摘要：hdb3码无直流分量，具有时钟恢复和较好的抗干扰能力。本文提出使用hdb3码用于高速长距离的数据传输，并给出使用单片机at89c51控制e1收发芯片ds2153q实现nrz-hdb3的码制转换，包括码转换器的电路设计和控制软件设计。

关键词：nrz hdb3 单片机 e1收发芯片 ds2153q

常用的nrz码不适合在高速长距离数据通信的信道中传输，因而选用了另外一种编码—hdb3码。hdb3码是串行数据传输的一种重要编码方式。和最常用的nrz码相比，hdb3具有很多优点，例如：消除了nrz码的直流成分，具有时钟恢复更好的抗干扰性能，这使它更适合于长距离信道传输。

e1信号选用hdb3编码方式，速率2.048mbps，可以在特性阻抗120ω的rj45平衡双绞线上传输1.5km，能够满足大多数情况下数据的高速长距离传输。在数据速率小于2.048mbps的高速速率时，可以通过插入额外数据比特提高数据数率。e1收发芯片ds2153q完全符合e1信号标准，而且具备外围微控制器接口，大大提高了该芯片的可用性。

e1有成帧、成复帧与不成帧三种方式。在成帧的e1中，第0时隙用于传输帧同步数据，其余31个时隙可以用于传输有效数据；在成复帧的e1中，除了第0时时隙外，第16时隙是用于传输信令的，只有第1～15，第17～31共30个时隙可用于传输有效数据；而在不成帧的e1中，所有32个时隙都可用于传输有效数据。本文提出的nrzhdb3码制转换器的e1工作在不成帧方式，也就是说e1的32个时隙均用于传输有效数据。

1 e1收发芯片ds2153q简述

ds2153q是dallas公司的t1/e1收发芯片，符合最新的e1线路标准，包括itu g.703、g.704、g.706、g.823、i.431、etsi300 011、300 233、tbr12和tbr13等，该芯片能完成nrz和hdb3码间的相互转换，码率可达2.048mb/s，而且在片内集成了接收nrz码的数据时将恢复电路，更有利于后级接收电路。片内d/a能够实现g.703标准的输出波形，适用于75ω和120ω特性阻抗的双绞线，并且具有完善的数据流状态监测功能，可以实时指示数据流的传输状况。

ds2153q的外围微控制器接口使其可以很容易与单片机等mcu接口连接。其内部的71个8位寄存器使用户可以通过mcu对ds2135q进行功能配置和状态监测这些寄存器主要有接收控制寄存器、发送控制寄存器通用控制寄存器、中断屏蔽寄存器和工作状态寄存器图1为ds2135q的内部结构图。

2 码制转换器电路设计

nrz-db3码制转换器为nrz码到hdb3码和hdb3码到nrz码的转换，设计选用专用e1收到芯片ds2153q和单片机at89c51实现该码制的转换功能。该码制转换器把输入的nrz转换为hdb3码输出，同时接收e1线路上的数据转换成hrz码，并恢复出数据时钟，供后级数据接收单元使用。

at89c51为atmel公司的8位单片机，负责控制通信芯片ds2153q的工作模式和状态监，使其完成nrz码到hdb3码和hdb3码到hrz码的转换。同时，该单片机的外围电路还包括μp监控电路imp813l，用于提高码制转换器工作的抗干扰能力和可靠性。

图2是该码制转换器的结构框图。

ds2153q的并行数据/地址线与单片机的p0口相连；片选信号选用单片机的p2.0；单片机的读写信号与ds2153q的读写信号相连；同时，ds2153的两个中断申请线与单片机的int0和int1相连。这样ds2153q可以通过中断的方式及时通知单片机自身的工作状态。at89c51与ds2153q的电路连接图如图3所示，通过以上的硬连接，实现单片机对ds2153q的控制和状态监控。

图3 at89c51与ds2153q电路连接图

该码制转换器选用imp813l作为μp监控电路，实现可靠上电复位和看门狗控制。ds2153q的时钟信号是通过对单片机时钟信号的二分频来实现的。单片机选用16.384mhz的时钟信号，使用74hc74二分频后，得到8.192mhz的频率信号作为ds2153q输入时钟。

在ds2153q的电路设计中，为了使其工作在不成帧方式，发送的数据全部从tser引脚输入，需要将引脚tlink和tser短接。发光二极管用于转换器的工作指示，可以直观判断当前数据转换是否正常。

该码制转换器使用特性阻抗120ω的rj45平衡双绞线进行数据传输，ds2153q收发电路如图4所示，传输变压器输入输出匝数