обмін інформацією між двома ППІ, причому інформація спочатку з пам’яті одного пристрою передається другому, а потім навпаки.
а)
A B
б)
A B
в)
A B
г)
1 2 n-1 n
а) – симплексний, б) – напівдуплексний,
в) – дуплексний, г) – мультиплексний.
Рисунок 2.3 - Режими обміну інформацією
Аналіз елементної бази
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 204; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!