PL183941B1 - Sposób transmisji danych - Google Patents

Abstract

1. Sposób transmisji danych, zlozo- nych z poszczególnych bajtów informacyj- nych, za posrednictwem optycznego ukladu transmisji od nadajnika do odbiornika, w którym wysyla sie z nadajnika swiatlo dla transmisji informacji bajtu informacyj- nego, kodowanej przez bity informacyjne, tworzace bajt informacyjny, oraz dalszej informacji dodatkowej, specyficznej dla bajtu informacyjnego i kodowanej przez jeden lub szereg bitów informacyjnych w zaleznosci od kolejnosci bitów informa- cyjnych, znamienny tym, ze informacje obejmujacej wiecej niz jeden bit informa- cyjny grupy bitów informacyjnych bajtu informacyjnego koduje sie za pomoca od- stepu czasowego dwóch impulsów swietl- nych, nadanych przez nadajnik. Fig. 3 PL PL PL

Description

Przedmiot wynalazku jest sposób transmisji danych.

W wielu dziedzinach techniki dokonuje się transmisji danych w postaci optycznej, co następuje zwykle w widzialnym pasmie widma, względnie korzystniej w niewidzialnym, podczerwonym pasmie. Zalet optycznej transmisji danych należy upabywać w szczególności w izolacji elektrycznej pomiędzy komunikującymi się abonentami i w braku styków oraz w szybkim tworzeniu i kasowaniu takiego optycznego połączenia komunikacyjnego. Również małe wymagania w zakresie tolerancji mechanicznej przy łączeniu, wodo- i gazoszczelna osłanialność abonentów oraz brak iskrzenia w takim połączeniu /zabezpieczenie przed wybuchem/, a przede wszystkim niskie koszty takiego łącza dzięki użyciu optoelektronicznych półprzewodnikowych elementów konstrukcyjnych, takich jak diody elektroluminescencyjne /LED/ lub fotodiody względnie fototranzystory stanowią znaczące zalety, które przemawiają za optyczną transmisją danych. Tego rodzaju optyczna transmisja danych może znaleźć zastosowanie we wszelkich dziedzinach, między innymi także w dziedzinie elektronicznych liczników zużycia, takich jak wodomierze, gazomierze, liczniki energii elektrycznej lub liczniki energii cieplnej, aby przesyłać ich wyniki pomiarowe do właściwego miejsca odczytywania. Dotychczas znane techniki transmisji pracują z wykorzystaniem metody bitostatycznej, w której podawany przez nadajnik sygnał świetlny jest na przemian włączany i wyłączany w zależności od informacji danego bajtu informacyjnego, która jest kodowana przez kolejność bitów informacyjnych, tworzących bajt informacyjny. Zmienia się przy tym stan bitowy pomiędzy 1 i 0, przy czym stany te są określane w ten sposób, że stan 1 jest przekazywany w stanie zakodowania przez ciemność, natomiast 0 - przez zaświecenie nadajnika. Pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem jest ustalany przy tym stały wskaźnik transmisji. Sama komunikacja następuje z reguły według znormalizowanej seryjnej techniki transmisji z jednym bitem startowym, ośmioma bitami informacyjnymi, jednym bitem parzystości i jednym bitem stop na jeden bajt informacyjny. W tej technice transmisji niekorzystna jest z jednej strony duża czułość, z jaką musi pracować odbiornik, ponieważ powinien on móc rozpoznawać poziomy bitostatyczne, które w zależności od kolejności bitów informacyjnych mogą być bądź 0, bądź też 1 podczas niemal całego czasu trwania bajtu informacyjnego, z którego to powodu musi on pracować przy kwazistatycznych progach detekcyjnych. Duża czułość znajduje swój wyraz w dużej oporności detekcyjnej, co jednak jest niekorzystne w aspekcie szybkości transmisji. Ponadto prądy ciemne i obce światło ograniczają dodatkowo osiągalną czułość. Wskutek tego tę technikę transmisji można stosować z reguły jedynie wówczas, gdy odbiornik, na przykład w postaci głowicy odczytującej, osadza się bezpośrednio na sprzęcie. Przyczynia się to jednak do tego, że odległość transmisji jest bardzo mała. Prócz tego niekorzystne jest duże zapotrzebowanie na prąd, które jest wywoływane przez długie świecenie, które w przypadku ekstremalnym może utrzymywać się w ciągu całego czasu trwania bajtu.

