【E課堂】紅外通信協(xié)議及原理精講

　　紅外通信基本原理

　　紅外通信是利用近紅外波段的紅外線(xiàn)作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調電路進(jìn)行解調，還原為二進(jìn)制數字信號后輸出。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現信號調制的脈寬調制(PWM)和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現信號調制的脈時(shí)調制(PPM)兩種方法。 簡(jiǎn)而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對二進(jìn)制數字信號進(jìn)行調制與解調，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸;紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。

　　紅外協(xié)議棧

　　自1993年起，由HP、COMPAQ、INTEL等多家公司發(fā)起成立了紅外數據協(xié)會(huì )(Infrared Data Association,簡(jiǎn)稱(chēng)IRDA)，建立了統一的紅外數據通信標準。紅外數據協(xié)會(huì )(IRDA)成立后，為了保證不同廠(chǎng)商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議將紅外數據通信所采用的光波波長(cháng)的范圍限定在850至900nm之內。一年以后，第一個(gè)IRDA的紅外數據通訊標準——IrDA1.0發(fā)布，又稱(chēng)為SIR(Serial InfraRed)，它是基于HP開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種異步的、半雙工的紅外通信方式。通過(guò)對串行數據脈沖和光信號脈沖編解碼實(shí)現紅外數據傳輸。IrDA1.0的最高通訊速率只有115.2Kbps，適應于串行端口的速率。

　　1996年，該協(xié)會(huì )發(fā)布了IrDA1.1標準，即Fast InfraRed，簡(jiǎn)稱(chēng)為FIR。FIR采用了全新的4PPM調制解調技術(shù)，其最高通訊速率達到4Mbps，這個(gè)標準是目前運用得最普遍的標準，我們在采購紅外產(chǎn)品時(shí)也應注意這標準的產(chǎn)品。繼IRDA1.1之后，IRDA又發(fā)布了通訊速率高達16Mbps的VFIR技術(shù)(Very Fast InfraRed)。不斷提高的速率使紅外線(xiàn)使它在短距無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域占有一席之地，而不僅是數據線(xiàn)纜的替代。紅外線(xiàn)的傳輸距離為1~100CM，傳輸方向的定向角30度，點(diǎn)對點(diǎn)直線(xiàn)數據傳輸。

　　IrDA標準都包括三個(gè)基本的規范和協(xié)議：紅外物理層連接規范IrPHY(Infrared Physical Layer Link Specification)、紅外連接訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議IrLAP(Infrared Link Access Protoco1)和紅外連接管理協(xié)議IrLMP(Infrared Link Management Protoco1)。IrPHY規范制訂了紅外通信硬件設計上的目標和要求;IrLAP和IrLMP為兩個(gè)軟件層，負責對連接進(jìn)行設置、管理和維護。在IrLAP和IrLMP基礎上，針對一些特定的紅外通信應用領(lǐng)域，IrDA還陸續發(fā)布了一些更高級別的紅外協(xié)議，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P和IrBus等等。

　　IrDA的協(xié)議堆可以劃分成兩部分：核心協(xié)議和可選協(xié)議。

　　IrDA的核心協(xié)議包括：物理層協(xié)議、鏈路接入協(xié)議、鏈路管理協(xié)議和服務(wù)發(fā)現協(xié)議。核心協(xié)議完成對物理傳輸媒介的監測與控制，發(fā)現設備，可靠的數據鏈路的建立與維持，高層數據包的適配，不同協(xié)議數據的復用與流量控制。

　　IrPHY IrDA Physical Layer

　　在物理的連接上用紅外線(xiàn)通訊的硬件規格。這個(gè)規定中制定IrDA通訊上的規格，通訊距離，角度，速度，數據的調制方式，脈沖寬度等。還有對光雜波等的周?chē)h(huán)境的體制的指導路線(xiàn)。

　　IrLAP IrDA Link Access Protocol

　　關(guān)于通訊保護層的數據鏈路的規格。這項規格檢索通訊對方，決定轉發(fā)速度，數據容量，窗口尺寸。采用根據HDLC(High-level Data Link Control)框架的半雙工。制定了底層連接建立的過(guò)程規范，描述了建立一個(gè)基本可靠連接的過(guò)程和要求。

