Encoder Nedir? Decoder Nedir?

Dijital elektronik projelerde kodlayıcı ve kod çözücü önemli bir rol oynar. Verileri bir formdan başka bir forma dönüştürmek için kullanılır. Genellikle bunlar telekomünikasyon, ağ oluşturma gibi iletişim sistemlerinde sıklıkla kullanılır ve verileri bir uçtan diğer uca aktarır. Aynı şekilde sayısal alanda da verilerin kolay iletilmesi, kodlarla birlikte yerleştirilmesi ve daha sonra iletilmesi için kullanılmaktadır. Kodlanmış veriler koddan toplanır ve daha sonra görüntülenmek üzere işlenir. Bu yazımızda da genel olarak bu konuları işleyeceğiz. Zaten daha öncesinde bu konular hakkında detaylı bir seri yapmıştık.

Encoder ve Decoder Nedir?

Kodlayıcı(Encoder), bir cihaz veya devredir. Kodlayıcı, bilgileri bir biçimden başka bir biçime dönüştürecektir. Enkoderin geri besleme sinyali, konumu, sayımı, hızı ve yönü belirleyecektir. Sistemde kullanılan kontrol cihazları, komutu belirli bir fonksiyona göndermek için kullanılır.

Kod çözücü(Decoder), kodu bir dizi sinyale dönüştürmek için kullanılan bir devredir. Kod çözücülerin tasarımı çok basittir ve mantısı aslında kodlayıcının tam tersidir.

Encoder’in Çalışma Mantığı

Kodlayıcılarda sinyal oluşturmak için mekanik, manyetik, direnç ve optik içeren farklı teknoloji türleri bulunmaktadır ve en yaygın olanı optiktir. Optik algılamada ışığın kesilmesini kullanarak kodlayıcılar geri bildirim verecektir. Aşağıdaki şema, optik teknoloji kullanılarak artımlı kodlayıcı olarak çalışan devrelerin temel yapısını göstermektedir.

LED’den yayılan ışık, opak çizgiler olan disk kodundan geçecektir. Enkoder şaftı dönmeye başlarsa, LED’in ışık huzmesi kod diski üzerindeki opak çizgiler tarafından kesilir. Bu, nabız sinyallerini verecektir ve sistemde ışık mevcutsa AÇIK durumda olacaktır. Sinyaller sayaçlara veya kontrolöre gönderilir ve ardından istenen işlevi oluşturmak için sinyalleri gönderir.

Kodlayıcının(Encoder) Doğruluk Tablosu

Kod çözücüler ve kodlayıcılar, OR kapısı gibi mantık kapıları ile tasarlanmıştır. 4, 8 ve 16 kodlayıcı gibi farklı kodlayıcı ve kod çözücü türleri vardır ve kodlayıcıların doğruluk tablosu, kullanıcı tarafından seçilen belirli bir kodlayıcıya bağlıdır. O zaman gelin basit bir kodlayıcının yapısına bakalım:

Burada doğruluk tablosu ile birlikte 4 bitlik bir kodlayıcı anlatılmaktadır. Dört bitlik kodlayıcı, A0, A1, A2, A3 gibi yalnızca dört girişe izin verir ve aşağıdaki şemada gösterildiği gibi iki çıkış üretmektedir.

Multiplexer

Çoklayıcılar ve çoğullayıcılar, uygulamaları kontrol etmek için kullanılan dijital elektronik cihazlardır. Çoklayıcı, birden çok giriş sinyaline izin veren ve tek bir çıkış sinyali üreten bir cihazdır. Örneğin, bazen birden çok girdi satırından tek bir çıktı üretmemiz gerekir. Elektronik çoklayıcılar, çok girişli ve tek çıkışlı hatlar olarak düşünülebilir. Bu durumda kullanılan çoklayıcı çıkışa gönderilecek giriş hattını seçer.

Dijital kod, ilgili çıktıyı oluşturmak için seçilen girdilere uygulanır. Dijital kod, ilgili çıktıyı oluşturmak için seçilen girişlere uygulanır. Ortak bir çoğullama uygulaması, birkaç gömülü sistem cihazı, cihazla iletişim kurarken tek bir iletim hattını veya veri yolu hattını paylaştığında meydana gelir. Her cihazın art arda veri göndermek ve almak için kısa bir süresi vardır. Bu durum aslında MUX’u kullanmanın özel avantajıdır.

Aslında bu kavramlar kısaca bu yazımızdaki gibidir. Bu konuda daha detaylı bilgi almak için önceden hazırlamış olduğumuz yazımızı okuyabilirsiniz. Orada bu sistemler için spesifik örnekler vererek, günümüzde kullanılan uygulamaları incelemiştik.

Demultiplexer (DEMUX): MUX’un Tamamlayıcı İşlevi

Multiplexer (MUX) birden fazla girişi tek bir çıkışa yönlendirirken, Demultiplexer (DEMUX) tam tersine tek bir giriş sinyalini seçim hatlarının gösterdiği çıkışa dağıtır. Bu iki devre çoğunlukla birlikte kullanılır: verici tarafında MUX ile birden fazla kanal ortak bir hat üzerinde sırayla gönderilir, alıcı tarafında ise DEMUX ile ayrıştırılarak doğru çıkış hattına yönlendirilir. Bu yöntem, tek bir ısletim şeridi üzerinden çok kanallı veri taşınmasına olanak tanıdığından haberleşme sistemlerinde bant genişliğini verimli kullanmanın temel yöntemlerinden birini oluşturur.

• 1-den-2 DEMUX: 1 giriş, 2 çıkış, 1 seçim hattı. En temel yapı; genellikle OR ve AND kapılarıyla gerçeklenir.
• 1-den-4 DEMUX: 1 giriş, 4 çıkış, 2 seçim hattı. Yaygın TTL entegresi 74LS139’da çift 1:4 DEMUX bulunur.
• 1-den-8 DEMUX: 1 giriş, 8 çıkış, 3 seçim hattı. 74LS138 (aktif düşük çıkışlı) bu kategorinin en popüler entegresidir.
• Kademeli bağlantı: Birden fazla DEMUX üst üste bağlanarak giriş sayısı katı artışıyla genişletilebilir; bu yapı adres kod çözücü olarak da işlev görür.

DEMUX’un çok bilinen bir kullanımı bellek adres çözümlemedir: CPU, adres veri yolu üzerinden bir adres gönderdiğinde DEMUX, ilgili bellek satır veya sütununu seçmek için etkinleştirir. Böylece binlerce bellek hücresini yönetmek için yalnizca küçük sayıda adres hattı kullanmak yeterli olur; bu da génel bir sorun olan pin sayısını azaltma hedefiyle doğrudan bağdantılıdır.

Encoder ve Decoder’a Dayalı Gerçek Dünya Uygulama Örnekleri

Encoder ve decoder kavramları dijital elektronik derslerinde teorik anlatılırken geri planda gibi görünse de pratikte son derece yaygın biçimde kullanılır. Özellikle sanayi otomasyon sistemlerinde enkodörler (encoder), motor miline veya konveyöre bağlanarak pozisyon, hız ve dOns yönü geri bildirimini PLC veya servo sürcpüye iletir. CNC tezgâhları ve robotik kollardan kapacı kapılara kadar binlerce uygulama enkodör geri beslemesine dayanmaktadır.

• 7 Segment Gösterge Sürümü: BCD (Binary Coded Decimal) to 7-segment decoder (74LS47), 4 bit ikili sayıyı doğrudan yedi segment göstergeyi sürecek dağıtımcı sinyallere dönüştürür. Bu entegre sayısal saatler ve dijital termometrelerde onlarca yıldır temel bileşen olmuştur.
• Klavye Taratıcısı: Klavye matrisindeki tuşa basımlarını tararken satır/sütun kesiminden elde edilen sinyal encoder ile ikili koda çevrilir; mikrodenetleyici bu kısa kodu işler ve karakter tablosunda karşılığını bulur.
• Rotary Encoder ile Kullanıcı Arayüzü: Mekanik veya optik döner enkodörler, dönüş yönünü ve hızını A-B karelanım (quadrature) sinyalleriyle raporlar. Ses sistemlerindeki ses ayar düğmesi ve 3D yazıcı mencleri bu prensiple çalışır.
• İletim Hattında Hat Kodlama: Ethernet’te kullanılan Manchester ve MLT-3 kodlama yöntemleri, encoder/decoder çiftine dayalı donanım katmanlarıyla gerçekleştirilir; başka bir deyişle Ethernet adapterin ağ kartı donanımında bu işlemin bir versiyonu yatırılmıştır.

Bu örnekler, encoder/decoder ve MUX/DEMUX kavramlarının kullanılan bir IEEE 74 serisi TTL entegresinden geleceğin çok çekirdekli işlemcilerine kadar uzanan geniş bir yelpazede yer aldığını göstermektedir. Temel mantığın iyi anlaşılması, daha karmaşık sayısal tasarımların analiz edilmesinde sağlam bir temel oluşturur.