“双相编码”
双相编码的定义
双相编码是一种用于通过通信介质（如网络或物理连接）传输数字数据的编码方法。这种编码技术确保了信号完整性，并在接收端促进时钟恢复。
双相编码的工作原理
在双相编码中，每个数字数据流的位是由信号的过渡表示的，而不是信号的电平。这意味着，对于0位，信号过渡发生在位周期的中间；对于1位，信号过渡发生在位周期的开始，或相反。信号中这种过渡使接收器能够准确确定位值并恢复时钟信号。
双相编码可以通过不同的方式实现，如曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。在曼彻斯特编码中，过渡发生在1位的位周期中间和0位的位周期开始。在差分曼彻斯特编码中，位周期开始的过渡代表0位，而没有过渡则代表1位。
双相编码的优势
双相编码在数字数据传输中提供了几项优势：
改进的信号完整性：通过依赖信号过渡而不是信号电平，双相编码降低了对噪声和干扰的敏感性。这使得它在具有挑战性的通信环境中更加稳健。
时钟恢复：双相编码使接收器能够从数据流中恢复时钟信号。定时信息嵌入在信号过渡中，使接收器能够将其时钟与发射器的时钟同步。
高效传输：双相编码提供了平衡的信号过渡数量，使其更适合自同步编码方案。它确保有足够的过渡来保持信号同步，减少相位漂移的可能性。
明确的解码：双相编码确保每个位在编码信号中都有唯一的表示。这消除了模糊解码的可能性，使接收器更容易准确解释传输的数据。
与曼彻斯特编码的关系
双相编码与曼彻斯特编码密切相关。两种技术都用于数字数据传输中的时钟恢复和信号区分。尽管双相编码使用过渡来表示位，曼彻斯特编码使用信号电平的极性反转。
在曼彻斯特编码中，过渡发生在位周期的中间，类似于双相编码在1位中的过渡。然而，曼彻斯特编码在位周期的开始还有另一个过渡，代表相反的位值。这确保了平衡的过渡数量并简化了时钟恢复。
与NRZ编码的比较
NRZ编码（非归零编码）是数字数据传输中常用的另一种编码方法。与双相编码不同，NRZ编码使用信号电平来表示位。高电平可能表示1位，而低电平可能表示0位。
与NRZ编码相比，双相编码提供了更好的信号完整性和时钟恢复。通过依赖信号过渡而不是信号电平，双相编码更能抵抗噪声和干扰。它还确保了平衡的过渡数量，有助于接收器的时钟恢复并减少相位漂移。
然而，NRZ编码更易于实现，并且与双相编码相比需要更少的带宽。它不需要在一个位周期内过渡，从而导致数据表示更为紧凑。NRZ编码常用于强调简易性和带宽效率的应用。
双相编码的实例
双相编码广泛应用于各种通信技术和协议。一些示例包括：
1. 磁条编码
双相编码用于磁条技术中以在信用卡、身份证及其他类似应用上编码数据。编码的数据由磁场中的过渡表示，然后由磁条读取器读取。
2. 串行通信协议
双相编码用于串行通信协议，如RS-232和RS-485。这些协议利用双相编码来确保设备之间的可靠数据传输和时钟恢复。
3. 曼彻斯特总线编码
曼彻斯特总线编码是利用双相编码的曼彻斯特编码的变体。它常用于汽车应用，如CAN（控制器局域网）总线通信，以实现稳健和容错的数据传输。
双相编码是一种稳健的编码方法，可实现数字数据在通信介质上的可靠传输。通过利用信号过渡，它确保信号完整性，促进时钟恢复，并提供传输数据的明确解码。双相编码普遍应用于包括磁条技术、串行通信协议和汽车总线通信在内的各种应用中。了解双相编码的原理和优势对于数据通信和传输领域的专业人员至关重要。