　　IrLMP IrDA Link Management Protocol

　　提高各種上面階層用IrLAP通訊的效率的管理保護層。是關(guān)于連接的多層化和部分信息，實(shí)行邏輯的廉潔，以免復數的程序互相干擾，實(shí)現同時(shí)的通訊。制定了在單位個(gè)IrLAP連接的基礎上復用多個(gè)服務(wù)和應用的規范。在IrLMP協(xié)議上層的協(xié)議都屬于特定應用領(lǐng)域的規范和協(xié)議。

　　Tiny TP IrDA Transport Protocol

　　關(guān)于控制流程的規格。管理每個(gè)邏輯的接連點(diǎn)，控制流程。為了處理數據鏈路的容量以上的數據，分割發(fā)送的數據，構成收到的數據。制定把數據進(jìn)行拆分、重組、重傳等的機制。

　　LSAPLocal Security Authority Process

　　鏈路服務(wù)接入點(diǎn)，定義在 IEEE 802.2中的邏輯鏈接控制(LLC)域，是標識符域來(lái)指定數據類(lèi)型。LSAP包括目的地服務(wù)接入點(diǎn)(DSAP)和源地服務(wù)接入點(diǎn)。

　　IrCOMM Infrared Communication Protocol

　　關(guān)于串行通訊的程序保護層。仿真 Serial port(RS232C)和 Parallel port，允許已存在的使用串口/并口通信的應用(例如打印程序、通訊程序)象使用串口/并口那樣使用紅外進(jìn)行通信。通過(guò) IrComm，可以使用計算機和配置紅外的移動(dòng)電話(huà)連接到 Internet 服務(wù)提供商或發(fā)送傳真，而無(wú)需使用其他設備。

　　IrOBEX Infrared Object Exchange Protocol

　　轉送IrDA保護層上工作的對象(例如通訊簿vCard、日程/計劃/事件vCalendar、郵件/短信vMessage、備忘錄/鈴聲/圖片vNote、URL/書(shū)簽vBookmark、可執行程序觸發(fā)vTrigger)的規格。用標頭統一對象的屬性，實(shí)現所有的機器之間的轉送對象。

　　IrTran-P Infrared Transfer Protocol

　　用紅外線(xiàn)通訊的圖像通訊保護層。圖像文件的格式采用UPF。IrTran-P 圖像傳輸協(xié)議用于數字照相機和其他數字圖像捕獲設備。使用該功能可以通過(guò) IrDA 連接將來(lái)自照相機或其他支持 IrTran-P 的設備的數字圖像接收到計算機。IrTran-P 服務(wù)作為受理服務(wù)執行，它從不初始化 IrTran-P 連接。

　　IrMC Infrared Mobile Communication

　　可移動(dòng)通訊終端器的交換對象功能的定義。

　　基于OBEX，可提供以下數據交換功能：

　　1、轉送地址薄，日歷，電子郵件，筆記等，規定對象的格式;

　　2、手機數據的備份和恢復;

　　3、手機和PC間的數據同步功能。

　　基于IrComm可實(shí)現DialUp功能，例如通過(guò)GPRS實(shí)現手機的撥號上網(wǎng)。

　　HandsFree機能，支持在手機和PC或車(chē)載設備間實(shí)現call control和audio transfer機能。

　　IrFM Infrared Financial Messaging

　　采用IrDA的電子結賬用的應用保護層。是獲得IrDA認可的紅外付費服務(wù)的全球標準，IrFM規定了現有信用卡及其他電子付費系統的兼容標準。

　　IrLAN Infraed LAN

　　決定紅外線(xiàn)LAN連接的應用保護層。通過(guò) IrLAN，可以在計算機與其他計算機或其他紅外設備之間建立點(diǎn)對點(diǎn)的連接，也可以在計算機與網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)之間建立連接。允許通過(guò)紅外局域網(wǎng)絡(luò )喚醒筆記本電腦等移動(dòng)設備，實(shí)際遠程搖控等功能。

　　IrSC Infrared Simple Connect

　　IrSimple是用紅外技術(shù)實(shí)現高速通信、并通過(guò)簡(jiǎn)單和標準化的模塊降低客戶(hù)開(kāi)發(fā)成本的國際協(xié)議。IrSimple可以實(shí)現靜態(tài)圖像和視頻影像從手機到打印機或電視的瞬時(shí)傳送，達到至少4到10倍更快的資料傳輸速率。