曼彻斯特编码
曼彻斯特编码
曼彻斯特编码两种编码方法，即曼彻斯特（Manchester）编码和差分曼彻斯特编码。
未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号。
至于用低电平代表1或0都是可以的。
使用这种最简单的基带信号的最大问题就是当出现一长串的连1或0时，在接收端无法收到的比特流中提取位同步信号。
曼彻斯特编码则可以解决这一问题。
它的编码方法是将每一个码元再分成两个相等的间隔。
码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平。
码元0则正好相反，从低电平变到高电平。
这种编码的好处就是可以保证在每一个码元的正中间时间可以出现一次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。
但是从曼彻斯特编码的波形图不难看出其缺点，这就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。
曼彻斯特编码的变种叫做差分曼彻斯特编码，它的编码规则是：若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样，但若码元为0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元相反。
不论码元是0或1，在每个码元的正中间的时刻，一定要有一次电平的转换。
差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。
看右图：每两条虚线间表示一个代码，电压从高到低代表0，从低到高代表1 而差分曼彻斯特编码，为1时则与前一个编码方向相反，为0时则相同曼彻斯特编码是采用双相位技术来实现的，通常用于局部网络传输，在曼彻斯特编码中，每位数据位的中心都有一个跳变，既作为时钟信号，又作为数据信号，可以起到位同步信号的作用。
曼彻斯特编码中以该跳变的方向来判断这位数据是1还是0，其编码规则是：每个比特的中间有跳变；二进制0表示从低电平到高电平的跳变；二进制1表示从高电平到低电平的跳变曼彻斯特:(高-低:1;低-高:0);差分曼彻斯特:(有变化是"1"；没变化是“0”)练习：。
曼彻斯特编码的码元速率
曼彻斯特编码的码元速率
曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方法，用于将数字信号转换为模拟信号进行传输。
它的特点是每个码元代表一个比特，码元的变化表示0和1的转换。
在曼彻斯特编码中，每个比特被分为两个等长的时间间隔，码元的变化发生在每个时间间隔的中点。
码元速率是指每秒传输的码元数量。
在曼彻斯特编码中，每个比特被编码为一个码元，因此码元速率等于比特速率。
比特速率是指每秒传输的比特数量。
为了计算曼彻斯特编码的码元速率，我们需要知道比特速率。
比特速率取决于传输系统的带宽和信噪比。
带宽是指信号传输的频率范围，信噪比是指信号与噪声的比值。
假设我们有一个带宽为B的传输系统，信噪比为SNR。
根据香农定理，最大可达到的比特速率为2B*log2(1+SNR)。
因此，曼彻斯特编码的码元速率也为
2B*log2(1+SNR)。
需要注意的是，曼彻斯特编码是一种基带编码方法，即直接在信号的基带频率范围内进行编码和传输。
在实际应用中，通常会使用调制技术将基带信号转换为带通信号进行传输，这样可以提高传输效率和抗干扰能力。
在调制后的信号中，码元速率可能会有所变化。
总结起来，曼彻斯特编码的码元速率等于比特速率，比特速率取决于传输系统的带宽和信噪比。
具体的计算需要根据实际的传输系统参数进行。
曼彻斯特编码
曼彻斯特编码曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是⼀个曼彻斯特编码同步时钟编码技术，被物理层使⽤来编码⼀个同步位流的时钟和数据。
曼彻斯特编码被⽤在以太⽹媒介系统中。
曼彻斯特编码提供⼀个简单的⽅式给编码简单的⼆进制序列⽽没有长的周期没有转换级别，因⽽防⽌时钟同步的丢失，或来⾃低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。
在这个技术下，实际上的⼆进制数据被传输通过这个电缆，不是作为⼀个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制(NRZ)）。
相反地，这些位被转换为⼀个稍微不同的格式，它通过使⽤直接的⼆进制编码有很多的优点。
曼彻斯特编码，常⽤于局域⽹传输。
在曼彻斯特编码中，每⼀位的中间有⼀跳变，位中间的跳变既作时钟信号，⼜作数据信号；从⾼到低跳变表⽰"1"，从低到⾼跳变表⽰"0"。
还有⼀种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，⽽⽤每位开始时有⽆跳变表⽰"0"或"1"，有跳变为"0"，⽆跳变为"1"。
对于以上电平跳变观点有歧义：关于曼彻斯特编码电平跳变，在雷振甲编写的＜＜⽹络⼯程师教程＞＞中对曼彻斯特编码的解释为：从低电平到⾼电平的转换表⽰1，从⾼电平到低电平的转换表⽰0，模拟卷中的答案也是如此，张友⽣写的考点分析中也是这样讲的，⽽《计算机⽹络（第4版）》中（P232页）则解释为⾼电平到低电平的转换为1，低电平到⾼电平的转换为0。
