紅外線數(shù)據(jù)技術(shù)

1、IrDA紅外線數(shù)據(jù)技術(shù)1 紅外波段無線技術(shù)使用電磁波在裝置之間傳送資訊。公共無線通信最常用的波長(zhǎng)包括IrDA和無線電射頻 (RF) 頻帶部分。2 IrDA紅外接口IrDA（Infrared Data Association ）：紅外數(shù)據(jù)）：紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)的簡(jiǎn)稱，是協(xié)會(huì)的簡(jiǎn)稱，是1993年年6月成立的一個(gè)國際性組月成立的一個(gè)國際性組織織,制訂和推進(jìn)能共同使用的低成本紅外數(shù)據(jù)互連制訂和推進(jìn)能共同使用的低成本紅外數(shù)據(jù)互連標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的工作模式。由于標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的工作模式。由于標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和應(yīng)用的廣泛應(yīng)用的廣泛,更多的公司開始開發(fā)和生產(chǎn)更多的公司開始開發(fā)和生產(chǎn)IrDA模塊模塊,技術(shù)的進(jìn)步

2、也使得技術(shù)的進(jìn)步也使得IrDA模塊的集成越來越高模塊的集成越來越高,體積體積也越來越小。也越來越小。IrDA制訂了一系列紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)制訂了一系列紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)。目前準(zhǔn)。目前IrDA成為紅外線標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱。成為紅外線標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱。3 IrDA標(biāo)準(zhǔn)IrDA標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：IrDA1.0: 簡(jiǎn)稱為簡(jiǎn)稱為SIR(Serial InfraRed)，異步的、，異步的、半雙工的紅外通訊方式。半雙工的紅外通訊方式。SIR以系統(tǒng)的異步通訊收以系統(tǒng)的異步通訊收發(fā)器發(fā)器(UART) 為依托，由于受到為依托，由于受到UART通訊速率的通訊速率的限制，限制，SIR的最高通訊速率只有的最高通訊速率只有115.2Kbps。Ir

3、DA1.1: 即即Fast InfraRed，簡(jiǎn)稱為，簡(jiǎn)稱為FIR。與。與SIR相相比，由于比，由于FIR不再依托不再依托UART，通訊速率大幅度，通訊速率大幅度，可達(dá)到可達(dá)到4Mbps的水平。的水平。繼繼FIR之后，之后，IrDA又發(fā)布了通訊速率高達(dá)又發(fā)布了通訊速率高達(dá)16Mbps的的VFIR(Very Fast InfraRed)技術(shù)，并將它作為補(bǔ)技術(shù)，并將它作為補(bǔ)充納入充納入IrDA1.1標(biāo)準(zhǔn)之中。標(biāo)準(zhǔn)之中。IrDA定義了一套規(guī)范定義了一套規(guī)范, 或者稱之為協(xié)議或者稱之為協(xié)議, 每一層建每一層建立在它的下一層之上立在它的下一層之上, 使建立和保持無差錯(cuò)使建立和保持無差錯(cuò)(誤碼誤碼率為率為

4、 10的的- 9次方次方) 數(shù)據(jù)傳輸成為可能。數(shù)據(jù)傳輸成為可能。IrDA 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)包括三個(gè)強(qiáng)制性規(guī)范包括三個(gè)強(qiáng)制性規(guī)范: 物理層物理層 IrPHY (The Physical Layer); 連接建立協(xié)議層連接建立協(xié)議層 IrLAP (Link A ccess Pro2tocol); 連接管理協(xié)議層連接管理協(xié)議層 IrLMP (Link M anagem entProtocol)。每一層的功能是為上。每一層的功能是為上一層提供特定的服務(wù)。其中物理層的硬件實(shí)現(xiàn)是一層提供特定的服務(wù)。其中物理層的硬件實(shí)現(xiàn)是整個(gè)規(guī)范的焦點(diǎn)整個(gè)規(guī)范的焦點(diǎn),處于最底層處于最底層, 是本文的重點(diǎn)是本文的重點(diǎn), 其它其它兩層

5、屬于軟件協(xié)議的范圍兩層屬于軟件協(xié)議的范圍, 負(fù)責(zé)對(duì)它下一層進(jìn)行設(shè)負(fù)責(zé)對(duì)它下一層進(jìn)行設(shè)置和管理。我們只對(duì)其中連接建立協(xié)議作簡(jiǎn)單介置和管理。我們只對(duì)其中連接建立協(xié)議作簡(jiǎn)單介紹。紅外數(shù)據(jù)連接物理層規(guī)范紹。紅外數(shù)據(jù)連接物理層規(guī)范 1.0 定義了數(shù)據(jù)傳定義了數(shù)據(jù)傳輸率最高到輸率最高到 115.2 kbp s 的紅外通信的紅外通信; 規(guī)范規(guī)范 1.1 將將數(shù)據(jù)傳輸率提高到數(shù)據(jù)傳輸率提高到 4M bp s, 并保持了對(duì)版本并保持了對(duì)版本 1.0產(chǎn)品的兼容產(chǎn)品的兼容; 規(guī)范規(guī)范 1.2 定義了最高速度為定義了最高速度為 115.2kbp s 下的低功耗選擇下的低功耗選擇; 規(guī)范規(guī)范 1.3 將這種低功將這種低

