Модернизация системы судового освещения танкера "Tavrichesky Bridge"
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
им устройством, рисунок 3.30, позволяет первыми двумя символами кодировать тип данных, указывая элемент какого массива, требуется прочитать. Третий и четвёртый символы задают 1-й и 2-й индексы двумерного массива с данными. Первый индекс задаёт номер сенсора, а второй - номер датчика или аналогового входа. Индексация начинается с нуля.
Принята следующая кодировка поля типа данных:
- идентификаторы драйверов;
- код команды;
- код текущего состояния нагрузки.
Поле количество читаемых регистров должно содержать 1 при чтении кода команды управления и значений тока в нагрузке (значения с АЦП), поскольку они выражаются 2-х байтными величинами, и 3- при чтении идентификаторов, поскольку они состоят из 6 байт.
Рисунок 3.30 - Структура интерфейса обмена драйверов и контроллера судового освещения
Значения АЦП представляются также в формате с младшим байтом впереди. Идентификаторы представлены шестью байтами вместо восьми, которые обычно выдаются 1-Wire устройствами (отбрасываются коды семейства устройств и контрольная сумма).
Работа на частоте сигнала и широкая полоса захвата приводит к тому, что на входе постоянно присутствует постоянно изменяющийся цифровой сигнал.
Моделирование произведём в пакете Matlab. Используя блоки приложения Library Browser, построим модель системы Master/Slave.
Передатчик представляет собой устройство, генерирующее импульсы с различными параметрами цифровой модуляции.
1.Амплитудная модуляция функция вызова . Где - число уровней используемых при манипуляции, - входной сигнал, - частота дискретизации, - несущая частота, - частота следования символов, - алгоритм (метод) отражающий число позиций.
.Квадратурная манипуляция функция вызова . Значения символов аналогичны вышеуказанным, и векторы задающие синфазные и квадратурные амплитуды (вещественные и мнимые части) сигнальных посылок.
.Частотная манипуляция вызов функции аналогично амплитудной за исключением параметра - обозначающий метод обработки сигнала корреляционный (когерентный), некогерентный, квадратурный и т.д.
При моделировании реального устройства предпочтение отдадим частотному методу. В нашей системе примем метод манчестерского кодирования.
Входы передатчика предусматривают ввод данных от периферийных устройств - драйверов системы судового освещения. Выход передатчика коммутируется в модели на блок канала передачи данных - устройства (рекурсивный фильтр) обеспечивающего свёртку полезного сигнала от передатчика и шума (в нашей модели Гауссовского).
С выхода канала передачи данных сигнал поступает на аттенюатор изменяющий мощность сигнала в пределах задаваемых на вкладке блока. С выхода сумматора сигнал поступает на Приёмник Slave - устройство. Далее аналогично функциям задания параметров модуляции получаем детектированный сигнал, дополнительные устройства модели позволяют получать спектрограмму сигнала, а также наблюдать динамику процесса в реальном времени.
Структура протокола базируется на следующих принципах:
пакетная передача данных с фиксированной длиной;
обнаружение пакетов и синхронизация на основе кодированной преамбулы;
манчестерское кодирование информационных битов;
дополнительная выборка;
точно известная скорость передачи данных.
Манчестерское кодирование позволяет удалить из сигнала постоянную составляющую, что улучшает работу компаратора приёмного модуля. При таком кодировании 1 представляется спадом сигнала, а 0 - подъёмом. Спад или подъём располагаются посередине интервала передачи бита, а вначале производится переключения уровня так, чтобы через полбита можно было выполнить спад или подъём.
Кодированная преамбула позволяет синхронизировать приём и повышает вероятность обнаружения пакетов данных, искажённых помехами, одновременно снижая вероятность ложного обнаружения пакетов при их отсутствии в условиях непрерывного шумового потока.
В преамбуле используется NRZ - кодировка; передаётся она со скоростью вдвое большей, чем информационные биты.
Преамбула вычисляется на основе ряда критериев, один из которых - минимальная кроскорреляция на всём множестве возможных двоичных кодов с манчестерским кодированием, второй - минимальные побочные максимумы автокорреляционной функции.
Вычисление для 16 - битной преамбулы выполняется прямым перебором.
Принцип действия декодера состоит в следующем. Цифровой поток с выхода приёмника поступает на микроконтроллер ЦП. ЦП выполняет выборку двоичного сигнала из этого потока со скоростью в восемь раз превышающую скорость передачи битов. Таким образом, за время передачи одного бита МК принимает 8 отсчётов сигнала, а за время передачи преамбулы 64 отсчёта.
На начальном этапе в МК ЦП непрерывно выполняется процедура корреляции входного потока отсчётов с 64- битным шаблоном преамбулы. Для двоичного сигнала это сумма значений битов, получившихся после побитной операции сложения по модулю два текущего буфера входных отсчётов и битов шаблона, рисунок 3.31.
Рисунок 3.31 - Структура декодирования протокола
Если значение корреляции достигает некоторой контрольной границы, МК принимает решение о начале приёма битов данных и запускает процедуру корреляции с шаблоном бита,