MFM-кодирование
MFM-коди́рование (иногда в литературе встречаются названия «модифицированный код Миллера в квадрате», «МЧМ-кодирование»; англ. modified frequency modulation) — способ кодирования данных, один из способов физического кодирования (линейного кодирования, канального кодирования, цифрового кодирования, манипуляции сигнала). Служит для передачи цифровых данных от передатчика к приёмнику по последовательному интерфейсу. Является двуполярным двухуровневым (сигнал может принимать два значения, соответствующие низкому уровню и высокому уровню) кодом, в котором каждый информационный бит кодируется комбинацией из двух битов.
MFM-кодирование является модификацией частотной модуляции (англ. frequency modulation, FM). Для гибких дисков применение MFM поднимало объём записываемой информации в два раза, такие гибкие диски назывались дисками двойной плотности («double density»). MFM-кодирование используется в дисководах на магнитных дисках. Для жёстких дисков сначала также использовался MFM, но вскоре был изобретён более эффективный метод кодирования информации RLL (run-length limited).
В случае с гибкими дисками новые методы уже не использовались в силу отсутствия необходимости в переносе больших объёмов данных на гибких дисках (это было бы недостаточно надёжно). Кроме того, в случае с гибкими дисками требуется совместимость новых стандартов кодирования и старых: любой современный дисковод может читать как FM-, так и MFM-кодированные диски, в то время как принцип RLL-кодирования принципиально отличается от двух предыдущих.
Кодирование
При MFM-кодировании изменение тока записи происходит в середине интервала (такта), если передаваемый бит равен 1, и на границе интервала, если оба соседних бита равны 0. Направление переключения тока не имеет значения.
| Данные | … 0 0 … | … 0 1 … | … 1 0 … | … 1 1 … |
|---|---|---|---|---|
| Тактовые биты | …? 1 ?… | …? 0 0… | …0 0 ?… | …0 0 0… |
| MFM-код | …?010?… | …?0010… | …0100?… | …01010… |
Заметим, что тактовые биты, идущие до и после последовательности, иногда известны, а иногда требуют знания дополнительных бит данных. Более длинный пример (полужирным выделены биты данных, остальные — тактовые):
Данные: 0 0 0 1 1 0 1 1 Тактовые: ? 1 1 0 0 0 0 0 0 Код: ?0101001010001010
С целью синхронизации контроллера при считывании данных в начале блока данных записывается специальный маркер, представляющий собой шестнадцатеричный байт A1 (10100001), в котором положенное согласно протоколу переключение тока между двумя нулевыми битами (пятым и шестым) не производится.
Порядковый номер 1 2 3 4 5 6 7 8
Данные: 1 0 1 0 0 0 0 1 ?
Такт данных: ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Уровень сигнала: ‾‾|_______|‾‾‾‾‾|_______|‾‾‾‾‾|___?...
Синхротакт: ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
В этом такте ^ переключение не произведено
Полученная таким образом последовательность уровней сигнала (4 полупериода одного уровня — 3 полупериода другого — 4 полупериода исходного уровня — 3 полупериода другого), с одной стороны, не противоречит требуемому по протоколу условию («уровень сигнала может оставаться неизменным на протяжении не более 4 полупериодов»), а с другой — никогда не встречается в потоке обычных записываемых данных (в котором сигнал, соответствующий этой последовательности бит, должен выглядеть как 4-3-2-2-3). Задача ещё более облегчается тем фактом, что несколько таких маркерных последовательностей располагаются одна за другой, и в этом случае отмеченный вопросительным знаком бит известен и равен 1. Таком образом, для обнаружения маркера во входящем потоке переключений достаточно отследить несколько повторений последовательности длительностей 4-3-4-3-2, без необходимости анализировать индивидуальные биты.
Применение
- В большинстве форматов записи на гибкие и жёсткие диски.
- В протоколе передачи RFID — меток[1]
- В протоколах передачи цифровых данных по каналу связи на физическом уровне
- В беспроводных технологиях передачи данных малого радиуса Near Field Communication
См. также
Примечания
Литература
- Гольдштейн Б. С. Протоколы сети доступа. — БХВ-Петербург, 2005.
- Передача дискретных сообщений / В. П. Шувалов, Н. В. Захарченко, В. О. Шварцман и др. ; Под ред. В. П. Шувалова. — М. : Радио и связь, 1990. — 464 с. — ISBN 5-256-00852-8.
- Сухман С. М., Бернов А. В., Шевкопляс Б. В. Синхронизация в телекоммуникационных системах : Анализ инженерных решений. — М. : Эко-Трендз, 2003. — 272 с. — ISBN 5-88405-046-1.
- Слепов Н. Н. Синхронные цифровые сети SDH. — М. : Эко-Трендз, 1998. — 148 с. — ISBN 5-88405-002-X.