清华⼤学的《计算机通信与⽹络教程》《计算机⽹络（第4版）》采⽤如下⽅式：曼彻斯特编码从⾼到低的跳变是 0 从低到⾼的跳变是 1。
两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号⼀起传输到对⽅，每位编码中有⼀跳变，不存在直流分量，因此具有⾃同步能⼒和良好的抗⼲扰性能。
但每⼀个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。
曼彻斯特编码规则
曼彻斯特编码规则
曼彻斯特编码规则是一种非常重要的编码方法，属于数据编码技术，用于准确地标记
由二进制信号构成的数据流。
曼彻斯特编码是一种无源码并行编码技术，它使用了线性反
馈来编码，因此称为线性反馈码（LFC）。
该编码方案为每个信息位分配了不同的长度，
使其在编码时达到最优化。
曼彻斯特编码的原理是采用特定的反馈方式，以及一个复杂的转换矩阵，来实现如下
功能：采用经典的无源码并行编码方式，分配给信息位可变的长度，它不仅能够节省带宽，而且能够实现高度可靠的传输。
曼彻斯特码通过反馈拓扑由每一位扩展一段码序，从而达
到编码和信号传输的最优解。
曼彻斯特编码的优点有：1.准确的编码；2.减少比特数（即带宽节省）；3.不易被干扰；4.有良好的可靠性；5.具有调整带宽的能力。
由于上述特点，曼彻斯特编码的主要应用是在符号率较高的应用，比如维特比编解码（Viterbi decoding），CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址），调制/解
调（Modulator/Demodulator，M/D），以及复杂的存储系统。
此外，曼彻斯特编码也可以
用于大规模发射系统中，特别是在在多用户相邻通信系统（near-far interference systems）的情况下。
曼彻斯特编码在通信领域几乎每处都有应用，它通过可靠的传输功能使得无线和有线
通信能够正确运行。
它可以减少信号传输带宽，为网络更大容量的传输提供更多的空间，
实现更高的通信效率。
此外，曼彻斯特编码还可以提高通信系统的可靠性，改善系统的可
扩展性。
(差分)曼彻斯特编码
曼彻斯特编码/差分曼彻斯特编码
曼彻斯特编码的编码规则是：
在信号位中电平从低到高跳变表示0；
在信号位中电平从高到低跳变表示1；
差分曼彻斯特编码的编码规则是：
在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑"1"；
在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑"0"；
不论码元是1或者0，在每个码元正中间的时刻，一定有一次电平转换。
曼切斯特和差分曼切斯特编码是原理基本相同的两种编码，后者是前者的改进。
他们的特征是在传输的每一位信息中都带有位同步时钟，因此一次传输可以允许有很长的数据位。
曼切斯特编码的每个比特位在时钟周期内只占一半，当传输“1”时，在时钟周期的前一半为高电平，后一半为低电平；而传输“0”时正相反。
这样，每个时钟周期内必有一次跳变，这种跳变就是位同步信号。
差分曼切斯特编码是曼切斯特编码的改进。
它在每个时钟位的中间都有一次跳变，传输的是“1”还是“0”，是在每个时钟位的开始有无跳变来区分的。
差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。
然而，由于每个时钟位都必须有一次变化，所以这两种编码的效率仅可达到50%左右。
曼彻斯特码
曼彻斯特码1、将10111001换成曼彻斯特编码.解:根据基本曼彻斯特编码原理和差分曼彻斯特编码原理将10111001换成曼彻斯特编码如下表:原码基本曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码10111001 1001101010010110 10100110010101102、曼彻斯特码的编码原理是：由每位的中间为采样时间，如果电平由高电平跳变为低电平，则为“1”；反之则为“0”；3、差分曼彻斯特码的编码原理是：由每位的开始是否存在电压跳变，如果有，则为“0”，反之为“1”。
今天看了一下从fpga上下的曼彻斯特编解码的程序，感觉不是很清楚，仿真了一下，更迷茫了，大家看看为啥这程序要这么编呢？程序比较长，不过写的应该还是不错的，看了后应该有收获。
总的思路是这样：1 通过一个高频的时钟检测wrn信号，如果检测到上升沿，则表明开始编码，将输入的8位数据转为串行，并编码，然后输出。
2 定时信号是从高频时钟16分频后得到的，在wrn上升沿后16分频使能，在编码结束后禁止分频输出。
3 no_bits_sent记录串行输出的位数，应该是从0010到1001输出串行信号，到1010时编码结束，输出tbre表明编码完成。
问题是no_bits_sent在到了1010后还是会继续增加，直到1111，然后clk1x_enable 就为0，无法分频，clk1x就为一直流信号。
这样当clk1x_enable再次为1的时候，no_bits_sent也不会增加，在1111上不变，clk1x_enable又会回到0了。