Związane z tym udoskonalenie przewiduje natomiast, że nadajnik, na przykład dioda elektroluminescencyjna, wówczas, gdy do transmisji jest stan 0', świeci nie w ciągu całego czasu trwania bitu, lecz jedynie podczas jego małego ułamka, przy czym jednak zachowana zostaje praca, specyficzna dla komórek bitowych. Dzięki temu można z jednej strony oszczędzać prąd nadajnika, z drugiej zaś strony można zwiększyć prąd maksymalny, a tym samym zasięg, przez pracę impulsową diody elektroluminescencyjnej, ponieważ diodę obciąża się tylko impulsowo dużym prądem i wskutek tego nie podlega ona przegrzaniu i zniszczeniu.

183 941

W sposobie tym niekorzystne jest to, że odbiornik wymaga ekstremalnie dużej dokładności czasowej, aby krótkie impulsy rozpoznawać niezawodnie we właściwej chwili. Obowiązuje to zwłaszcza wówczas, gdy wykorzystuje się bardzo krótkie impulsy świetlne w granicach kilku mikrosekund. Wymaganą synchroniczność czasową jest tu bardzo trudno uzyskać. Niekorzystne jest prócz tego to, że w przypadku ekstremalnym, gdy wszystkie zawartości bitowe są w stanie „0”, trzeba wytworzyć i przetworzyć dziesięć impulsów świetlnych na jeden bajt informacyjny /złożony z bitu startowego, ośmiu bitów informacyjnych i bitu parzystości/.

Istotą sposobu transmisji danych, według wynalazku, złożonych z poszczególnych bajtów informacyjnych, za pośrednictwem optycznego układu transmisji od nadajnika do odbiornika, w którym wysyła się z nadajnika światło dla transmisji informacji bajtu informacyjnego, kodowanej przez bity informacyjne, tworzące bajt informacyjny, oraz dalszej informacji dodatkowej, specyficznej dla bajtu informacyjnego i kodowanej przez jeden lub szereg bitów informacyjnych w zależności od kolejności bitów informacyjnych, jest to, że informację obejmującej więcej niż jeden bit informacyjny grupy bitów informacyjnych bajtu informacyjnego koduje się za pomocą odstępu czasowego dwóch impulsów świetlnych, nadanych przez nadajnik.

Korzystnie według wynalazku grupa bitów informacyjnych zawiera wszystkie bity informacyjne danego bajtu informacyjnego, przy czym transmisji danych dokonuje się za pomocą tylko dwóch impulsów świetlnych, których odstęp czasowy tworzy ¹ odowaniecajejirdormacji, specyficznej dla bajtu informacyjnego.

Korzystne jest, gdy według wynalazku każdy bajt informacyjny dzieli się na szereg grup bitów informacyjnych, korzystnie na trzy grupy, zawierające bity informacyjne, przy czym transmisji danych dokonuje się za pomocą wspólnego startowego impulsu świetlnego i każdorazowo impulsu świetlnego, specyficznego dla grupy bitów. Następnie impuls świetlny, następujący po poprzedzającym go impulsie świetlnym, nadaje się najwcześniej po upływie teoretycznie najdłuższego przedziału czasowego pomiędzy startowym impulsem świetlnym a każdorazowo poprzedzającym lub poprzedzającymi impulsami świetlnymi, wynikającego z zsumowanego w danym przypadku kodowania czasowego, tak, iż czas trwania przenoszenia całego bajtu informacyjnego pozostaje stały niezależnie od informacji, specyficznej dla bajtu.

Korzystne jest także, gdy według wynalazku kodowanie czasowe specyficznej dla bitów informacyjnych informacji każdej grupy bitów informacyjnych przeprowadza się za pomocą wartości liczbowej, zależnej od kolejności bitów informacyjnych, oraz stałej czasowej, łączonej z nią iloczynowo.

Korzystne jest ponadto, gdy według wynalazku pomiędzy dwa impulsy świetlne wprowadza się zadane przesunięcie czasowe, przy czym przesunięcie czasowe wprowadza się sumacyjnie do określonego kodowania czasowego w postaci zadanej wartości liczbowej, którą należy łączyć iloczynowo ze stałą czasową.

Dalsze korzyści z wynalazku uzyskuje się, gdy jako stałą czasową stosuje się czas taktu transmisji nadajnika, lub jako stałą czasową, a tym samym czas taktu transmisji, stosuje się okres kwarcu zegarkowego o częstotliwości 32768 Hz, zaś dla odbierania zakodowanej informacji stosuje się pracę odbiornika z tym samym czasem taktu transmisji jak nadajnik.

