Использование помехоустойчивого кодирования в системах передачи информации. Построение структурной схемы восьмиразрядного микроконтроллера M68HC11. Разработка алгоритма кодирования и декодирования информации. Подключение внешних портов ввода/вывода.
Аннотация к работе
Систематическим (n,k,d) кодом называется блочный код, у которого первые символов - информационные, а остальные n-k - проверочные. Кодовое слово можно формально представить в виде многочлена степени (n-1) от , причем коэффициенты при соответствующих степенях являются символами кодового слова. В систематическом коде коэффициенты при xn-1,….,xn-k будут всегда выбираться в качестве информационных, а последние символов, т.е. коэффициенты при xn-k-1,xn-k-2,..,x0 в качестве проверочных символов (рис.1). Представление кодового слова в виде многочлена степени (n-1) позволяет характеризовать блочный циклический код также двумя многочленами: порождающим и проверочным . Пусть - многочлен, в качестве коэффициентов которого при слагаемых содержащих , выбраны информационные символы, а коэффициенты при слагаемых со степенями меньшими, чем , равны нулю.В данном курсовом проекте будет спроектирован кодек блочного кода на микроконтроллере в соответствии с исходными данными: Скорость передачи информационных символов равна 9600 Бод, длина кода n=21, длина информационного блока k=6, порождающий многочлен g(x)= .Структурная схема кодека, основанного на микроконтроллере M68HC11 Структурная схема восьми разрядного микроконтроллера M68HC11 приведена на рисунке 4. Interrupt logicлогика прерываний5 Карта памяти микроконтроллераНа рисунке 6 изображены схемы кодирования и декодирования информации. рис.На рисунке 7 приведена схема подключения портов ввода и вывода устройства.
План
Оглавление кодирование микроконтроллер информация помехоустойчивый
Введение
1. Анализ задания
2. Структурная схема кодека
3. Карта памяти
4. Структурная схема алгоритма кодирования и декодирования
5. Схема подключения внешних портов ввода/вывода
6. Код программы
Вывод
Список используемой литературы
Введение
Помехоустойчивое кодирование широко используется в системах передачи информации для повышения достоверности. Введение избыточности позволяет исправлять появляющиеся в линии связи ошибки.
Систематическим (n,k,d) кодом называется блочный код, у которого первые символов - информационные, а остальные n-k - проверочные. Параметр является расстоянием Хемминга и соответствует минимальному числу символов, на которое отличаются любые два кодовых слова. Такой код может исправлять не менее (n-1)/2 ошибок.
Кодовое слово можно формально представить в виде многочлена степени (n-1) от , причем коэффициенты при соответствующих степенях являются символами кодового слова.
.
В систематическом коде коэффициенты при xn-1,….,xn-k будут всегда выбираться в качестве информационных, а последние символов, т.е. коэффициенты при xn-k-1,xn-k-2,..,x0 в качестве проверочных символов (рис.1).
Рис.1 Расположение информационных и проверочных битов.
Представление кодового слова в виде многочлена степени (n-1) позволяет характеризовать блочный циклический код также двумя многочленами: порождающим и проверочным . Действия над многочленами выполняются в поле Галуа по модулю 2.
Любой циклический код может быть представлен в виде систематического при помощи следующих рассуждений. Пусть - многочлен, в качестве коэффициентов которого при слагаемых содержащих , выбраны информационные символы, а коэффициенты при слагаемых со степенями меньшими, чем , равны нулю. Этому многочлену соответствует вектор, первые компонент которого -произвольные информационные символы, а последние компоненты равны нулю. Тогда в соответствии с алгоритмом деления Евклида.
.
Степень многочлена меньше, чем , степень многочлена . Отсюда
и следовательно - кодовый многочлен (так как делится на порождающий многочлен).
Так как степень меньше, чем , то все слагаемые в этом многочлене степеней и больше, равны нулю.
Следовательно, коэффициентами при членах высшего порядка в многочлене являются неизменные информационные символы, а коэффициентами при членах низшего порядка -проверочные символы.
Если в качестве выбирать последовательно степени , то коэффициенты многочленов являются кодовыми векторами, составляющими базис линейного векторного пространства. Тогда из этих векторов при можно составить порождающую матрицу линейного систематического блочного кода
, где - единичная матрица размерности х , а -матрица коэффициентов многочленов - остатков размерности (n-k)xk.
Процесс кодирования сводится к перемножению строки информационных символов на порождаюцую матрицу
.
Код, порождаемый матрицей является также нулевым пространством матрицы
.
Следовательно, произведение кодового вектора на транспонированную матрицу приводит к нулевому вектору
, .
Воздействие помех можно формально представить как прибавление по модулю 2 к передаваемому кодовому вектору вектора помех. Тогда принятый вектор
.
Синдромом называется произведение принятого вектора на транспонированную проверочную матрицу
.
.
Следовательно, синдром определяется только вектором ошибок. Анализируя синдром, можно определить позиции в кодовом векторе, где произошли ошибки. Считается, что имеется синхронизация по кадрам и по тактам.
Рис. 2 Временная диаграмма поступления данных и информации на микроконтроллер.
Вывод
С учетом всех циклов время выполнения программы будет составлять
В этом расчете не учитывается время обработки прерывания, скорость обработки данных будет выше 9600 бод, следовательно, требования выполняются.
Список литературы
1. С.Ф. Барретт, Д.Дж. Пак. Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12 \HCS12 с применением языка С. - М.: Издательский дом "ДМК-пресс", 2007.-640с.
2. А.В. Микушин, А.М. Сажнев, И.В. Сединин. Цифровые устройства и микропроцессоры: учебное пособие. - СПБ.:БХВ- Петербург, 2010.-832с.: ил.
3. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов.-М.: МИР,1978.
4. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки.-М.: МИР,1976.
5. О.Д. Вальпа. Полезные схемы с применением микроконтроллеров и ПЛИС. М: Изд. дом "Додека - ХХ1",2006.