RZ、NRZ、NRZ1、曼彻斯特编码
RZ、NRZ、NRZ1、曼彻斯特编码
在数字通信领域，编码方式的选择直接影响到数据传输的效率和可靠性。本文将详细介绍四种常见的编码方式：RZ（归零码）、NRZ（不归零码）、NRZI（反向不归零码）和曼彻斯特编码。通过对比分析它们的原理、特点和应用场景，帮助读者更好地理解这些编码方式在实际通信系统中的应用。
1. RZ（Return Zero Code）编码
也称为归零码，其特性是在一个周期内，用二进制传输数据位，在数据位脉冲结束后，需要维持一段时间的低电平。
RZ编码又分为两种：
- 单极性归零码：低电平表示0，正电平表示1。
- 双极性归零码：高电平表示1，负电平表示0。
RZ编码特点：能够同时传递时钟信号和数据信号，但由于归零，需要占用一部分的带宽。
2. NRZ（Non Return Zero Code）编码
也称不归零编码，即正电平表示1，低电平表示0。它与RZ码的区别就是它不用归零，也就是说，一个周期可以全部用来传输数据，这样传输的带宽就可以完全利用。
使用NRZ编码若想传输高速同步数据，基本上都要带有时钟线，因为本身NRZ编码无法传递时钟信号。但在低速异步传输下可以不存在时钟线，但在通信前，双方设备要约定好通信波特率，例如UART。
一般常见的带有时钟线的传输协议都是使用NRZ编码或者差分的NRZ编码。
3. NRZI（Non Return Zero Inverted Code）编码
反向不归零编码，集成了前两种编码的优点，即既能传输时钟信号，又能尽量不损失系统带宽。
编码方式：当电平状态发生变化时，表示的数据为0，信号电平不变表示1。
USB2.0通信的编码方式就是NRZI编码。
特点：
- 在传输的数据中，很少出现全1的状态，故接收端可以根据发送端的电平变化确定采样时钟频率。
- 如出现数据为全1的状态，也就是说信号线一直保持一个状态，这个时候时钟信号就无法传输，接收端就无法同步时钟信号，这该如何解决呢？
解决方式：
在一定数量的1之后强行插入一个0，就是说若信号线状态一直持续一段时间不变的话，发送端强行改变信号线的状态，接收端则只需要将这个变化忽略掉就可以了。
USB2.0的协议中规定为传输7个1则在数据中插入一个0。
举例发送数据1111 1111 ，如下图：
NRZ 和 NRZI 都没有自同步特性，但是可以用一些特殊的技巧解决。比如，先发送一个同步头，内容是 0101010 的方波，让接受者通过这个同步头计算出发送者的频率，然后再用这个频率来采样之后的数据信号，就可以了。
4. 曼彻斯特编码
利用信号的跳变方向来决定数据的。在位中间，信号由高向低跳变表示数据0，信号由低向高跳变表示数据1。
本文原文来自CSDN