短距离无线通信系统及仿真课件 第二十五讲 红外技术

红外通信的关键技术IrDA是INFRAREDDATAASSOCIATION（红外资料协会）的缩写。1993年，由HP、COMPAQ、INTEL等二十多家公司发起成立了红外资料协会。1994年，第一个IrDA的红外数据通讯标准发布，即IrDA1.0。IrDA1.0简称为SIR(SerialInfrared)，它是基于HP-SIR开发出来的一种异步的、半双工的红外通讯方式。由于受到UART（异步通讯收发器）通讯速率的限制，SIR的最高通讯速率只有115.2Kbps，也就是大家熟知的计算机串行端口的最高速率。1.IrDA通信协议1996年，IrDA发布了IrDA1.1标准，即FastInfraRed，简称为FIR。与SIR相比，由于FIR不再依托UART，其最高通讯速率有了质的飞跃，可达到4Mbps的水平。红外数据通讯的速率在不断地攀升之中。继FIR之后，IrDA又发布了通讯速率高达16Mbps的VFIR技术(VeryFastInfraRed)，并将它作为补充纳入IRDA1.1标准之中。信号的调制载波调制脉冲调制PAM、PDM、PPM等正弦信号作为载波2.红外信号的调制和解调脉冲调制:就是以时间上离散的脉冲串作为载波，用模拟基带信号m(t)去控制脉冲串的某参数，使其按m(t)的规律变化的调制方式。通常，按基带信号改变脉冲参量(幅度、宽度和位置)的不同，把脉冲调制又分为:1)脉幅调制(PAM)2)脉宽调制(PDM)3)脉位调制(PPM)

（1）OOK调制方式(On-Off-KeyingModulation)ASK调制把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示，而OOK是ASK调制的一个特例，把一个幅度取为0，另一个幅度为非0，就是OOK了。(a)非归零式(b)归零式（2）PPM调制方式(Pu1se-Position-Modulation)PPM是英文pulsepositionmodulation的缩写，中文意思是：脉冲位置调制，又称脉位调制。PPM调制方式是以基带信号去改变载波脉冲在时间段上的位置来完成调制的。PAM、PDM、PPM信号波形3.红外通信系统的拓扑结构(1)P2P（Point-to-Point）模式P2P模式下的两个站点可直接进行通信，它们使用公用的通信信道，而信道的接入控制协议大多采用载波监测多址接入方式。对于安装视线型收发器的通信终端而言，由于受到红外辐射范围的限制，采用点对点传输方式是最常用、最简单的模式。其典型应用如两台PAD之间互相交换名片、PAD与PC的系统同步、手机从PC下载铃声等。(2)Ad-hoc模式对于采用漫射型收发器的通信终端而言，几个终端放在一起可以建立一个典型的Ad-hoc连接；几台通信终端通过协议产生一个主导设备，其它设备为从属设备，由主导设备负责本区域中各个通信设备的地址分配，解决地址冲突，通信同步等问题。(3)Infrastructure模式在Infrastructure模式下，任何通信终端的直接通信都必须经过红外接入点AP的转发。红外接入点具有无线端多路连接功能。一般由缓冲环节、控制芯片和电子开关组成，可同时接收不同方向通信终端传送的数据，控制它们的互连。5.4红外无线通信的应用红外笔记本电脑的红外功能。目前市面上几乎90%的笔记本电脑上都有红外适配器窗口，要找没有IrDA功能的笔记本电脑比找具备IrDA的更难。早期笔记本电脑的IrDA都是SIR（115.2Kbps）的，红外手机红外键盘红外遥控系统常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如下图所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。红外线遥控系统框图发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右。发射电路红外接遥控的载波频率为什么要有载波频率？更好的减少周边环境对红外信号的干扰。因为经过调制后，我们在接收时，可以选择性的接收。比如现在发送的是38KHZ的红外信号，那么接收时只接收38KHZ的信号，其它频率的一概不收。另外，经过载波的二次调制还可以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。载波频率的确定调制载波频率一般在30KHZ到60KHZ之间，大多数使用的是38KHZ，占空比1/3的方波。这是由发射端所使用的455KHZ晶振决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455KHZ/12=38HZ。红外基带信号发送协议引导码+8位客户码1+8位客户码2+8位操作码+8位操作反码用户真正需要的只有操作码各组编码的作用引导码：相当于一把钥匙，单片机只有检测到了引导码才确认接收后面的数据，保证数据接收的正确性。客户码：用来区分各红外遥控设备，使之不会互相干扰。操作码：用户实际需要的编码，按下不同的键产生不同的操作码，待接收端接收到后根据其进行不同的操作。操作反码：为操作码的反码，目的是接收端接收到所有数据之后，将其取反与操作码比较，不相等则表示在传输过程中编码发生子变化，视为此次接收的数据无效，可提高接收数据的准确性。客户码和操作码客户码和操作码都为8位的二进制编码。NEC的UPD6121G编码芯片定义的“0”“1”如下：0：0.56ms的高电平+0.565ms的低电平；1：0.56ms的高电平+1.685ms的低电平；同样，这样的数码“0”、“1”的占空比也可以自己定义。例：假如要发送一个数据C8H，其客户码1为AAH，客户码2为55H，那么转换成的二进制为：10101010010101011100100000110111再加上引导码要发送的波形就为：上述“0”和“1”组成的32位二进制码，经38KHZ的载频进行二次调制以提高发射效率（因红外接收头的红外线为38KHZ左右），还可达到降低电源功耗的目的。接收电路红外接收头的特性当接收到38KHZ的红外线时其输出低电平；静态时（没有收到38KHZ红外线）其输出为高电平。1