//***************************************************************************** *** File Name: me.v* Version: 1.0* Date: January 22, 2000* Model: Manchester Encoder Chip** Company: Xilinx*** Disclaimer: THESE DESIGNS ARE PROVIDED "AS IS" WITH NO WARRANTY* WHATSOEVER AND XILINX SPECIFICALL Y DISCLAIMS ANY* IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR* A PARTICULAR PURPOSE, OR AGAINST INFRINGEMENT.** Copyright (c) 2000 Xilinx, Inc.* All rights reserved*******************************************************************************/module me (rst,clk16x,wrn,din,tbre,mdo) ;input rst ;input clk16x ;input wrn ;input [7:0] din ;output tbre ;output mdo ;wire clk1x ;reg clk1x_enable ;wire clk1x_disable ;reg [3:0] clkdiv ;reg [3:0] no_bits_sent ;wire mdo ;reg tbre ;reg [7:0] tsr ;reg [7:0] tbr ;reg parity ;reg wrn1 ;reg wrn2 ;// form 2 FF register for write pulse detectionalways @(posedge rst or posedge clk16x)if (rst)beginwrn2 <= 1'b1 ;wrn1 <= 1'b1 ;endelsebeginwrn2 <= wrn1 ;wrn1 <= wrn ;end// Enable clock when detect edge on write pulsealways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)clk1x_enable <= 1'b0 ;else if (wrn1 == 1'b1 && wrn2 == 1'b0)clk1x_enable <= 1'b1 ;else if (no_bits_sent == 4'b1111)clk1x_enable <= 1'b0 ;end// Generate Transmit Buffer Register Empty signalalways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)tbre <= 1'b1 ;else if (wrn1 == 1'b1 && wrn2 == 1'b0)tbre <= 1'b0 ;else if (no_bits_sent == 4'b1010)tbre <= 1'b1 ;elsetbre <= 1'b0 ;end// Detect edge on write pulse to load transmit bufferalways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)tbr <= 8'h0 ;else if (wrn1 == 1'b1 && wrn2 == 1'b0)tbr <= din ;end// Increment clockalways @(posedge rst or posedge clk16x)beginif (rst)clkdiv <= 4'b0000 ;else if (clk1x_enable == 1'b1)clkdiv <= clkdiv + 1 ;endassign clk1x = clkdiv[3] ;// Load TSR from TBR, shift TSRalways @(posedge rst or posedge clk1x)beginif (rst)tsr <= 8'h0 ;else if (no_bits_sent == 4'b0001)tsr <= tbr ;else if (no_bits_sent >= 4'b0010 && no_bits_sent < 4'b1010) begintsr[7:1] <= tsr[6:0] ;tsr[0] <= 1'b0 ;endend// Generate Manchester data from NRZassign mdo = tsr[7] ^ clk1x ;// Generate parityalways @(posedge rst or posedge clk1x) beginif (rst)parity <= 1'b0 ;elseparity <= parity ^ tsr[7] ;end// Calculate number of bits sentalways @(posedge rst or posedge clk1x) beginif (rst)no_bits_sent <= 4'b0000 ;else if (clk1x_enable)no_bits_sent <= no_bits_sent + 1 ;// else