Korzystnie dla ustalania zakodowanej informacji stosuje się pracę nadajnika i odbiornika z różnymi czasami taktów transmisji, zaś w odbiorniku określa się czas taktu transmisji nadajnika przez obliczeniowe przetworzenie zmierzonego odstępu czasowego impulsów świetlnych, przy czym ustalenie w odbiorniku czasu taktu transmisji nadajnika realizuje się przez podzielenie zmierzonego odstępu czasowego przez maksymalną wartość liczbową korzystnie łącznie z wartością liczbową przesunięcia czasowego, która po pomnożeniu przez stałą czasową daje stały czas transmisji bajtu informacyjnego, zaś odstęp czasowy pomiędzy dwoma kolejnymi startowymi impulsami świetlnymi przedłuża się niezależnie od maksymalnego, wynikającego z kodowania czasowego czasu transmisji bajtu informacyjnego w taki sposób, iż powstaje on przez pomnożenie czasu taktu transmisji nadajnika przez parzystą, wartość liczbowa.

Inne korzyści z wynalazku uzyskuje się, gdy wartość liczbową, specyficzną dla kolejności bitów, wybiera się z przedziału w granicach [0; (2^N) - 1], przy czym N oznacza liczbę bi183 941 tów informacyjnych, tworzących bajt informacyjny, zaś wartość liczbową, stosowaną do określania przesunięcia czasowego, wybiera się z przedziału w granicach (2; 10), zwłaszcza równą4.

Zaletą sposobu transmisji danych według wynalazku jest to, że umożliwia transmisję danych z mniejszym zapotrzebowaniem prądu oraz pozwala jednocześnie na zwiększenie zasięgu.

W szczególności, w rozwiązaniu według wynalazku, w którym przyjmuje się za punkt wyjścia stosowane w stanie techniki rozczłonkowanie czasowe transmisji bitów informacyjnych, w którym każdemu bitowi przyporządkowane jest określone okienko transmisji lub jego komórka czasowa, oraz ujmuje się zawartości informacyjne szeregu bitów informacyjnych w jedną grupę i jako miarę informacji wybiera się zadany odstęp czasowy pomiędzy dwoma wysłanymi przez nadajnik impulsami świetlnymi, nie trzeba przyjmować dla każdego bitu informacyjnego w przypadku ekstremalnym jednego impulsu świetlnego, lecz jedynie jeden impuls świetlny dla grupy, złożonej z szeregów bitów informacyjnych, przez co można w ten sposób znacznie zmniejszyć wymagane zapotrzebowanie prądu. Z drugiej strony wskutek mniejszego obciążenia nadajnika możliwe jest jego wysterowywanie odpowiednio większymi prądami, tak, iż osiągalne jest zwiększenie zasięgu. Dalsza zaleta polega na tym, że przy zerwaniu połączenia pośrodku w bajcie nigdy nie wykrywa się fałszywie zwartości bitowej 1 w skutek ciemności nadajnika, przeciwnie, taki stan błędu jest zawsze rozpoznawany, ponieważ nie przekazuje się „impulsu końcowego” do „impulsu startowego”. Zmniejszony jest także wyraźnie zakłócający wpływ światła obcego lub zakłóceń elektromagnetycznych, ponieważ można odróżnić w sposób niezawodny każdy impuls zakłócający od danych użytkowych.

