单片机数据编解码

概述

　　数据的编码采用了曼彻斯特编码格式，每帧数据包括同步头、有效数据位和冗余校验位三部分。解码包括同步头和数据位的判定及循环冗余校验。在数据位的判定中提出了用软件实现“测三取二”的判定方法。该判定方法不但可以提高采样的准确度，而且还具有一定的滤波功能。实验结果表明，与单片机的串口通信相比，该编解码方法具有抗干扰能力强、传输数据灵活等优点。

应用

　　利用单片机和无线数传模块来完成无线数据通信在石油、电力、水文、冶金等行业的无线控制、数据采集、报警诸多领域中有着广泛的应用前景。通常采用的办法是用单片机的串行I/ O 口来完成数据通信，但是该方法有许多不足之处:、在利用单片机的串口进行发送和接收数据时，对传输的数据只能进行奇偶校验，然而在无线通信场合，被传输的数据极易受到电磁、静电等的干扰，奇偶校验一般不能检测出这类干扰所引起的突发性错误，所以该方法无法满足差错检测要求较高的场合;第二、由于单片机一般采用异步通信方式，接受器通常不能很快的接收到有效数据，因而该方法也不能满足要求多路进行快速切换的场合;第三、单片机的串口通信在传输速率和每帧的有效数据位数等方面都受到了严格的限制，缺乏灵活性。

编码原理

　　数据的编码采用了曼彻斯特编码格式，每帧数据由同步头、有效数据位和校验位三部分组成。其中数据位“1”由高到低的跳变表示，数据位“0”由低到高的跳变表示，而且数据位“1”和“0”高低电平周期各为0. 5 T (设T 为一个数据位宽度) 。根据曼彻斯特码的特点，每个数据位都由高低电平组成，因而在连续传输的有效数据位中不会存在超过一个数据位宽度的高电平或低电平，因此在每个数据的前面设一个同步头，高低电平各为1. 5 T 。这样在进行接收数据时，只要采样得到的电平满足1. 5 T ，则认为该电平是同步头，开始接收数据。因为寻找同步头的时间最长不会超过一个数据的长度，所以此编码方式非常适合于要求多路进行快速切换的场合。

解码原理

　　解码的思想是:首先进行同步头的判定，然后采用“测三取二”的法判断数据位，得到每帧的16 位数据，对得到的数据进行CRC 校验。

　　(1) 同步头的判定

　　首先对单片机的RXD 端( P3. 0) 进行连续采样，从P3. 0 引脚变低时开始计时，若低电平的时间达到1. 3 T ，则认为该电平为同步头。因为用无线数传模块得到的信号波形一般为梯形，所以接收到的实际高低电平宽度可能变小，因此若接收到低电平宽度达到1. 3 T ，则可近似认为该电平为某数据的同步头。

　　(2) 数据位的判定

　　对每个数据位的判定采用“测三取二”的方法，既将每个数据位的前半部分成16 个状态，在第7 、8 、9 状态检测P3. 0 引脚上的电平，取其大于等于2的相同值作为测得值，如表1 所示(表中“ x ”表示“0”或“1”) 。此检测方法是在高电平或低电平的中间位置进行采样，既提高了采样准确度又有一定的滤波功能。

　　(3) 循环冗余校验

　　对解码得到的16 位数据进行循环冗余校验，若余数为零，则认为传输正确，否则进行出错处理。