Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 214
Текст из файла (страница 214)
Однако 8-разрядное линейное кодирование имеет ограниченный динамический диапазон (г/упит/с гап8е)— отношение диапазона представимых чисел к наименьшей представимой разности; в данном случае динамический диапазон был бы равен всего лишь 2к = 256, Любители аудиотехники знают, что это соответствует динамическому диапазону 20 1о8 256, то есть около 48 дБ. Для сравнения напомним, что в звуковых юмпакт-дисках применяется 16-разрядное линейное кодирование, динамический диапазон которого теоретически равен 20 1о8 2гв или около 96 дБ. В Северной Америке в телефонной сети применяется не линейное кодирование, а 8-разрядное кодовое уплотнение (сотрапк/ек/ висок//п8), называемое //- ИКМ(импульсно-кодовая модуляция с //-характеристикой; //-/азн РСМ). [В европейской телефонной сети применяется другой вариант 8-разрядного уплотнения, называемый А-ИКМ(А-/аи РСМ).) На рис.
10.15 показан формат 8-разрядного кодового слова, являюшегося разновидностью представления чисел с плаваюшей точкой, согласно которому слово состоит из полей знака (Я), показателя экспоненты (Е) и мантиссы (М). Аналоговая величина У; представленная байтом в этом формате, находится по формуле: / =(1-25) ((2') (2М+ЗЗ)-ЗЗ]. 10.1. Постоянные запоминающие устройства 979 Давайте рассмотрим теперь некоторые применения ПЗУ, относящиеся к представлению речевого сигнала с помощью ц-ИКМ.
Верите вы или нет, но во многих телефонных сетях дяя улучшения работы устройств ваш голос преднамеренно ослабляется на несколько децибел. Ослабление в аналоговых телефонных сетях осуществляется простой пассивной аналоговой схемой, но в цифровом мире дело обстоит иначе. Цифровой аттенюатор (Й81га! апелиагог) должен преобразовать один ц-ИКМ байт в другой ИКМ-байт, который представляет исходный аналоговый сигнал, умноженный на заданный коэффициент ослабления. Один из вариантов построения цифрового атгенюатора показан на рис. 10.16. Исходной байт подается на вход 11-декодера, который преобразует байт в 14-разрядное целое число со знаком согласно приведенной ранее формуле, Эта 14-разрядная величина линейно связана с входным сигналом; она умножается на 14-разрядную двоичную дробь, соответствуюшую требуемому коэффициенту ослабления.
Дробная часть произведения отбрасывается и результат снова кодируется с целью представления его в виде 8-разрядного и-ИКМ байта. Каждый блок, изображенный на рисунке, можно, вероятно, реализовать на нескольких ИС средней степени интеграции или в ИС типа СР(.Р или ГРОА. исходи ий д-И«М байт Пжсбрзю- ванннй д-ИКМ байт коэффициент оснабяенин Рис. 10.16.
Блок-схема цифрового аттенюатора На рис. 10.17 приведена принципиальная схема цифрового аттенюатора, выполненного на основе всего лишь одной недорогой микросхемы ПЗУ 8Кх8. Это ПЗУ позволяет реализовать один из 32 различных коэффициентов уменьшения числа, соответствующего входному ц-ИКМ байту: просто в ПЗУ хранятся 32 различные таблицы для разных значений коэффициента ослабления. Сигналами в старших разрядах адреса выбирается та или иная таблица, а младшими — ее солержимое. Содержимое каждой ячейки памяти является заранее вычисленным )г-ИКМ байтом, соответствующим заданному коэффициенту ослабления и исходному байту. В табл.
10.6 приведена программа на языке С, с помощью которой вычисляется содержимое ПЗУ. Детальное рассмотрение функций 01аито1з неаг и 1зпеагто01аи отнесено в одну из задач. Другим применением ПЗУ в цифровой телефонии являются цифровые схемы для проведения конференций (селекторных совещаний). В аналоговых телефонных сетях совсем легко организовать соединение трех или большего числа участников, Просто подключите друг к другу аналоговые телефонные линии, и вы получите аналоговое суммирующее соединение, в котором каждый слышит любого другого. (Здесь изложена только идея, правильно реализовать ее совсем не так просто.) В цифровых сетях результатом непосредственного соединения выходов с цифровыми сигналами был бы, конечно, хаос. Вместо этого цифровые схемы для проведения конференций должны содержать цифровой сумматор, который формирует выходные выборки, соответствующие сумме входных выборок. 980 Глава 10.
Память и микросхемы типа СРЕО и РРОА Рис. 10.17. Цифровой атгенюатор «5В Табл. 10.8. Программа формирования содержимого ПЗУ 8К>8, выполняющего функции 32-позиционного аттенюатора дяя преобразования )(-ИКЬИ байтов «1лс)пбе <ех41о.Ь> Влас)абе <ЛахЬ.Ь> ехсетп хпс 01авто(!лепт(!пс 1п); вхсегг. !хс 1!леахто01ав(:м х); го!4 аатпО гас т, ), ров!Мол; тлп рса1И, 1!лватООТ, рсаООТ; овоще ат!еп, ат!еаОВ, !рсазбт! тех (ро«1!тол 0; ров!стол<.51; ровсетаа««) ( /« яаке 52 266-Ьу.в самее. «/ ргтпст("И! атыпха<!ол (бв): "); /« Ое! апоплт и бв (тоа бев15авт, «/ асаг!("Ит(л", асевпвв); /* овБатт«е ог амеппас!ол.