Zgodnie z wynalazkiem, który zapewnia to, że grupa bitów informacyjnych obejmuje wszystkie bity informacyjne danego bajtu informacyjnego, a t^^^^.smisja następuje za pomocą jedynie dwóch impulsów świetlnych, których odstęp czasowy tworzy kodowanie całej informacji, specyficznej dla bajtu informacyjnego, stosuje się zatem dla każdego bajtu informacyjnego tylko dwa impulsy świetlne, co przyczynia się do znacznego zmniejszenia zapotrzebowania na energię, wymaganą do transmisji. Zatem sposób ten nadaje się do szczególnie prądooszczędnej transmisji danych, gdy dokładność pomiaru czasu można osiągać przy korzystnej cenie za pomocą stosownego układu logicznego lub stosownego mikroprocesora z powrotem typu timer/capture. Aby zmniejszyć wymagania odnośnie potrzeby zabezpieczenia wymaganego czasu, rozwiązanie wynalazku przewiduje, że każdy bajt informacyjny zostaje podzielony na szereg grup bitów informacyjnych, korzystnie na trzy grupy, obejmujące bity informacyjne, przy czym transmisja następuje za pomocą jednego wspólnego startowego impulsu świetlnego i każdorazowo impulsu świetlnego, specyficznego dla grupy bitowej. Ten sposób pseudorozczłonkowanej transmisji informacji, który - w zależności od liczby bitów informacyjnych, tworzących bajt informacyjny - może wykorzystywać podział bajtu na dwie, trzy lub cztery grupy bitów informacyjnych, jest pod względem wymaganego zapotrzebowania na prąd stale jeszcze korzystny, ponieważ również tu pracuje on z niewielką liczbą impulsów świetlnych, na przykład z czterema impulsami świetlnymi w przypadku grup trójkowych, z drugiej zaś strony mniejsze są przy tym wymagania, dotyczące żądanej dokładności czasowej.

Z kolei w rozwiązaniu według wynalazku, w którym impuls świetlny, następujący po poprzedzającym go impulsie świetlnym, jest nadawany najwcześniej po upływie teoretycznie najdłuższego, wynikającego ze zsumowanego w danym przypadku kodu czasowego przedziału czasowego pomiędzy startowym impulsem świetlnym a każdorazowo poprzedzającym go lub poprzedzającymi go impulsami świetlnymi, czas trwania transmisji całego bajtu informacyjnego pozostaje stały niezależnie od informacji, specyficznej dla bajtu. W ten sposób narzuca się odbiornikowi odniesienie czasowe, na podstawie którego możliwe jest niezawodne określanie zawartości danych, co zachodzi zwłaszcza wówczas, gdy kodowanie czasowe specyficznej dla bitów informacyjnych informacji każdej grup bitów informacyjnych następuje za pomocą wartości liczbowej, zależnej od kolejności bitów informacyjnych, a tym samym iloczynowo względem łączonej stałej czasowej, ponieważ w połączeniu z pozostającym na stałym poziomie maksymalnym czasem trwania transmisji można określić stałą czasową a następnie w oparciu o nią konkretnie zmierzony odstęp międzyimpulsowy, który w przy6

183 941 padku kodowania czasowego stanowi wielokrotność stałej czasowej.

Dla przypadku transmisji dwuimpulsowej, jak i przypadku transmisji wieloimpulsowej, gdy wszystkie bity informacyjne mają taką wartość informacyjną, oraz w celu uniknięciu przypadku, że drugi impuls świetlny musiałby być nadany bezpośrednio po pierwszym, przewidziane jest, że pomiędzy dwoma impulsami świetlnymi istnieje zadane przesunięcie czasowe, które występuje stale, tak, iż uwzględnia się dostateczną rozpoznawalność także tej zawartości informacyjnej. Przesunięcie czasowe może przy tym wchodzić w sposób sumacyjny do określonego kodu czasowego w postaci zadanej wartości liczbowej, którą można połączyć iloczynowo ze stałą czasową. Jako stałą czasową wybiera się korzystnie czas impulsów przenoszenia w nadajniku, który jest zadany przez generator impulsów, przy czym okazało się jako szczególnie celowe, jeśli stała czasowa, a wraz z nią czas impulsowy transmisji jest okresem kwarcu zegarkowego o częstotliwości 32768 Hz, ponieważ tego rodzaju kwarc zegarkowy występuje z reguły już od razu od strony przyrządu pomiarowego.

