曼彻斯特编码与解码（含驱动源码）-程序员宅基地
曼彻斯特编码
曼彻斯特编码是一种双相编码技术，广泛应用于通信技术领域，特别是在以太网中。它通过电平的高低转换来表示二进制数据中的“0”或“1”。在曼彻斯特编码中，每位数据的中间都会发生一次电平跳变，这个跳变既作为时钟信号，也作为数据信号。具体来说：
编码规则：
对于“0”，信号电平在位周期的前半段为低电平，后半段为高电平。
对于“1”，信号电平在位周期的前半段为高电平，后半段为低电平。
首先提供源码下载地址： https://download.csdn.net/download/a2988a/11229308
常见的编码方式有以下几种，
1、NRZ（Not Return to Zero)不归零编码， 这是一种比较简单的编码方式，二进制数据“0”和“1”分别用高电平和低电平来表示，当1位数据传输完以后，信号电平
不返回零所以称为不归零编码。
2、BiPhase编码， 相比NRZ编码方式，这种编码稍微复杂了一点，他是这样规定，在每一位数据传输时，电平都会跳变（高电平变低电平，或者低电平变高电平），
同时当数据为“1”时（按照规定也可以是“0”），在数据位中间也会跳变。
3、曼彻斯特编码方式， 这种编码方式利用信号的边沿来表示二进制数据“0”和“1”，比如信号的上身沿表示“1”，下降沿表示“0”，而这种跳变一般发生在位帧的中间。
以上3中编码方式的波形如下图所示
图1 常见编码方式波形图
假设信号的上升沿表示“0”， 下降沿表示“1”，同时假设数据的波特率为f, 那么一个位的时长为1/f，那么位帧的中间时长为1/2f，我们用T来表示这个半个位帧的时长。
有了以上的假设条件，那么曼彻斯特的编码流程如下，
1. 首先I/O口输出高电平。
2. 检查数据是否发送完成，如果是，跳到步骤7。
3. 检查下一个数据位的值。
4. 如果是“1”，调用发送1的函数ManchesterOne(T)。
5. 如果是"0"，调用发送0的函数ManchesterZero(T)。
6. 返回到步骤2。
7. I/O输出为高电平并返回。
ManchesterOne(T)的执行过程
1. I/O 输出低电平。
2. 等待半位帧时间T。
3. I/O输出高电平。
4. 等待半位帧时间T。
5. 返回。
ManchesterZero(T)的执行过程
1. I/O 输出高电平。
2. 等待半位帧时间T。
3. I/O输出低电平。
4. 等待半位帧时间T。
5. 返回。
曼彻斯特解码
曼彻斯特解码过程要比编码复杂，一般的，解码过程有以下步骤：
1. 获取数据流的波特率（或者已知数据流的波特率）。
2. 同步数据流的时钟信号（实质是区分位帧边沿和半位帧边沿）。
3. 根据上面两步对数据流进行解码。
假设的条件和编码时一样，具体的实现步骤如下，
1. 将定时器的捕获中断设置为所有边沿（对于没有上升沿和下降沿同时捕获的MCU，需要在中断处理函数里改变捕获沿)。
2. 中断函数里处理捕获标志位和捕获值。
3. 开启定时器，捕获第一个边沿并丢弃。
4. 捕获下一个边沿，检查捕获值是否等于2T（T = 1/2f，其中f为数据流的波特率。
5. 重复步骤4，直到捕获值等于2T（此时就和数据流的时钟同步了）。
6. 读取当前I/O信号的电平值，并保存为当前位的值(0或者1)。
7. 捕获下一个边沿
a. 捕获值和T比较
b. 如果捕获值等于T
i. 捕获下一个边沿同时确定该捕获值也等于T（如果不等说明编码错误）
ii. 下一位的值和当前值相同
iii. 返回该值
c. 如果捕获值等于2T
i. 下一位的值和当前值相反
ii. 返回该值
d. 否则返回错误
8. 保存下一位的值到缓存
9. 如果接收到的数据位达到要求，返回对数据做进一步处理
10. 否则更新当前值（设置为下一位的值），重复步骤7
下图展示的是这种解码方式的一个示意图
图2 曼彻斯特解码示意图
总结
总的来说，编码和解码还是比较简单的，曼彻斯特的典型应用是在RFID领域里标签读取。另外，上面假设上升沿表示“1”，下降沿表示“0”，对于相反的情况（即上升沿表示“0”，下降沿表示“1”），解码过程处理不同的地方在步骤6，假如同步到数据流的时钟，对于上升沿表示“1”，下降沿表示“0”的情况，当前位的值和读取到的I/O的值相同；对于上升沿表示“0”，下降沿表示“1”的情况，当前位的值和读取到的I/O的值相反。
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