紅外通訊協(xié)議在嵌入式系統(tǒng)中的實現(xiàn)

1、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進行了分析，結合實際例程探討了紅外數(shù)據通信在嵌入式系統(tǒng)中的基本設計要點。s0100關鍵詞：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)一的標準規(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備中仍然應用廣泛，在嵌入式系統(tǒng)中的實際應用有著較高

2、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，所以更適合應用在需要短距離無線通信場合點對點的直接線數(shù)據傳輸。為了使各種設備能夠通過一個紅外接口進行通信，紅外數(shù)據協(xié)議（InfraredDataAssociation，簡稱IRDA）發(fā)布了一個關于紅外的統(tǒng)一的軟硬件規(guī)

3、范，也就是紅外數(shù)據通訊標準。2紅外協(xié)議基本結構紅外數(shù)據通訊標準包括基本協(xié)議和特定應用領域的協(xié)議兩類。類似于TCPIP協(xié)議，它是一個層式結構，其結構形成一個棧，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計上的目標和要求，包括紅外的光特性、數(shù)據編碼、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

4、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連接的基礎上復用多個服務和應用的規(guī)范。在IrLMP協(xié)議上層的協(xié)議都屬于特定應用領域的規(guī)范和協(xié)議。④流傳輸協(xié)議（TingTP）在傳輸數(shù)據時進行流控制。制定把數(shù)據進行拆分、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)據對象傳輸時的數(shù)據格式。⑥模擬串口層協(xié)議（IrCOMM）允許已存在的使用串口通信的應用象使用串口那樣使用紅外進行

5、通信。⑦局域網訪問協(xié)議（IrLAN）允許通過紅外局域網絡喚醒筆記本電腦等移動設備，實際遠程搖控等功能。整個紅外協(xié)議棧比較龐大復雜，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計的復雜性，而實際在紅外通信中一般不會有太大數(shù)據量的傳輸，尤其在嵌入式系統(tǒng)中完全可以考慮將數(shù)據放入單個數(shù)

6、據包進行傳輸，用超時和重發(fā)機制保證傳輸?shù)目煽啃?。因此可以將協(xié)議棧簡化，根據實際需求，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)據基本傳輸原理要流程實現(xiàn)等。在硬件設計方面根據對設備的需求和硬件板芯片性能，可以設計出相應的電路在仿真板上進行實驗。固件程序和編寫可采用分塊的方法，例如初始化（Initilize）模塊、中斷處理（Interrupt）模塊、時鐘（Timer）事件處理模塊等。初始化模塊可根據硬件板的指南說明（Specific

7、ation）提供的各個寄存器值設備初始化參數(shù)；中斷處理模塊可按照中斷向量表提供的入口地址編寫，其基本要求短小精悍，運行的時鐘周期與微處理器頻率和設備需求的波特率緊密相關。時鐘事情處理可根據硬件板提供的基本時鐘設備不同的時鐘精度，以滿足不同的需求。在紅外傳輸實際設計中定時器主要用于三個方向：第一是sniff探查過程中主站發(fā)廣播幀后輔站超時未響應的處理；第二是超時重發(fā)控制；最后一個是數(shù)據傳輸過程中輪轉時間片的控制。其中第三個方面要求的精度比

8、較高，紅外協(xié)議制定的標準是在25ms～85ms之間。因此有必要把超時處理放在中斷處理。在程序編寫時使用信號量和程序計數(shù)器進行時間控制。其基本思路得設備一個程序計數(shù)器進行累加計時，當各自事情時間到達時分別設置三個信號量來標志事件處理，當事件處理完畢后重置各自信號量，轉入重新計時。在軟件設計方面，要對發(fā)送的數(shù)據進行幀包裝（FrameWrapper），添加CRC16校驗，用匯編實現(xiàn)CRC算法比C稍微復雜些。一個主要的技巧是將要進行校驗的數(shù)據地

9、址和CRC數(shù)據表的索引地址置入一個零頁的內存地址中，采用通用寄存器對其進行間接尋址。這樣就實現(xiàn)了C語言中的指針效果，可以比較方便地查詢CRC表。在數(shù)據收發(fā)應用中，分為主站（Primarystation）和輔站（slavestation）兩種角度。主站角度負責發(fā)起，建立連接，進行時間片輪轉調度等。輔站主要負責應答，響應命令。在一定條件下主站輔站角度可以互換，主輔站均可收發(fā)數(shù)據。收發(fā)數(shù)據的中斷函數(shù)最重要也是底層的核心所在。在接收方首先公進行

10、硬件初始化，設置UART接收初始化狀態(tài)并進行中斷允許標志設置（具體設置可以參考所選擇的電路板說明）等。當紅外數(shù)據到達后即會觸發(fā)一個UART中斷，系統(tǒng)處理完當前事件后便會根據中斷向量表提供的入口地址調用接收中斷處理接收數(shù)據。在接收過程中，UART會搜索匹配開始位和結束標志。接收完畢后，返回系統(tǒng)調用程序。在實際應用中，當接收完數(shù)據后，即可按裝收幀控制域判斷幀類型，并結合接收站所處的相應狀態(tài)機進行流程處理。下面是紅外接收數(shù)據的中斷程序源碼：U