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红外通讯协议在嵌入式系统中的实现
红外通讯协议在嵌入式系统中的实现主要包括以下几个方面：
1.硬件实现：嵌入式系统需要搭载红外发射器和接收器以实现红外通讯功能。
通常情况下，红外发射器采用红外二极管，红外接收器一般采用红外光敏二极管。
这些硬件部件通过GPIO引脚与嵌入式系统的控制芯片相连。
2.通信协议选择：常见的红外通讯协议有红外遥控协议如NEC、RC5以及红外数据传输协议如IrDA等。
根据具体应用需求选择适合的通信协议。
3.协议解析：通过硬件电路将接收到的红外信号转换为数字信号，然后通过软件层对红外信号进行解码和处理。
按照协议规定解析红外码，根据解码结果实现相应的功能操作。
4.软件驱动：嵌入式系统需要编写相应的驱动程序来控制红外发射器和接收器。
驱动程序通常包括初始化配置、硬件接口控制以及协议解析等功能。
5.应用层逻辑：根据红外通讯需求，编写应用层的逻辑处理代码。
例如，嵌入式系统可以接收红外遥控信号来控制设备的开关、音量调节等操作，也可以将数据通过红外通讯协议传输给其他红外设备。
总结来说，嵌入式系统中实现红外通讯协议需要硬件支持、软件驱动、协议解析以及应用层逻辑的编写。
通过这些步骤可以使嵌入式系统具备红外通讯功能。
红外通信模块的设计与实现作者：张少晨来源：《消费电子·理论版》2013年第10期摘要：红外通信模块技术在现在世界范围内是一种被普遍应用及采用的在较短范围内使用的无线通讯技术。
红外通讯模块运用的数据传输方式是一种点对点的方式，这种方式也是现在世界上应用最为广泛的无线传输技术。
文章中较为全面地分析了红外通讯模块的运作预案理，并且介绍了红外通讯模块和红外数据组织（Infrared Data Association）IRDA的使用规范及协议，完整地介绍了红外通信接受及发射器等硬件的电路设计及他们在接受与发射信号时的工作原理，作者在文章最后画出了红外通信模块程序的大概运作流程图，同时提出了在红外通信模块设计时应该注意的几点问题。
文章中主要研究的红外通信模块运用程序主要是指在两台有红外模块的开发箱中间进行红外通信的程序设计。
本章将详细在红外通信模块的基本运作原理、红外通信模块的基本结构及设计、上位机的程序设计和实现以及下位机的程序设计和实现等发现进行论述，详细论述见下文。
关键词：红外通信模块；设计；实现中图分类号：TP311.11 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 20-0000-02红外通信模块是当今国际上已经被广泛运用的无线传输技术，这项技术主要是被利用在日常生活的家用电器、手机、电脑、汽车飞机显示器或仪表、医用仪器甚至是军队武器设备等等各行各业各个领域当中，这种先进的嵌入式操作系统不知不觉中开始涉及到人类的生活及工作当中，而在这种高科技嵌入式的操作系统当中红外通信模块技术及蓝牙通信技术是被运用的最为广泛的，文章中提到的红外通信模块主要是运用两点之间数据传输模式，这种红外通信模块的红外波段内的近红外线，波长在0.80um至30um之间，通讯距离一般在1到3米之间，它的频率高于微波而低于可见光，由于这种通信方式具有可靠性高、保密性好、设计成本低、连接方便、简单易用、结构紧凑等特点，在电子产品中具有广阔的发展潜力，红外通信模块程序主要是由两部分组织而成的，它们分别是上位机程序以及下位机程序，上位机程序以及下位机程序又可以称作为红外通信的基础程序与红外通信的控制台程序，上位机程序也就是红外通信基础程序一般是在PC机上进行运作的，而下位机程序也就是红外通信控制台则是在开发箱上进行运作的[1]。
嵌入式系统开发中的通信组件设计嵌入式系统的应用范围越来越广，无论在工业控制、医疗仪器还是家用电器领域，嵌入式系统都有着不可代替的作用。
嵌入式系统的通信组件设计是嵌入式系统开发的基础之一，本文将从嵌入式系统通信组件的设计原则、通信协议的选择以及通信组件的实现等方面进行探讨。
一、通信组件的设计原则在嵌入式系统开发中，通信组件的设计需要遵循如下原则：1. 可靠性：嵌入式系统通信组件的可靠性是至关重要的，因为它关系到整个系统的稳定运行。
通信组件的设计要考虑到各种极端情况，例如网络拥堵、数据丢失等，能够保证数据传输的可靠性。
2. 稳定性：嵌入式系统通信组件的稳定性同样非常重要。
在设计通信组件时，需要考虑通信环境的复杂性，确保通信过程中稳定性和可靠性。
3. 兼容性：嵌入式系统通信组件要考虑与不同硬件和软件的兼容性。
尽管不同的硬件和软件都有自己的通讯标准和协议，但通讯组件应该能够与它们无缝地协同工作。
4. 灵活性：嵌入式系统通信组件的设计要尽可能地灵活，能够适应不同的通讯方式和场景。
二、通信协议的选择在嵌入式系统的通信组件设计中，通信协议的选择是非常重要的。
下面介绍几种常用的通信协议。
1. SPI（Serial Peripheral Interface）：SPI通信协议是一种全双工同步通信协议，它可以在单个主设备和多个从设备之间实现点对点通信。
该协议的主要优点是通讯速度较快、可靠性高，但它占用较多的I/O引脚，通信距离不够远。
2. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C总线是一种双向串行总线，它是一种多点通信协议。
I2C总线有两条线路：SDA线和SCL线，它们被用于数据传输和时钟同步。
I2C总线可以实现多个主设备和多个从设备之间的通讯。
3. UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）：UART是一种异步串行通信协议，它可以实现点对点通信。
Matlab中的嵌入式系统设计与硬件连接在当今科技快速发展的时代，嵌入式系统已经成为了现代生活中不可或缺的一部分。
嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种电子设备中的一种技术，其主要包括硬件与软件两个方面。
而在嵌入式系统的设计中，Matlab作为一种功能强大的工具，可以极大地简化和加速开发过程。
嵌入式系统设计的一个主要难点是硬件连接。
硬件连接涉及将嵌入式系统与外部硬件设备或传感器进行连接，以实现数据的采集和控制。
在Matlab中，可以利用多种接口和通信协议来实现硬件连接，如串口通信、网络通信、USB接口等。
首先，我将介绍Matlab中的串口通信。
串口通信是一种常见的硬件连接方式，可以通过串口将嵌入式系统与其他设备进行连接。
在Matlab中，可以使用串口通信工具箱来实现串口通信。
通过配置串口参数，打开串口，然后就可以使用Matlab发送和接收数据。
例如，可以通过串口连接温度传感器，然后使用Matlab读取传感器数据，进行实时监测和分析。
除了串口通信，网络通信也是一种常见的硬件连接方式。
在嵌入式系统设计中，常常需要将数据传输至远程服务器或云端，以实现远程监控和控制。
在Matlab中，可以使用TCP/IP协议来实现网络通信。
通过配置网络参数，建立TCP连接，然后就可以使用Matlab发送和接收数据。
例如，可以使用Matlab将数据上传至云端，实现物联网应用和数据分析。
此外，USB接口也是一种常用的硬件连接方式。
通过USB接口，可以将嵌入式系统与计算机进行连接，以实现数据传输、固件下载等功能。
在Matlab中，可以使用USB接口工具箱来实现USB连接。
通过配置USB参数，打开USB端口，然后就可以使用Matlab与嵌入式系统进行通信。
例如，可以使用Matlab下载固件至嵌入式系统，实现程序的升级和功能的扩展。
在嵌入式系统设计中，硬件连接不仅仅是将嵌入式系统与外部设备连接起来，还包括对接口进行数据传输和控制的处理。
μClinux中红外协议及其实现
胡晨峰
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2003(000)011
【摘要】简介红外协议及其基本工作流程;详细介绍在摩托罗拉68VZ328 ADS开发板上,使用μClinux操作系统中的红外协议实现和PC机进行SIR(Slow Infrared,低速红外)通信的具体方法和步骤,包括内核的配置、相关文件的修改以及红外设备驱动的编程等内容.
