irda.pdf

Wykład – Mikrosystemy Elektroniczne

IrDA (Infrared Data Association)

1. Opis ogólny standardu IrDA

IrDA jest protokołem transmisji cyfrowych w podczerwieni, zawdzięczającym swoje

powstanie procesom normalizacyjnym dotyczącym pilotów sterujących odbiornikami TV i

magnetowidami. Dzisiaj Forum IrDA specyfikuje trzy standardy komunikacji za

pośrednictwem wspomnianych fal podczerwonych: IrDA-Data, IrDA-Control oraz nowy -

AIr (Advanced Infrared). Na razie IrDA zapewnia transmisję typu punkt-punkt na odległość

do 1 m w zakresie falowym 850-900 nm. Osiągane przepływności dochodzą do 16 Mb/s, a kąt

transmisji nie przekracza 30°. Po obniżeniu szybkości transmisji do 75 kb/s można

komunikować się na odległość ponad 5 m. W przyszłości protokół AIr zapewni przesyłanie

danych w konfiguracji wielopunkt-wielopunkt. Teraz oferuje przepływność 4 Mb/s na

odległości 4 m lub 250 kb/s po podwojeniu tego dystansu.

Do stowarzyszenia IrDA należą: Acer, Ascom, Agilent Technologies, Apple Computer,

Compaq, Ericsson, Hewlett-Packard, Intel, Linux-IrDA, Matsushita, Microsoft, Motorola,

National Semiconductor, Nokia, Philips, Seiko Instruments, Sony, Toshiba, ZiLOG i wiele

innych.

Rys. 1. Podzespoły wykorzystywane przez interfejs IrDA

2. Stos protokołów

Protokoły komunikacyjne są w IrDA podzielone na warstwy i spełniają wiele funkcji. Stos

protokołów wynika z architektury pokazanej na rys. 2. Warstwy w stosie są zwyczajowo

podzielone na dwie podgrupy:

- protokoły implementowane obowiązkowo,

- protokoły opcjonalne.

Wykład – