簡易データ送受信チップ仕様

Index

• 概要
• ハードウェア仕様
  • 送信回路
  • 受信回路
• プロトコル
  • 4B/5B変換
  • NRZI変調
• ソフトウェア開発
• 回路例
• 注意点
• 改訂履歴

概要

• 特徴
• 内蔵CR発振（約4MHz）によりクロック入力は不要で、外付け部品が少ない。
• 電源電圧範囲3.0〜5.5V
• 待機時の消費電流が少ない。（多分）
• ピン数が少ないので、4bitデータ送受信回路とした。
• NRZI変調によるデータ転送のため、データ極性は考えなくて良い。
• 簡易的な自動ボーレート調整。

ハードウェア仕様

• 8pin DIPパッケージで、非常に小型。
• 内蔵のCR発振回路を持ち、約4MHzのクロックを生成可能。
• SLEEPモードで消費電流の少ない待機状態にして、入力ピン（3bit分のみ）の電圧変化によるWake-up起動が可能。
• 電源電圧範囲3.0〜5.5V
• CALL可能な範囲は0〜FF¹、GOTO可能範囲は0〜1FF、CALL用スタックは２段だけなのでプログラムは注意が必要。

送信回路

• 初期設定が終了するとスリープモードに入る。
• 送信イネーブルをH状態にすると、Wake-upしてデータを1回だけ送信する。
• 最初にidle信号、続けてstart信号を送信する。
• 4bitデータを4B/5B変換して、5bitとしてからNRZI変調で送信する。
• 最後にend信号を送信する。
• 送信イネーブルが約1秒以上H状態の場合、繰り返し送信モードになる。
• 送信動作の終了、或いは繰り返し送信モードで送信イネーブルがH状態になった場合は、またスリープ状態に入る。
• ボーレートは約1200bps（CR発振のため、不正確）

• 送信回路のファームウェア

受信回路

• 電源投入、或はRxDに信号が入ることによるWake-upで、起動してボーレート調整に入る。RxDに信号が無ければ、スリープする。
• 最初のIdle信号を利用して、ボーレートの調整を行なう。RxEは受信したデータを認識した場合にそのまま出力する²。
• START信号（11000）の連続した信号０を３回受信した時点で、受信動作を開始する。
• 5bitのNRZI信号を受け、5B/4B変換して4bitデータとして受信する。
• 制御信号以外の受信データ（4bit）をOUT0〜3に出力し、END信号が入るまで繰り返す。
• END信号を受けると³、 約0.75秒後⁴にOUT0〜3とRxEをL状態に戻し、スリープ状態に入る。

• 受信回路のファームウェア

プロトコル

• idle信号（11111）→ 受信部はこれでボーレート調整を行なう
• Start信号（11000）→ データ送信を開始を示す（3bitの無変化状態を検出する）
• Data信号 → 4bitデータを4B/5B変換して5bitコードとして送信する
• End信号（01101）→ データ送信の終了を示す

• 最後がHで終わる場合には、１ボーレートクロック後にLに落とす⁵。

4B/5B変換

NRZI変調

• データの極性を考慮する必要が無い。
• マンチェスタ符号等に比べて、転送速度を速くできる。
• 反面、全て0となるデータの場合にデータ変化が無いために同期出来なくなるので、

• 送信部では0が6回続いたら1を追加し、受信部では0が6回続いたら1を削除する
• 4B/5B変換等の符合化、或いはスクランブルや圧縮を行なってからデータを送信する。

ソフトウェア開発

• MICROCHIP社純正のMPLABのアセンブラを使用。
• 標準で、トレース可能なデバッガが附属しているので、開発し易い。但し、Wake-UP等はシュミレート出来ない。

回路例

注意点

• CR発振のため、連続動作時にはボーレートのズレ⁶が発生して、受信エラーになる可能性がある。
• 雑音等によるデータエラーの発生への対応は、ほとんどしていない。
• 立ち上がり、立ち下がりの判定は、2us間隔で3回チェックする。
• エラー発生時は、スリープに入るだけ。

改訂履歴

• [TX020320] 送信用チップ試作
• 問題点：/TxEを１秒以上'L'にすると連続送信モードだが、データ部だけでなくidleからデータまでを繰り返してしまう。
• [TX020322] 送信用チップ改訂
• 上記の問題点を改良。あと送信データを最後にLに戻すようにした。
• [RX020515A] 受信用チップ試作
• 直接接続では動作するが、変調回路を介すると、かなり不安定な動作になる。
• [RX020520] 受信用チップ改訂
• コード表の誤りで0A→8となっていた。本来は4→0A→4、8→12→8なので、テーブルを0A→4に訂正した。
• 雑音の影響を考えて、データの立上がり、立下がり判定を2回から3回に変更。→ほとんど改善されない。
• [RX020521] 受信チップ改訂
• クロック検出の時点で、RXEのデータ中心付近にヒゲがある→本来はこの時点では中心検出は出来ないはず。暴走している？
• 5B/4B変換時にデータ範囲をチェックするようにした。→動かなくなった？
• [RX020523] 受信チップ改訂
• コード以外の不正データ（雑音等による）で暴走する危険があったので、不正コードはスリープするように変換テーブルを書き換えた。
• 受信クロックのカウンタRX_Nの範囲を100〜130から100〜150に広げた。（実質上130付近らしい。全く動作しなくなる場合の主原因だったようだ）
• 今回の改訂で、かなり安定して動作するようになった。
• [RX020527] 受信チップ改訂
• RXE出力で5bitのWord境界に約10usのHパルス、或いはLに落ちる現象は、 データ確定後に10usのHパルスを出すコード⁷が原因だったので、そのコードを削除してRXEを保持するようにした。
• 変換テーブルの書き換えで、RX020520の改訂が元に戻ってしまったので修正。