【总页数】4页(P12-15)
【作者】胡晨峰
【作者单位】东南大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN21
【相关文献】
1.基于μClinux的FPGA远程更新系统的实现 [J], 丁丁;汤晓斌;陈立德;殷树根
2.基于μCLinux的嵌入式智能节点的设计与实现 [J], 胡冠山;肖海荣
3.基于μ clinux的EPA通信协议栈 [J], 蒋焕军;韩卫光
4.智能家居中红外控制系统通讯协议分析 [J], 黎琼;徐海峰;刘贤德;王俊
5.智能家居中红外控制系统通讯协议分析 [J], 黎琼;徐海峰;刘贤德;王俊
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文章编号:1003-8329(2004)04-0028-04基于IrDA协议栈的红外通信综述邱磊, 肖兵(华南理工大学自动化学院,广州510640) 摘要:红外通信技术是目前世界范围内被广泛使用的一种短距离无线连接技术,本文系统阐明了其核心——IrDA协议栈,并对IrDA协议栈中各个协议层作了详细的描述。
关键词:红外通信;IrDA;IrLAP;IrLM P 中图分类号:TN929.1 文献标识码:AA Summary of Infrared CommunicationBased on the IrDA Protocol StackQIU Lei, XIAO Bing(Departm ent of Autom ation,South China U niversity of Technolog y,Guang zhou510640,China)Abstract:T he infrared com munication is a wireless connection technolog y used w idely in the w orld now adays.This paper illustrated the core of the infrared com munication——IrDA protocol stack in w hich every protocol layer w as described in details.Keywords:infrared communication;IrDA;IrLAP;IrLM P1 引 言 IrDA协议栈是红外通信的核心。
基于IrDA协议的红外数据通信技术,目前已被广泛应用于笔记本电脑、台式电脑,各种移动数据终端,如:手机、数码相机、游戏机、手表,以及工业设备和医疗设备等也融合了该项技术,并且为嵌入式系统和其它类型设备提供了有效、低廉的短距离无线通信手段。
嵌入式系统设计在通信电子领域的应用嵌入式系统是一种应用非常广泛的技术，在通信电子领域的应用更是不可或缺。
嵌入式系统是指在各种设备中内嵌有微处理器等高级芯片，通过编程实现各种功能。
通信电子领域范围广泛，涉及到机房设备、通信终端、光纤传输等。
嵌入式系统设计可以帮助通信电子领域实现更加高效、可靠、智能的运作。
本文将从嵌入式系统设计在通信电子领域的应用角度来探讨其重要性和发展趋势。
一、嵌入式系统在信号处理中的应用嵌入式系统在信号处理中的应用主要是为了优化信号的处理速度和准确度，提高通信质量。
在信号处理中嵌入式处理器是不可替代的，因为它可以对数据进行实时处理，从而提高了通信的速度和准确度。
比如，在机房设备中使用嵌入式系统可以提高数据中心网络的处理能力。
同时，在通信终端设备中使用嵌入式系统也可以为用户提供更好的通信体验和服务质量。
此外，在光纤传输中使用嵌入式系统还可以实现光电转换和稳定的通讯。
二、嵌入式系统在网络安全中的应用在网络安全方面，嵌入式系统设计可以帮助缓解网络攻击、恶意软件、病毒和其他网络安全问题。
嵌入式系统能够使通信设备具有更高的安全性和保密性，通过嵌入式设备的防病毒软件和防火墙，可以保护网络免受恶意软件、病毒或其他有害软件的侵害。
此外，嵌入式系统还可以提供安全认证、加密和存储等安全措施，以保证通讯的隐私性和机密性。
三、嵌入式系统在无线电通讯中的应用现代化无线电通讯系统几乎都采用嵌入式系统技术。
嵌入式系统可以实现无线电通讯的自适应、自组网、自动化和智能化等功能。
嵌入式系统在无线电的电源控制、射频前端控制、数字信号处理、音频/视频信号处理等方面有相当广泛的应用。
例如，在无线电通讯终端设备中使用嵌入式系统可以帮助用户快速将信息传输到终端。
此外，还可以提供更加智能化和自动化的无线电通讯体验，从而提高通讯的效率和准确度。
四、嵌入式系统在通讯协议中的应用嵌入式系统在通讯协议中的应用非常广泛。
通讯协议指通信设备之间进行通讯的规则和标准。
嵌入式系统的网络通信协议嵌入式系统是由硬件、软件、操作系统等多个组成部分所构成的一种特殊的计算机系统。
嵌入式系统通常运行在各种各样的设备上，如汽车、家电、智能手机、电视机、空调等等。
这些设备都需要使用网络通信协议来进行数据传输和控制。
在本文中，我们将探讨嵌入式系统的网络通信协议。
网络通信协议是在计算机网络中用来协调通信的规则和标准。
它们定义了网络中的数据传输格式、传输速度、错误检测和纠正、数据传输顺序、数据分组和重组、网络连接和拆除等等。
在嵌入式系统中，最常见的网络通信协议包括TCP/IP协议、HTTP协议、FTP协议和SNMP协议等等。
TCP/IP协议是嵌入式系统中最常用的协议之一。
它是面向连接的协议，它提供了可靠的数据传输服务。
TCP/IP协议在传输大数据量时表现出色，因为它可以将数据切割成较小的数据包，并根据需要进行重新组装。
此外，TCP/IP协议还可以检测和纠正数据传输中的错误。
HTTP协议是世界上最常用的网络协议之一。
它用于在Web服务器和Web客户端之间传输超文本和多媒体文件。
HTTP协议是一种无连接的协议，它在Web服务器和Web客户端之间建立短暂的连接，以传输Web内容。
HTTP协议也可以实现数据压缩和编码，从而提高数据传输效率。
FTP协议是用于文件传输的网络协议。
它可以在客户端和服务器之间进行文件上传和下载。
FTP协议可以通过授权访问FTP服务器来保护数据的安全。
它还可以通过使用加密技术来保护数据的传输安全。
SNMP协议是用于管理网络设备的网络协议。
它可以收集有关网络设备状态的信息，从而帮助管理员识别和解决网络问题。
SNMP协议可以通过访问网络设备的MIB（管理信息库）来读取和写入网络设备的状态信息，从而实现对网络设备的管理和控制。
在嵌入式系统中，网络通信协议的选择取决于应用的特定需求。
不同的应用需要不同的协议来满足其数据传输和管理需求。
此外，开发人员还需要考虑网络通信协议的性能、可靠性、安全性和易用性等方面，以确保它们在嵌入式系统中的实现是可靠和高效的。
红外通讯协议在嵌入式系统中的实现红外和蓝牙协议是两种较流行的短距离无线通信协议。
但目前蓝牙协议各大厂商尚未有一个统一的标准规范，加之硬件价格较为昂贵的缺点，因此市场上红外通信在手机、笔记本电脑等小型移动设备中仍然应用广泛，在嵌入式系统中的实际应用有着较高实际意义。
1 红外协议背景红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，其频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼眼看不到的光线。
目前无线电波和微波已被广泛应用在长距离的无线通信中，但由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信场合点对点的直接线数据传输。
为了使各种设备能够通过一个红外接口进行通信，红外数据协议（Infrared Data Association，简称IRDA）发布了一个关于红外的统一的软硬件规范，也就是红外数据通讯标准。
2 红外协议基本结构红外数据通讯标准包括基本协议和特定应用领域的协议两类。
类似于TCP-IP协议，它是一个层式结构，其结构形成一个栈，如图1所示。
其中基本的协议有三个：①物理层协议（IrPHY），制定了红外通信硬件设计上的目标和要求，包括红外的光特性、数据编码、各种波特率下帧的包括格式等。
为达到兼容，硬件平台以及硬件接口设计必须符合红外协议制定的规范。
②连接建立协议（IrLAP）层制定了底层连接建立的过程规范，描述了建立一个基本可靠连接的过程和要求。
