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紅外通訊協(xié)議在嵌入式系統(tǒng)中的實現(xiàn)
摘要：從紅外通訊協(xié)議的特點、基本原理對紅外無線通信技術(shù)進行了分析，結(jié)合實際例程探討了紅外數(shù)據(jù)通信在嵌入式系統(tǒng)中的基本設(shè)計要點。關(guān)鍵詞：紅外通訊協(xié)議 嵌入式系統(tǒng) 異步通信收發(fā)器 狀態(tài)機
紅外和藍牙協(xié)議是兩種較流行的短距離無線通信協(xié)議。但目前藍牙協(xié)議各大廠商尚未有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加之硬件價格較為昂貴的缺點，因此市場上紅外通信在手機、筆記本電腦等小型移動設(shè)備中仍然應(yīng)用廣泛，在嵌入式系統(tǒng)中的實際應(yīng)用有著較高實際意義。
1 紅外協(xié)議背景
紅外線是波長在750nm至1mm之間的電磁波，其頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼眼看不到的光線。目前無線電波和微波已被廣泛應(yīng)用在長距離的無線通信中，但由于紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以更適合應(yīng)用在需要短距離無線通信場合點對點的直接線數(shù)據(jù)傳輸。為了使各種設(shè)備能夠通過一個紅外接口進行通信，紅外數(shù)據(jù)協(xié)議（Infrared Data Association，簡稱IRDA）發(fā)布了一個關(guān)于紅外的統(tǒng)一的軟硬件規(guī)范，也就是紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)。
2 紅外協(xié)議基本結(jié)構(gòu)
紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)包括基本協(xié)議和特定應(yīng)用領(lǐng)域的協(xié)議兩類。類似于TCP-IP協(xié)議，它是一個層式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形成一個棧，如圖1所示。
其中基本的協(xié)議有三個：①物理層協(xié)議（IrPHY），制定了紅外通信硬件設(shè)計上的目標(biāo)和要求，包括紅外的光特性、數(shù)據(jù)編碼、各種波特率下幀的包括格式等。為達到兼容，硬件平臺以及硬件接口設(shè)計必須符合紅外協(xié)議制定的規(guī)范。②連接建立協(xié)議（IrLAP）層制定了底層連接建立的過程規(guī)范，描述了建立一個基本可靠連接的過程和要求。③連接管理協(xié)議（IrLMP）層制定了在單位個IrLAP連接的基礎(chǔ)上復(fù)用多個服務(wù)和應(yīng)用的規(guī)范。在IrLMP協(xié)議上層的協(xié)議都屬于特定應(yīng)用領(lǐng)域的規(guī)范和協(xié)議。④流傳輸協(xié)議（TingTP）在傳輸數(shù)據(jù)時進行流控制。制定把數(shù)據(jù)進行拆分、重組、重傳等的機制。⑤對象交換協(xié)議（IrOBEX）制定了文件和其他數(shù)據(jù)對象傳輸時的數(shù)據(jù)格式。⑥模擬串口層協(xié)議（IrCOMM）允許已存在的使用串口通信的應(yīng)用象使用串口那樣使用紅外進行通信。⑦局域網(wǎng)訪問協(xié)議（IrLAN）允許通過紅外局域網(wǎng)絡(luò)喚醒筆記本電腦等移動設(shè)備，實際遠程搖控等功能。
整個紅外協(xié)議棧比較龐大復(fù)雜，在嵌入式系統(tǒng)中，由于微處理器速度和存儲器容量等限制，不可能也沒必要實現(xiàn)整個的紅外協(xié)議棧。一個典型的例子就是TinyTP協(xié)議中數(shù)據(jù)的拆分和重組。它采用了信用片（creditcard）機制，這極大地增加了代碼設(shè)計的復(fù)雜性，而實際在紅外通信中一般不會有太大數(shù)據(jù)量的傳輸，尤其在嵌入式系統(tǒng)中完全可以考慮將數(shù)據(jù)放入單個數(shù)據(jù)包進行傳輸，用超時和重發(fā)機制保證傳輸?shù)目煽啃浴Ｒ虼丝梢詫f(xié)議棧簡化，根據(jù)實際需求，有選擇地實現(xiàn)自己需要的協(xié)議和功能即可。
3 紅外協(xié)議數(shù)據(jù)基本傳輸原理
由于硬件接口限制，嵌入式系統(tǒng)中紅外通信的速率基本在9600bps～115.2kbps
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