if (no_bits_sent == 4'b1111) else if (clk1x_disable)no_bits_sent <= 4'b0000 ;endassign clk1x_disable = !clk1x_enable ; endmodule测试程序：(其中的系统函数编译有问题，可以删去）`timescale 1 ns / 1 nsmodule me_tf ;reg [7:0] din ;reg rst ;reg clk ;reg wr ;wire mdo ;wire ready ;me u1 (rst,clk,wr,din,ready,mdo) ; initial beginrst = 1'b0 ;clk = 1'b0 ;din = 8'h0 ;wr = 1'b0 ;me.clk1 = 1'b0 ;me.count = 3'b0 ;endinteger me_chann ;initial beginme_chann = $fopen("me.rpt") ;$timeformat(-9,,,5) ;endparameter clock_period = 10 ;setup_time = clock_period/4 ;always #(clock_period/2) clk = ~clk ;initial begin$fdisplay(me_chann, "Verilog simulation of Manchester encoder\n\n:); $shm_open("me.shm") ;$shm_probe("AS") ;$fmonitor(me_chann,"%ime=%t,rst=%b,wr=%b,me.clk=%b,din=%h,me.count=%b ,mdo=%b,ready=%b",$time,rst,wr,clk,me.clk1,din,me.count,mdo,ready) ; #5 rst = 1'b1;#15 rst = 1'b0 ;#(3 * clock_period - setup_time) din = 8'hff ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'haa ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'h00 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'hf0 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(20 * clock_period) din = 8'h0f ;#(1 * clock_period) wr = 1'b1 ;#(1 * clock_period) wr = 1'b0 ;#(100 * clock_period) ;$fdisplay (me_chann,"\nSimulation of Manchester encoder complete."); $finish ;endendmodule。
低频信号 曼彻斯特编码
低频信号和曼彻斯特编码是通信领域中的两个重要概念。
低频信号指的是频率较低的信号，常用于音频传输和低速数据传输等场景。
曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方式，通过改变信号的电平来表示二进制数据。
本文将详细介绍低频信号和曼彻斯特编码的原理、应用以及优缺点。
一、低频信号低频信号是指频率较低的信号，一般在几十Hz到几千Hz之间。
低频信号在通信领域有着广泛的应用，常见的包括音频信号和低速数据传输。
音频信号是人耳可以听到的声音信号，其频率范围一般在20Hz到20kHz之间。
低速数据传输一般指的是数据传输速率较低的场景，例如串口通信和低速网络通信。
二、曼彻斯特编码曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方式，使用正负电平的变化来表示二进制数据。
具体来说，曼彻斯特编码将每个比特分为两个时钟周期，每个时钟周期内信号的电平发生一次变化。
如果数据位为0，则在该时钟周期内信号从高电平变为低电平；如果数据位为1，则在该时钟周期内信号从低电平变为高电平。
这种编码方式可以提高信号的稳定性和可靠性。
三、曼彻斯特编码的原理曼彻斯特编码的原理是通过改变信号的电平来表示二进制数据。
在每个时钟周期内，信号的电平会发生一次变化，从而实现数据的传输。
具体的编码方式如下：1. 如果数据位为0，则信号在该时钟周期开始时从高电平变为低电平。
2. 如果数据位为1，则信号在该时钟周期开始时从低电平变为高电平。
通过这种方式，每个比特都被分为两个时钟周期，确保了信号的稳定性和可靠性。
曼彻斯特编码的优点是具有自同步性，即接收端可以根据信号的电平变化来识别数据位。
同时，曼彻斯特编码还可以检测传输错误，因为每个比特都有电平变化。
四、曼彻斯特编码的应用曼彻斯特编码在通信领域有着广泛的应用，特别是在低频信号传输和以太网通信中常被使用。
其主要应用包括：1. 音频传输：曼彻斯特编码可以用于音频信号的传输，通过电平变化来表示声音数据，提高传输的稳定性和可靠性。
2. 串口通信：在串口通信中，曼彻斯特编码可以用于将二进制数据转换为电平信号，实现数据的可靠传输。
曼彻斯特码