③连接管理协议（I rLMP）层制定了在单位个IrLAP连接的基础上复用多个服务和应用的规范。
在IrLMP协议上层的协议都属于特定应用领域的规范和协议。
④流传输协议（TingTP）在传输数据时进行流控制。
制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。
⑤对象交换协议（IrOBEX）制定了文件和其他数据对象传输时的数据格式。
⑥模拟串口层协议（IrCOMM）允许已存在的使用串口通信的应用象使用串口那样使用红外进行通信。
⑦局域网访问协议（IrLAN）允许通过红外局域网络唤醒笔记本电脑等移动设备，实际远程摇控等功能。
整个红外协议栈比较庞大复杂，在嵌入式系统中，由于微处理器速度和存储器容量等限制，不可能也没必要实现整个的红外协议栈。
一个典型的例子就是TinyTP协议中数据的拆分和重组。
它采用了信用片（creditcard）机制，这极大地增加了代码设计的复杂性，而实际在红外通信中一般不会有太大数据量的传输，尤其在嵌入式系统中完全可以考虑将数据放入单个数据包进行传输，用超时和重发机制保证传输的可靠性。
因此可以将协议栈简化，根据实际需求，有选择地实现自己需要的协议和功能即可。
3 红外协议数据基本传输原理由于硬件接口限制，嵌入式系统中红外通信的速率基本在9600bps～115.2kbps之间。
这里是通过硬件电路板上的异步通信收发器（UART）进行红外数据编码和无线传输。
在1 15.2kbps速率下红外采用RZI的编码调制方案，脉冲周期为3/16位周期。
数据校验采用C RC16。
其基本思想是将要发送的数据按照CRC16算法（CRC算法可以参考相关资料）进行打包校验，在接收时进行CRC解包并与常数OXF0B8比较，若匹配即数据校验无误。
红外数据传输以帧为基本单位。
帧是一些特定域的组合，其中红外协议底层字节包格式如图2所示。
各个域含义如下：STA为开始标志，即0x7E、ADDR为8位的地址域；DATA为数据域；FSC为16们的CRC校验码；STO标志帧结束，在接收两个连续的帧时必须至少有3个以上的1后则标志该帧有错误，设备会放弃该帧。
在红外数据实际传输过程中，为了延时控制考虑，一般在数据帧头添加多个STA域，通常采用连续11个0x7E达到延时目的。
在接收时，当收到多个STA域时当作一个来处理，多余的STA域被忽略。
红外数据传输的状态机流程如图3所示。
下面对图2作几点说明：（1）数据传输时首先进行Address Discovery过程，在此过程中发广播帧，等待对方设备响应，收到响应帧后可以取得对方设备地址。
（2）取得对方地址后，进行Connct过程，在此过程中将与对方设备协商传输参数，如波特率、数据包大小、轮转时间片等，之后建立连接。
（3）建立完连接即进入Information Transfer过程，进行数据校验，传输。
其中按照一定算法进行时间片数据帧收发控制。
（4）数据传输完毕后进入Disconnect过程，断开连接。
（5）在Address Discovery过程中，有可能发现对方设备地址与本机设备地址有冲突，此时进入Address Conflict Resolution过程，解决完设备冲突后再返回。
图3是一个标准的红外数据传输状态机流程，但在一些嵌入式设计方案中，出于省电等目的，可以不进入Address Discovery过程，也就是简化掉Address Discovery过程而转入Sniff过程。
在探查一定时间后，若未收到对方设备响应帧，自动进入休眠状态，若收到对方设备响应帧，则进入正常的连接过程。
同时，在连接过程与对方协商传输参数的过程中有一项窗口大小（windows size）参数，它是指定接收方可缓冲多少个帧后再进行接收确认，其数值为1～7。
在嵌入式系统存储空间有限的情况下，可以采用默认值1进行数据的简单确认，也就是接收到一个数据帧后立即进行确认。
这样既节省了资源又使代码量更小，运行速度更快。
4 嵌入式系统中红外协议实现设计笔者采用Sitronix公司的ST2204电路板为硬件平台，处理芯片内核为65C02。