ров>с!те хсг Иа!л. */ аглеп ехр(1ов(10)«асеепрв/10); /« Ооп«ет! со !тассхм. / тот (1=0: т< !Б! 1++) ( / Соле«тпсс астрах '>1е 1л гоев от 16. рт>пт((о/04т:", ров:стоп 266 «16); () о; ) =гбн ).+) ( р 1Ь вЂ” 1*!о + ), (рслО(ГО аспеп «О)вето(!леа. (рсл)4); тт (брсаООТ > О) 1!лват0"т !1оот[!рсеО«1 «О.Б); /«вопло>ли «/ е1ве 1тлвагООТ = се!1((рсаООТ - О.Ы; рсаООТ " 1>пеаттоИ)ве(1!пеат0'Т); рт'ох!(« 22т", рсаООТ); ) ртмх.
( цп" ) ! РСМ!МО РСМ)М! РСМ)М2 РОМ)МЗ РСМИЧ4 РСМ!МБ РСМИЧ6 РСМ)М7 АТТЕМО АТТЕМ) АТТЕМ2 АПЕМЗ АТТЕМ4 РСМООТО РСМООТ! РСМС()72 РСМС()ТЗ РСМС()74 РСМС()75 РСМООТВ РСМООТТ .. И КОЕ-ЧТО БЕСПЛАТНО Цифровые аттенюаторы являются еше одним хорошим примером из множества эффективных с точки зрения снижения стоимости пространственно-временных обменов, которые оказываются возможными по мере того, как телефонные сети «становятся цифровыми». Одна выборка аналогового речевого сигнала в виде 8-разрядного р-ИКМ байта вырабатывается каждые 125 мкс, а цифровой аттенюатор, реализованный на основе ПЗУ, может выдать правильный результат через несколько сот наносекунд или быстрее.
Таким образом, в цифровой телефонной сети одна микросхема ПЗУ способна выполнять ослабление сотен цифровых речевых потоков, на что раньше требовались сотни аналоговых аттенюаторов. Вы знаете, как складываются два 8-разрядных двоичных операнда, но двоичный сумматор не может оперировать непосредственно с ц-ИКМ байтами.
Для сложения 8-разрядные и-ИКМ байты должны быть преобразованы в 14-разрядный линейный формат, затем сложены и после этого снова закодированы. Так же, как и в отношении цифрового аттенюатора, схема которого приведена на рис. 10.16, при реализации этой функции на ИС средней степени интеграции может потребоваться большое число микросхем.
С другой стороны, такое суммирование можно реализовать на одном ПЗУ 64Кх8, как показано на рис. 10.! 8. Два 8- разрядных р-ИКМ операнда подаются на 16 адресных входов ПЗУ. Для каждой пары значений операндов в ПЗУ по соответствующему адресу хранятся вычисленные заранее суммы этих ц-ИКМ байтов. В табл.
10.7 приведена программа на языке С, которой можно воспользоваться для формирования содержимого ПЗУ. Рис. 10.18. Схема сумматора р-ИКМ байтов 27512 РСМЯОМО РСМЯОМ1 РСМЯОМ2 РСМЯОМЗ РСМЯОМ4 РСмЯОмв РСМЯОМВ РСМЗОМ7 РС РС РС РС РС РС РС РС РС РС РС РС РС РС РС РСМ 10.1.
Постоянные запоминающие устройства 981 982 Глава 10. Память и микросхемы типа СРЕ0 и ИРОД Табл. 10.7. Программа, формирующая содержимое ПЗУ 64Кхй, используе- мого в качестве сумматора р-ИКМ байтов «хп<1пае <е<61о.п> «> п<1в1« <ва«Ь.П> «ает>пе н1мьтчеАИ -6159 «а«11пе НАХЬТИЕАЕ 6159 ио16 в»1п() С хпх 1, ), 1>пеагБвв; 1»Х рсв1МХ, рсв1ИТ; »ог (рсп1ИТ»О; рсх1ИТ<=255; рсв1ИТ+») ( /* уог а11 у вавр1»в...
*/ тот (1=0; х< 15; 1++) ( /» сопеггпсг опер»« 111» 1п гов» от 16 »/ ргхпхт("Еоях:", рсв1МУ»256 + х 16); тог (» О; )< 15; 9»+) ( /» Миг «11 Х в»вР1»е... «/ рсвТМХ х»16 + ); 11пеагБпв ц1а»Т»11пе»г(рсв1ИХ) + 51«»Тойапеаг(рсв1МТ); /* тите пехг «во 11пе» реггогв »с11рр1пе» оп оиегх1ов. »/ хт (11пеагБ«в < И1МЬ1МЕАН) 11пеагБш» = М1%.1ИЕАЕ; 16 (1>пеагзпв > МАХХХИЕАЕ) 11пеагБ«в = МАХЬ1МЕАЕП ргтпст(» ЕО2х", ЬхпеагтоЖаи(11пвагБ»в)); ? »г1пгт(»1п»); Эти примеры иллюстрируют достоинства применения ПЗУ при построении сложных комбинационных схем. Обычно мы считаем схему «сложной», если знаем, что ее конструирование на уровне вентилей вызовет настоящую ггщовную боль.
Однако большинство «сложных» схем, подобных приведенным в качестве примеров в атом разделе, имеют довольно простые словесные описания. Обычно такое описание можно представить в виде компьютерной программы, которая «вычисляет», что должно быть на выходах для каждой возможной входной комбинации; поэтому схему можно построить, просто загружая в ПЗУ соответствующую ей таблицу истинности. Кроме того, с точки зрения облегчения и ускорения проектирования, построение схем на основе ПЗУ имеет и другие важные достоинства; Умеренно сложные схемы на основе ПЗУ обычно оказываются более быстродействующими, чем схемы, построенные на большом числе МИС, СИС и ПЛУ, выполненных по сравнимой технологии; часто схемы на ПЗУ работают быстрее, чем в случае использования ИС типа г РОА или заказных БИС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