Zatem dla niezawodnego wykrywania informacji z kodowaniem czasowym okazało się korzystne, jeżeli dla określenia zakodowanej informacji odbiornik pracuje z tym samym czasem impulsowym transmisji jak nadajnik, ponieważ w tym przypadku impulsy odbiorcze, określone w ramach oceny czasu, odpowiadają bezpośrednio impulsom nadajnika i możliwe jest bezpośrednie określenie wartości liczbowej kodowania. Niezbędne jest wówczas tylko jeszcze określenie przesunięcia ze strony odbiornika. Aby jednak również wtedy, gdy układ nadawczy i odbiorczy nie mają dostatecznie dokładnego generatora impulsów dla żądanej stałej czasowej, zatem dla czasu impulsowego transmisji, umożliwić niezawodne określanie stałej czasowej ze strony odbiornika, można zgodnie z wynalazkiem zapewnić, że odbiornik określa czas impulsowy transmisji nadajnika przez podzielenie zmierzonego odstępu czasowego przez maksymalną wartość liczbową /w danym przypadku łącznie z wartością liczbową przesunięcia czasowego/, jaka daje po pomnożeniu przez stałą czasową stały czas trwania transmisji bajtu informacyjnego. W tym przypadku przez proste podzielenia określonej pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem maksymalnej wartości liczbowej umożliwione zostaje określenie stałej czasowej, w oparciu o którą potem możliwe jest określenie zawartości informacyjnej. Ponieważ w zależności od wynikającej wartości liczbowej, leżącej u podstaw stałego maksymalnego czasu transmisji bajtu informacyjnego, pozostaje w ramach możliwości podzielenie przez liczbę nieparzystą, co może być jednak dostatecznie kosztowne w przypadku najmniejszych mikroprocesorów, zapewnia się zgodnie z wynalazkiem, że odstęp czasowy pomiędzy dwoma kolejnymi startowymi impulsami świetlnymi niezależnie od maksymalnego, wynikającego z kodowania czasowego czasu trwania transmisji bajtu informacyjnego zostaje przedłużony tak, iż wynika on z pomnożenia impulsu czasowego transmisji nadajnika przez parzystą wartość liczbową przy czym ta ostatnia stanowi wówczas podstawę do określania impulsów od strony procesora. Wartość liczbową specyficzną dla kolejności bitów, można dobrać zgodnie z wynalazkiem z przedziału pomiędzy [0; (2^N) -1], gdzie N oznacza liczbę bitów informacyjnych, tworzących bajt informacyjny. Wartość liczbową stosowaną do określenia przesunięcia czasowego, wybiera się natomiast z przedziału pomiędzy (2; 10), zwłaszcza jako cztery.

Sposób transmisji danych przedstawiono w przykładzie realizacji w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres czasowy jasności w odniesieniu do kolejności impulsów świetlnych w transmisji dwuimpulsowej, fig. 2 - wykres czasowy jasności w odniesieniu do kolejności impulsów świetlnych w transmisji czteroimpulsowej, fig. 3 - wykres czasowy jasności w odniesieniu do bitostatycznej transmisji danych według stanu techniki, a fig. 4 - wykres czasowy jasności w impulsowej transmisji danych według stanu techniki, ze statycznymi komórkami bitowymi.

Dla lepszego zrozumienia przedmiotu wynalazku zostaną najpierw krótko objaśnione figury 3 i 4 rysunku, które uwidaczniają wadliwy stan techniki. Na fig. 3 przedstawiony jest wykres czasowy jasności w odniesieniu do bitostatycznej transmisji danych. Uwidoczniona jest transmisja bajtu informacyjnego, złożonego z bitu startowego, ośmiu bitów informacyjnych, bitu parzystości i bitu stop, po czym dołącza się następny bajt informacyjny ze swym bitem startowym. W uwidocznionym przykładzie bity informacyjne mają wartości /0, 0, 0, 0,

183 941

1, 0, 0, 0/. Wskutek bitostatycznej transmisji danych, w którym 0 jest przekazywane kodem przez zaświecenie nadajnika, natomiast 1- przez ciemność nadajnika, powstaje uwidoczniony na fig. 3 przebieg stanu jasności, gdzie nadajnik jedynie wówczas, gdy transmitowany jest piąty bit informacyjny z 1, oraz przy bicie stop jest ciemny. Prowadzi to do opisanego na wstępie dużego zapotrzebowania na prąd, po drugie zaś do trudności w zakresie wymaganych progów detekcyjnych ze strony odbiornika, aby móc rozpoznawać czysto poszczególne stany bitowe.

Na figurze 3 uwidoczniona jest bitokomórkowa statyczna transmisja impulsowa według stanu techniki, w której zachowana jest struktura bitokomórkowa, jednak nadajnik świeci się w przypadku transmisji 0 nie podczas całego czasu bitokomórkowego, lecz jedynie przez określony ułamek, czym stosuje się korzystnie 3/16 czasu bitowego, jednakże w granicach kilku mikrosekund można stosować także czasy impulsowe. Wprawdzie przyczynia się to do zmniejszenia zapotrzebowania na prąd, ponieważ nadajnik świeci się właśnie nie podczas całego czasu bitokomórkowego, jednak wymagane są jeszcze dostatecznie liczne impulsy świetlne.