6、功耗選擇功能推廣到耗選擇功能推廣到 1.152 M bp s 和和 4 M bp s IrDA（Infrared Data Association）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，目前常用的最高版本傳輸速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，目前常用的最高版本傳輸速率16Mbps；傳輸距離傳輸距離0.11米；米；和其他無線電磁波傳輸方式相比，紅外線傳輸和其他無線電磁波傳輸方式相比，紅外線傳輸有方向性，一般不支持移動(dòng)；有方向性，一般不支持移動(dòng)；和無線傳輸相比，安全性好；和無線傳輸相比，安全性好；適用於小型、封閉的區(qū)域。適用於小型、封閉的區(qū)域。極容易受到墻壁的阻礙。極容易受到墻壁的阻礙。收發(fā)端必須相互對(duì)準(zhǔn)才能進(jìn)行通訊。收發(fā)端必須相互對(duì)準(zhǔn)才能

7、進(jìn)行通訊。容易受到下雨、下雪或是霧氣的干擾。容易受到下雨、下雪或是霧氣的干擾。4 紅外技術(shù)特點(diǎn)IrDA 用于為通常使用電纜進(jìn)行連接的設(shè)備提供無用于為通常使用電纜進(jìn)行連接的設(shè)備提供無線連接功能。線連接功能。IrDA 是一項(xiàng)點(diǎn)到點(diǎn)、窄角度（是一項(xiàng)點(diǎn)到點(diǎn)、窄角度（30 錐形范圍）的專門數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，專為在錐形范圍）的專門數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，專為在 0 至至 1 米的距離之間操作而設(shè)，速度為米的距離之間操作而設(shè)，速度為 9600 bps 至至 16 Mbps。 紅外線紅外線 (IR) (IR) 的能量非常低，無法穿透墻壁或其他的能量非常低，無法穿透墻壁或其他障礙物。但它常用於連接個(gè)人數(shù)位助理障礙物。但它常用

8、於連接個(gè)人數(shù)位助理 (PDA) (PDA) 和和 PC PC 等裝置并傳送資料。一種稱為紅外直接存取等裝置并傳送資料。一種稱為紅外直接存取 (IrDA) (IrDA) 的專用通訊連接埠便使用紅外線在裝置之的專用通訊連接埠便使用紅外線在裝置之間交換資訊。間交換資訊。IR IR 只支援一對(duì)一類型的連接。只支援一對(duì)一類型的連接。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理IrDA協(xié)議分析IrDA數(shù)據(jù)協(xié)議由物理層，鏈路接入層和鏈數(shù)據(jù)協(xié)議由物理層，鏈路接入層和鏈路管理層三個(gè)基本層協(xié)議組成，另外，為路管理層三個(gè)基本層協(xié)議組成，另外，為滿足各層上的應(yīng)用的需要，滿足各層上的應(yīng)用的需要，IrDA棧支持棧支持IrLAP, IrLMP, I

9、rIAS, IrIAP, IrLPT, IrCOMM,IrOBEX和和IrLAN等。等。物理層( IrPHY) 規(guī)范IrDA 物理層定義了串行、半雙工、距離物理層定義了串行、半雙工、距離 0100 cm、點(diǎn)到點(diǎn)的紅外通信規(guī)程、點(diǎn)到點(diǎn)的紅外通信規(guī)程, 它包括調(diào)制、視角它包括調(diào)制、視角(接收器和發(fā)射器之間紅外傳輸方向上的角度偏接收器和發(fā)射器之間紅外傳輸方向上的角度偏差差)、視力安全、電源功率、傳輸速率、以及抗干、視力安全、電源功率、傳輸速率、以及抗干擾性等擾性等, 以保證各種品牌、種類的設(shè)備之間物理上以保證各種品牌、種類的設(shè)備之間物理上的互連。該規(guī)范也保證了在某些典型環(huán)境下的互連。該規(guī)范也保證了在

10、某些典型環(huán)境下(如存如存在環(huán)境照明在環(huán)境照明太陽光或燈光、及其它紅外干擾太陽光或燈光、及其它紅外干擾) 的可靠通信的可靠通信, 并將參加通信的設(shè)備之間的干擾降到并將參加通信的設(shè)備之間的干擾降到最低。目前最新版本規(guī)范最低。目前最新版本規(guī)范 1.3 支持兩種電源支持兩種電源: 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電源和低功率電源。標(biāo)準(zhǔn)電源無差錯(cuò)傳輸距離為電源和低功率電源。標(biāo)準(zhǔn)電源無差錯(cuò)傳輸距離為 0100 cm , 最大視角至少最大視角至少 15; 低功率電源選擇低功率電源選擇應(yīng)用于便攜式設(shè)備和電信產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用于便攜式設(shè)備和電信產(chǎn)業(yè)中, 無差錯(cuò)傳輸距離無差錯(cuò)傳輸距離 020 cm , 最大視角至少最大視角至少 15。IrLAP

