USB的NRZI編碼

1.網(wǎng)絡(luò)上一個比較詳細的解釋
首先，USB 的數(shù)據(jù)是串行發(fā)送的，就像 UART、I2C、SPI 等等，連續(xù)的01 信號只通過一根數(shù)據(jù)線發(fā)給接受者。
但是因為發(fā)送者和接收者運行的頻率不一樣，信號的同步就是個問題，比如，接受者接收到了一個持續(xù)
一段時間的低電平，無法得知這究竟是代表了5個0 還是1000個0。
一個解決辦法，就是在傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，附加一個時鐘信號，用來同步兩端的傳輸，接受者在時鐘
信號的輔助下對數(shù)據(jù)信號采樣，就可以正確解析出發(fā)送的數(shù)據(jù)了，比如 I2C 就是這樣做的，SDA 來傳
輸數(shù)據(jù)，SCL 來傳輸同步時鐘：

雖然這樣解決了問題，但是卻需要附加一根時鐘信號線來傳輸時鐘。有沒有不需要附加的時鐘信號，也
能保持兩端的同步呢？
有的，這就是 RZ 編碼（Return-to-zero Code），也叫做歸零編碼。
在 RZ 編碼中，正電平代表邏輯 1，負電平代表邏輯 0，并且，每傳輸完一位數(shù)據(jù)，信號返回到零電
平，也就是說，信號線上會出現(xiàn) 3 種電平：正電平、負電平、零電平：



從圖上就可以看出來，因為每位傳輸之后都要歸零，所以接收者只要在信號歸零后采樣即可，這樣就不
在需要單獨的時鐘信號。實際上， RZ 編碼就是相當(dāng)于把時鐘信號用歸零編碼在了數(shù)據(jù)之內(nèi)。這樣的信
號也叫做自同步（self-clocking）信號。
這樣雖然省了時鐘數(shù)據(jù)線，但是還是有缺點的，因為在 RZ 編碼中，大部分的數(shù)據(jù)帶寬，都用來傳
輸“歸零”而浪費掉了。
那么，我們?nèi)サ暨@個歸零步驟，NRZ 編碼（Non-return-to-zero Code）就出現(xiàn)了，和 RZ 的區(qū)別就是
NRZ 是不需要歸零的：


這樣，浪費的帶寬又回來了，不過又喪失寶貴的自同步特性了，貌似我們又回到了原點，其實這個問題
也是可以解決的，不過待會兒再講，先看看什么是 NRZI：
NRZI 編碼（Non-Return-to-Zero Inverted Code）和 NRZ 的區(qū)別就是 NRZI 用信號的翻轉(zhuǎn)代表一個
邏輯，信號保持不變代表另外一個邏輯。
USB 傳輸?shù)木幋a就是 NRZI 格式，在 USB 中，電平翻轉(zhuǎn)代表邏輯 0，電平不變代表邏輯1：



翻轉(zhuǎn)的信號本身可以作為一種通知機制，而且可以看到，即使把 NRZI 的波形完全翻轉(zhuǎn)，所代表的數(shù)據(jù)
序列還是一樣的，對于像 USB 這種通過差分線來傳輸?shù)男盘栍绕浞奖銅
現(xiàn)在再回到那個同步問題：
的確，NRZ 和 NRZI 都沒有自同步特性，但是可以用一些特殊的技巧解決。
比如，先發(fā)送一個同步頭，內(nèi)容是 0101010 的方波，讓接受者通過這個同步頭計算出發(fā)送者的頻率，
然后再用這個頻率來采樣之后的數(shù)據(jù)信號，就可以了。
在 USB 中，每個 USB 數(shù)據(jù)包，最開始都有個同步域（SYNC），這個域固定為 0000 0001，這個域通
過 NRZI 編碼之后，就是一串方波（復(fù)習(xí)下前面：NRZI 遇 0 翻轉(zhuǎn)遇 1
此外，因為在 USB 的 NRZI 編碼下，邏輯 0 會造成電平翻轉(zhuǎn)，所以接收者在接收數(shù)據(jù)的同時，根據(jù)接
收到的翻轉(zhuǎn)信號不斷調(diào)整同步頻率，保證數(shù)據(jù)傳輸正確。
但是，這樣還是會有一個問題，就是雖然接收者可以主動和發(fā)送者的頻率匹配，但是兩者之間總會有誤差。
假如數(shù)據(jù)信號是 1000個邏輯1，經(jīng)過 USB 的 NRZI 編碼之后，就是很長一段沒有變化的電平，在這種
情況下，即使接受者的頻率和發(fā)送者相差千分之一，就會造成把數(shù)據(jù)采樣成 1001個或者 999個了。
USB對這個問題的解決辦法，就是強制插0，也就是傳說中的bit-stuffing，如果要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中有7個
連續(xù)的1，發(fā)送前就會在第6個1后面強制插入一個0，讓發(fā)送的信號強制出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，從而強制接受者進
行頻率調(diào)整。接受者只要刪除6個連續(xù) 1 之后的0，就可以恢復(fù)原始的數(shù)據(jù)了。


2,來至ST的另外一個解釋