Przeciwstawna temu jest po pierwsze transmisja dwuimpulsowa, uwidoczniona na figurze 1. Również tam wzdłuż rzędnej naniesiona jest jasność nadajnika, a zatem jego stan świecenia, a wzdłuż odciętej - czas t. Zgodnie z wynalazkiem, aby zamiast przenosić wszystkie N użytkowych bitów informacyjnych, jak to uwidoczniono na fig. 3 i 4, w postaci bitostatycznych sygnałów lub impulsów świetlnych w zadanych punktach czasowych, mianowicie ustalonych komórkach bitowych, zmieniać odstęp czasowy pomiędzy zboczem wzrostu impulsu startowego a w tym przypadku drugiego impulsu świetlnego w zależności od zawartości informacyjnej użytkowych bitów informacyjnych w granicach od minimalnego do maksymalnego odstępu. Fig. 3 uwidacznia przy tym najprostszy przypadek kodowania bajtu informacyjnego z przezroczystym bitem parzystości w postaci pojedynczej pary impulsów. Wartość liczbowa, leżąca u podstaw kodowania czasowego, zmienia się przy tym w granicach od 0 do 511 jako uwarunkowana przez możliwości kombinacyjne, wynikające z rozmaitych kombinacji wartości 0 i 1 poszczególnych binarnych bitów informacyjnych, lub ogólniej w granicach od 0 do (2ⁿ) -1. Każdej z tych 511 możliwych wartości zawartości informacyjnej przyporządkowuje się zatem odstęp czasowy, który jest proporcjonalny do tej wartości liczbowej. Stała proporcjonalności odpowiada pewnej stałej czasowej, która odpowiada korzystnie taktowi czasowemu transmisji okresu kwarcu zegarkowego o częstotliwości 32768 Hz. Ta stała czasowa odpowiada zatem wymaganiom, stawianym dokładności wytwarzania przedziałów czasowych w każdorazowym nadajniku oraz pomiaru przedziałów czasowych w każdorazowym odbiorniku.

W uwidocznionym przykładzie wykonania czas pomiędzy impulsem startowym a następnym impulsem informacyjnym t = (n+m)-T. T oznacza przy tym stałą czasową, w tym przypadku takt czasowy transmisji kwarcu zegarkowego, m - wartość liczby transmitowanych bajtów informacyjnych (0...511), a n - przesunięcie, które również przy zawartości informacyjnej m = 0 zapewnia minimalny odstęp pomiędzy obydwoma impulsami świetlnymi. Ten przebieg procedury jest przedstawiony na fig. 1. Uwidoczniony jest impuls startowy, po którym najwcześniej po upływie czasu t = n · T można nadać impuls informacyjny. Dla tego ostatniego istnieje okienko czasowe, zaczynające się od t = n · T, a kończące się w chwili t = (n + m) · T. Następny impuls startowy nadaje się znowu po upływie przesunięcia czasowego n · T. Kodowanie bajtu informacyjnego wynika z odstępu czasowego pomiędzy impulsem startowym a impulsem informacyjnym, który nadaje się w każdym dowolnym punkcie czasowym w obrębie okienka czasowego, określonym w zależności od zawartości informacyjnej.

Decydujące jest tu to, że z jednej strony tylko zbocze szybkiego wzrostu impulsu w odbiorniku odgrywa pewną rolę. Ponieważ chodzi jeszcze tylko o różnicę czasową pomiędzy dwoma elektrycznie identycznymi zboczami, przeto uwydatniają się automatycznie analogowe opóźnienia elektryczne przez, powolny wzrost sygnału. W tej prostej transmisji dwuimpulsowej potrzeba korzystnie tylko dwóch impulsów świetlnych, tak, iż przy tych samych warunkach brzegowych jak w stanie techniki maksymalne zapotrzebowanie na energię do transmisji jednego bajtu przy zadanym natężeniu szczytowym, a tym samym zadanym zasięgu, ulega

183 941 obniżeniu o znaczącą wielkość.