曼彻斯特码Manchester code (又称裂相码、双向码），一种用电平跳变来表示1或0的编码，其变化规则很简单，即每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但0码和1码的相位正好相反。
其对应关系为：0--》011--》10信码0 1 0 0 1 0 1 1 0双向码01 10 01 01 10 01 10 10 01曼彻斯特编码是一种自同步的编码方式，即时钟同步信号就隐藏在数据波形中。
在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。
还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为" 0"，无跳变为"1"。
两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。
但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。
曼彻斯特编码曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。
曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。
曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。
在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制(NRZ)）。
相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。
曼彻斯特编码，常用于局域网传输。
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曼彻斯特编码
曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。
曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。
曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。
在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制(NRZ)）。
相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。
曼彻斯特编码，常用于局域网传输。
在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表示"0"，从高到低跳变表示"1"。
还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。
对于以上电平跳变观点有歧义：关于曼彻斯特编码电平跳变，在雷振甲编写的＜＜网络工程师教程＞＞中对曼彻斯特编码的解释为：从低电平到高电平的转换表示1，从高电平到低电平的转换表示0，模拟卷中的答案也是如此，张友生写的考点分析中也是这样讲的，而《计算机网络（第4版）》中（P232页）则解释为高电平到低电平的转换为1，低电平到高电平的转换为0。
清华大学的《计算机通信与网络教程》《计算机网络（第4版）》采用如下方式：曼彻斯特编码从高到低的跳变是 1 从低到高的跳变是0。
两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。
但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。
就是说主要用在数据同步传输的一种编码方式。
【在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。
因此，这种编码也称为相应编码。
由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。
】
Manchester encoding uses the transition in the middle of the timing window to determine the binary value for that bit period. In Figure , the top waveform moves to a lower position so it is interpreted as a binary zero. The second waveform moves to a higher position and is interpreted as a binary one .
【关于数据表示的约定】
事实上存在两种相反的数据表示约定。
第一种是由G. E. Thomas, Andrew S. Tanenbaum等人在1949年提出的，它规定0是由低-高的电平跳变表示，1是高-低的电平跳变。
第二种约定则是在IEEE 802.4(令牌总线)和低速版的IEEE 802.3 (以太网)中规定, 按照这样的说法, 低-高电平跳变表示1, 高-低的电平跳变表示0。
由于有以上两种不同的表示方法,所以有些地方会出现歧异。
当然,这可以在差分曼彻斯特编码(Differential Manchester encoding)方式中克服.。