單線能實現同步傳輸嗎?

　　同步傳輸即傳輸過程中包含了時鐘，在常見簡單的通信協議中傳輸時鐘都是一根時鐘線，一根數據線，如SPI。如果要是實現數據和時鐘都使用一根線進行傳輸，并且協議簡單，有這種協議嗎？怎么進行編碼與解碼呢？怎么應用呢？
　　
　　單線實現同步傳輸的回答是肯定，并且這種協議還有很多，曼切斯特編碼（ManchesterEncoding）就是其中的一種，曼切斯特編碼也叫做相位編碼（PE）和雙相碼（BiphaseCode）。它的編碼規則是將每個二進制碼元變換成相位不同的一個方波周期。例如，消息碼“0”對應相位，“1”對應相位0。也可以這樣理解，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作為時鐘信號，又作為數據信號；從高到低跳變表示“0”，從低到高跳變表示“1”，如圖1所示，以ManchesterIEEE802.3為準。在傳輸碼元信息的同時，也將時鐘同步信號一起傳輸到對方，每位編碼中有一跳變，不存在直流分量（高電平和低電平電壓相反的情況），因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。小小的不足就是每一個碼元都被調制成兩個電平，所以數據傳輸的速率只有調制速率的1/2。
　　　　1、編碼
　　
　　如圖1所示，曼切斯特編碼一種簡單的實現就是數據和時鐘的異或，這種實現的前提是數據是依據時鐘信號進行輸出，即當前的數據和時鐘是同步的，這種方式實現在數據和時鐘的邊沿處可能會出現毛刺信號。如果數據和時鐘異步的，那毛刺信號就很多了，就不能簡單采用異或的方式實現。因此為了得到質量較好的曼切斯特編碼不能簡單的采用異或方式實現，另一種實現方式就是采用兩倍的是時鐘進行調制，即得到時鐘雙邊沿，雙邊沿采用數據，依據數據的電平決定輸出的信號，較好的實現方式就是采用狀態機進行轉換，由于實現比較復雜因此也就不詳細講解了。
　　
　　2、解碼
　　
　　如圖1所示，曼切斯特解碼一種簡單的實現就是曼切斯特信號和時鐘的異或，這種實現是不穩定的，因為解碼端的時鐘和編碼端時鐘是很難保證一樣，都有各自的時鐘抖動和偏差。因此保證正確的解碼，一種好的實現方式是采用高頻時鐘信號去采用曼切斯特信號，得到曼切斯特信號的脈寬和邊沿類型，脈寬可以得到時鐘頻率，脈寬和邊沿一起可以解碼出具體數據，由于實現比較復雜因此也就不詳細講解了。
　　
　　3、應用
　　
　　由于曼切斯特編碼具有自同步能力和良好的抗干擾性能，因此在智能變電站中，互感器采樣得到數據傳輸通信就采用了曼切斯特編碼作為傳輸協議，并定義了數據傳輸規約，簡稱為FT3。FT3是IEC60044-8電子式電流互感器標準里規定使用的幀格式，所以描述FT3實際上要從IEC60044-8的標準說起。FT3的數據傳輸采用串行傳輸，可采用異步方式傳輸，也可采用同步方式傳輸。
　　
　　FT3同步傳輸介質宜采用光纖傳輸系統，邏輯“1”定義為“光纖亮”，邏輯“0”定義為“光纖滅”。傳輸比特速率為2.5Mbit/s或其整數倍。采樣率為4KHz和12.8KHz。光波長范圍為820nm～860nm（850nm），光纜類型為62.5/125μm多模光纖，光纖接頭宜采用ST或FC接頭。
　　
　　數字編碼采用曼徹斯特編碼，首先傳輸MSB（zui高有效位）。曼徹斯特編碼：從高位轉移到低位（下降沿）為二進制1，從低位轉移到高位（上升沿）為二進制0，即圖1的ManchesterG.E.Thomas。
　　
　　FT3幀結構如表1所示。
　　
　　(1)每幀固定長度，每個字節8位。
　　
　　(2)每幀由起始符開始，起始符由兩個字節組成，固定為0x0564。
　　
　　(3)報文類型：表示不同的幀類型和數據長度、信息排序。
　　
　　(4)用戶數據，不同幀類型代表的意義不同。
　　
　　(5)用戶數據之后跟隨一個16位的CRC校驗序列，由下列多項式生成校驗，序列碼為X16＋X13＋X12＋X11＋X10＋X8＋X6＋X5＋X2＋1，生成的16比特校驗序列再取反成為所要求的校驗序列。
　　
　　數字變電站光分析儀DT6000系統都支持FT3的編碼和解碼，FT3的解碼為自適應波特率，不需要用戶配置波特率。并且解碼自動識別報文類型，目前支持報文類型有，FT3標準幀、FT3擴展幀和四種互感器協議，自適應解碼如圖2所示。
　　　　曼切斯特編碼具有自同步能力和良好的抗干擾性能，單線串行傳輸數據和時鐘，因此在智能變電站中，FT3協議就采用了曼切斯特編碼作為傳輸協議，智能變電站光分析儀DT6000系列支持FT3的編碼與解碼，并且解碼為自適應波特率，自識別FT3幀格式。