W uwidocznionym przykładzie wykonania względna dokładność czasowa wynosi jako ułamek czasu transmisji jednego bajtu mniej niż T/2 od 519 -T, gdy przyjmuje się, że przesunięcie czasowe n = 4, tak, iż całkowity czas pomiędzy dwoma impulsami startowymi wynosi t = (2n+511)-T. W tym przypadku dokładność czasowa musi być zatem większą niż 1 promil czasu całkowitego. Realistyczne przykłady stosunku stała czasowa/czas impulsu transmisji to T = 30,5 js, co odpowiada okresowi zwykłego kwarcu zegarkowego o częstotliwości 32768 Hz. Jeden bajt wymaga wówczas czasu transmisji, równego około 15,83 ms, co odpowiada wskaźnikowi bodowemu przy- zwykłymi tabulogramie UART, rów-nemu 700 bodom.

Figura 2 uwidacznia sposób transmisji danych, stawiający mniejsze wymagania, dotyczące dokładności pomiaru czasu. Dziewięć bitów informacyjnych, tworzących bajt informacyjny, jest tu podzielonych na ogółem trzy grupy bitów po trzy bity informacyjne każda. Wskutek tego zmienia się teraz kodowany zakres wartości informacji na jedną grupę bitową na (0...7). Całkowity przebieg transmisji jednego bitu składa się wówczas z następujących elementów:

- pierwszy bit informacyjny: w odstępie czasowym (n+mi) · T po bicie startowym (m1 = 0...7),

- drugi bit informacyjny: w odstępie czasowym (2n + 7 + m2) · T po bicie startowym (m2 = 0...7),

- trzeci bit informacyjny: w odstępie czasowym (3n + 14 + m3) · T po bicie startowym (m3 = 0...7),

- następny bit startowy: w odstępie czasowym (4n + 21) · T po ostatnim bicie startowym.

Te proste reguły zapewniają, że przy każdej zawartości informacyjnej minimalny odstęp pomiędzy dwoma impulsami świetlnymi (również bajtu następu) pozostaje stale n · T oraz że każdy impuls informacyjny jest umieszczony we własnym, nie prz.ekrywającym się okienku czasowym. Ponieważ celowe jest n = 4, to odstęp (minimalny) pomiędzy dwoma bajtami informacyjnymi wynosi wówczas 37-T. Czas trwania przenoszenia na jeden bajt wynosi w tym przypadku 1,13 ms, co odpowiada niemal dokładnie czasowi trwania transmisji normalnie kodowanego bajtu przy 9600 bodach (1,15 ms). Wymagana dokładność czasowa jest w tym przypadku znacznie mniejsza niż w transmisji dwuimpulsow-ej.

Aby móc teraz po stronie odbiorczej określić zakodowaną informację, odbiornik musi przetworzyć zmierzone sygnały wówczas, gdy nie dysponuje on tym samym taktem czasowym, gdyż w przeciwnym przypadku zliczone przez niego takty odpowiadają tym po stronie nadawczej, a tym samym możliwe jest bezpośrednie określenie wartości liczbow-ej kodowania. W innym przypadku określenie to następuje z odstępu czasowego pomiędzy dwoma impulsami startowymi, który przy n = 4 wynosi w każdym przypadku 37-T, ponieważ w tym zakresie jest stały. Przez podzielenie odstępu czasowego przez 37 może odbiornik ustalić w ten sposób bez trudności takt czasowy T transmisji, a tym samym określić ostatecznie wartość liczbową kodowania. Wymagane jest jedynie zdefiniowanie przesunięcia czasowego n. W przypadku, gdy po stronie odbiorczej przewidziany jest prosty mikroprocesor, dla którego podzielenie przez liczbę nieparzvstąy'37/ jest już kosztowne, można przesunąć start następnego bajtu informacyjnego na większy odstęp czasowy, równy, na przykład 64-T, ponieważ podzielenie zliczonych szybkich taktów procesorowych odbiornika pomiędzy dwoma bitami startowymi przez 64 daje się prosto uzyskać, na przykład za pomocą rejestru przesuwnego, przez przesunięcie w prawo o sześć bitów odpowiednio do podzielenia przez 2⁶ = 64. W tym przypadku maleje w każdym razie wskaźnik transmisji danych odpowiednio do stosunku 37/64.