11、紅外鏈路接入?yún)f(xié)議 IrLAP定義了鏈路初始化、設(shè)備地址發(fā)現(xiàn)、建立連接（其定義了鏈路初始化、設(shè)備地址發(fā)現(xiàn)、建立連接（其中包括比特率的統(tǒng)一）、數(shù)據(jù)交換、切斷連接、鏈路關(guān)閉中包括比特率的統(tǒng)一）、數(shù)據(jù)交換、切斷連接、鏈路關(guān)閉以及地址沖突解決等操作過程。它是從異步數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)以及地址沖突解決等操作過程。它是從異步數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議演化而來的。）協(xié)議演化而來的。IrLAP使用使用了了HDLC中定義的標(biāo)準(zhǔn)禎類型，可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多的中定義的標(biāo)準(zhǔn)禎類型，可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多的應(yīng)用。應(yīng)用。IrLAP的最大特點(diǎn)是，由一種協(xié)商機(jī)制來確定一個(gè)的最大特點(diǎn)是，由一種協(xié)商機(jī)制來

12、確定一個(gè)設(shè)備為主設(shè)備，其他設(shè)備為從設(shè)備。主設(shè)備探測(cè)它的可是設(shè)備為主設(shè)備，其他設(shè)備為從設(shè)備。主設(shè)備探測(cè)它的可是范圍，尋找從設(shè)備，然后從那些相應(yīng)它的設(shè)備中選擇一個(gè)范圍，尋找從設(shè)備，然后從那些相應(yīng)它的設(shè)備中選擇一個(gè)并試圖建立連接。在建立連接的過程中，兩個(gè)設(shè)備彼此協(xié)并試圖建立連接。在建立連接的過程中，兩個(gè)設(shè)備彼此協(xié)調(diào)，按照它們共同的最高通信能力確定最后的通信速率。調(diào)，按照它們共同的最高通信能力確定最后的通信速率。以上所說的尋找和協(xié)調(diào)過程都是在以上所說的尋找和協(xié)調(diào)過程都是在9.6kbps的波特率下進(jìn)的波特率下進(jìn)行的。行的。IrLMP紅外鏈路管理協(xié)議IrLMP是是IrLAP之上的一層鏈路管理協(xié)議，之上的一

13、層鏈路管理協(xié)議，主要用于管理主要用于管理IrLAP所提供的鏈路連接中的所提供的鏈路連接中的鏈路功能和應(yīng)用程序以及評(píng)估設(shè)備上的服鏈路功能和應(yīng)用程序以及評(píng)估設(shè)備上的服務(wù)，并管理如數(shù)據(jù)速率、務(wù)，并管理如數(shù)據(jù)速率、BOF的數(shù)量（幀的的數(shù)量（幀的開始）及連接轉(zhuǎn)換向時(shí)間等參數(shù)的協(xié)調(diào)、開始）及連接轉(zhuǎn)換向時(shí)間等參數(shù)的協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)傳輸?shù)?。?shù)據(jù)的糾錯(cuò)傳輸?shù)?。IrDA主要應(yīng)用于付款系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制應(yīng)用或兩主要應(yīng)用于付款系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制應(yīng)用或兩臺(tái)臺(tái) PDA 之間的同步操作。之間的同步操作。IR IR 還可用於遙控裝置、無線滑鼠和無線鍵盤，還可用於遙控裝置、無線滑鼠和無線鍵盤，但通常只適合視線范圍內(nèi)的近距離通訊。透過但

14、通常只適合視線范圍內(nèi)的近距離通訊。透過反射反射 IR IR 訊號(hào)，可以擴(kuò)大通訊距離。要達(dá)到的距訊號(hào)，可以擴(kuò)大通訊距離。要達(dá)到的距離越遠(yuǎn)，所需的電磁波頻率也就越高。離越遠(yuǎn)，所需的電磁波頻率也就越高。IrDA（Infrared Data Association）5 紅外傳輸方式 紅外傳輸是指利用紅外線作為傳輸手段的信號(hào)紅外傳輸是指利用紅外線作為傳輸手段的信號(hào)傳輸。傳輸。 紅外通信系統(tǒng)中紅外線的傳輸方式主要有兩種：紅外通信系統(tǒng)中紅外線的傳輸方式主要有兩種： 一是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式一是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式 二是廣播。二是廣播。 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)紅外介質(zhì)可以減少衰減，使偷使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)紅外介質(zhì)可以減少衰減，使偷聽更困難。聽更困難。 實(shí)施時(shí)，注意保證發(fā)射器和接收器處于同一直實(shí)施時(shí)，注意保證發(fā)射器和接收器處于同一直線。如圖線。如圖1 1：圖1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)紅外應(yīng)用圖2 廣播式紅外傳輸系統(tǒng)廣播廣播 紅外廣播系統(tǒng)向一個(gè)廣大的區(qū)域傳送信號(hào)，紅外廣播系統(tǒng)向一個(gè)廣大的區(qū)域傳送信號(hào)，并且允許多個(gè)接收器同時(shí)接收信號(hào)如圖并且允許多個(gè)接收器同時(shí)接收信號(hào)如圖2 2