ST22 04电路板使用了集成的8位处理器，寻址能力达到了44M字节，并提供了低电压检测功能。
由于2204集成了上述这些功能，非常适合省电、支持长电池寿命的手持移动设备嵌入式设计实现方案。
在固件设计、软件设计方面采用了汇编语言。
65C02上的汇编采用存储器映象方式，并广泛使用了零页寻址，因此使用起来十分方便、高效。
整个设计实现可分为硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计包括电路设计和固件程序（Firmware）的编写；软件设计包括CRC数据编码校验、数据收发及主站（Primary）、辅站（Slave）状态要流程实现等。
在硬件设计方面根据对设备的需求和硬件板芯片性能，可以设计出相应的电路在仿真板上进行实验。
固件程序和编写可采用分块的方法，例如初始化（Initilize）模块、中断处理（Interrupt）模块、时钟（Timer）事件处理模块等。
初始化模块可根据硬件板的指南说明（Specification）提供的各个寄存器值设备初始化参数；中断处理模块可按照中断向量表提供的入口地址编写，其基本要求短小精悍，运行的时钟周期与微处理器频率和设备需求的波特率紧密相关。
时钟事情处理可根据硬件板提供的基本时钟设备不同的时钟精度，以满足不同的需求。
在红外传输实际设计中定时器主要用于三个方向：第一是sniff探查过程中主站发广播帧后辅站超时未响应的处理；第二是超时重发控制；最后一个是数据传输过程中轮转时间片的控制。
其中第三个方面要求的精度比较高，红外协议制定的标准是在25ms～85m s之间。
因此有必要把超时处理放在中断处理。
在程序编写时使用信号量和程序计数器进行时间控制。
其基本思路得设备一个程序计数器进行累加计时，当各自事情时间到达时分别设置三个信号量来标志事件处理，当事件处理完毕后重置各自信号量，转入重新计时。
在软件设计方面，要对发送的数据进行帧包装（Frame Wrapper），添加CRC16校验，用汇编实现CRC算法比C稍微复杂些。
一个主要的技巧是将要进行校验的数据地址和CRC 数据表的索引地址置入一个零页的内存地址中，采用通用寄存器对其进行间接寻址。
这样就实现了C语言中的指针效果，可以比较方便地查询CRC表。
在数据收发应用中，分为主站（Primary station）和辅站（slave station）两种角度。
主站角度负责发起，建立连接，进行时间片轮转调度等。
辅站主要负责应答，响应命令。
在一定条件下主站辅站角度可以互换，主辅站均可收发数据。
收发数据的中断函数最重要也是底层的核心所在。
在接收方首先公进行硬件初始化，设置UART接收初始化状态并进行中断允许标志设置（具体设置可以参考所选择的电路板说明）等。
当红外数据到达后即会触发一个UART中断，系统处理完当前事件后便会根据中断向量表提供的入口地址调用接收中断处理接收数据。
在接收过程中，UART会搜索匹配开始位和结束标志。
接收完毕后，返回系统调用程序。
在实际应用中，当接收完数据后，即可按装收帧控制域判断帧类型，并结合接收站所处的相应状态机进行流程处理。
下面是红外接收数据的中断程序源码：该中断处理程序在硬件收到一个字节时触发。
它先将通用寄存器值压栈保存，接下来进行状态寄存器的控制，并检查一些状态标志，然后进行数据的接收；将数据保存在一个缓存里，并进行溢出等状态的检测和控制。
最后恢复通用寄存器的值，返回中断调节函数。
按照类似的原理可以编写出红外发送方程序。
编写数据收发中断程序有一点要注意，程序代码量和处理器主频以及选择的红外波特速率是密切相关的。
若不注意就很容易造成“丢中断”的现象，这是应该避免的。
还有一点要说明：UART是工作在半双工模式下，在一些实时系统和时间精度要求较高的应用中是不能同时进行收发数据的。
但由于其收发时间片较短（最长为500ms），在一些普通应用中可以模拟成同时收发。
在程序编写完后对其进行编译/连接定位，用调试器以16进制的形式加载在主机开发系统中即可进行模拟调试。
但是模拟调式不能百分之百地模拟硬件的全部特性。
它主要用于调试软件逻辑、状态机流程。
对于调试UART数据收发等实时性较强的硬件特征还需到目标系统上进行验证。