Transmisja czteroimpulsowa z zastosowaniem taktu czasowego transmisji T = 30,5 ps (= 1/32768 sekundy) oraz wynikającego stąd czasu transmisji, odpowiadającego w przybliżeniu czasowi transmisji typowego bajtu informacyjnego z bitem startowym, ośmioma bitami informacyjnymi, bitem parzystości i bitem stop przy 9600 bodach, jest możliwa bez dodatkowego buforowania danych, na przykład w optycznej głowicy odbiorczej sprzętu odczytującego bezpośrednie przetwarzanie w konwencjonalnie zakodowany sygnał bodowy ze zwykłymi wskaźnikami bodowymi.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób transmisji danych, złożonych z poszczególnych bajtów informacyjnych, za pośrednictwem optycznego układu transmisji od nadajnika do odbiornika, w którym wysyła się z nadajnika światło dla transmisji informacji bajtu informacyjnego, kodowanej przez bity informacyjne, tworzące bajt informacyjny, oraz dalszej informacji dodatkowej, specyficznej dla bajtu informacyjnego i kodowanej przez jeden lub szereg bitów informacyjnych w zależności .od kolejności bitów informacyjnych, znamienny tym, że informację obejmującej więcej niż jeden bit informacyjny grupy bitów informacyjnych bajtu informacyjnego koduje się za pomocą odstępu czasowego dwóch impulsów świetlnych, nadanych przez nadajnik.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że grupa bitów informacyjnych zawiera wszystkie bity informacyjne danego bajtu informacyjnego, przy czym transmisji danych dokonuje się za pomocą tylko dwóch impulsów świetlnych, których odstęp czasowy tworzy kodowanie całej informacji, specyficznej dla bajtu informacyjnego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy bajt informacyjny dzieli się na szereg grup bitów informacyjnych, korzystnie na trzy grupy, zawierające bity informacyjne, przy czym transmisji danych dokonuje się za pomocą wspólnego startowego impulsu świetlnego i każdorazowo impulsu świetlnego, specyficznego dla grupy bitów'.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że impuls świetlny, następujący po poprzedzającym go impulsie świetlnym, nadaje się najwcześniej po upływie teoretycznie najdłuższego przedziału czasowego pomiędzy startowym impulsem świetlnym a każdorazowo poprzedzającym lub poprzedzającymi impulsami świetlnymi, wynikającego z zsumowanego w danym przypadku kodowania czasowego, tak, iż czas trwania przenoszenia całego bajtu informacyjnego pozostaje stały niezależnie od informacji, specyficznej dla bajtu.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kodowanie czasowe specyficznej dla bitów informacyjnych informacji każdej grupy bitów informacyjnych przeprowadza się za pomocą wartości liczbowej, zależnej od kolejności bitów informacyjnych, oraz stałej czasowej, łączonej z nią iloczynowO.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy dwa impulsy świetlne wprowadza się zadane przesunięcie czasowe.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że przesunięcie czasowe wprowadza się sumacyjnie do określonego kodowania czasowego w postaci zadanej wartości liczbowej, którą należy łączyć iloczynowo ze stałą czasową.
8. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako stałą czasową stosuje się czas taktu transmisji nadajnika.
9. 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako stałą czasową, a tym samym czas taktu transmisji, stosuje się okres kwarcu zegarkowego o częstotliwości 32768 Hz.
10. 10. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że dla odbierania zakodowanej informacji stosuje się pracę odbiornika z tym samym czasem taktu transmisji jak nadajnik.
11. 11. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że dla ustalania zakodowanej informacji stosuje się pracę nadajnika i odbiornika z różnymi czasami taktów transmisji, przy czym w odbiorniku określa się czas taktu transmisji nadajnika przez obliczeniowe przetworzenie zmierzonego odstępu czasowego impulsów świetlnych.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że ustala się w odbiorniku czas taktu transmisji nadajnika przez podzielenie zmierzonego odstępu czasowego przez maksymalną wartość liczbową, korzystnie łącznie z wartością liczbową przesunięcia czasowego, która po pomnożeniu przez stałą czasową daję stały czas transmisji bajtu informacyjnego.
13. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że odstęp czasowy pomiędzy dwoma kolejnymi startowymi impulsami świetlnymi przedłuża się niezależnie od maksymalnego, wynikającego z kodowania czasowego czasu transmisji bajtu informacyjnego w taki sposób,

    183 941 iż powstaje on przez pomnożenie czasu taktu transmisji nadajnika przez parzystą wartość liczbową.
14. 14. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wartość liczbową, specyficzną dla kolejności bitów, wybiera się z przedziału w granicach [0; (2^N) - 1], przy czym N oznacza liczbę bitów informacyjnych, tworzących bajt informacyjny.
15. 15. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wartość liczbową, stosowaną do określania przesunięcia czasowego, wybiera się z przedziału w granicach (2; 10), zwłaszcza równą 4.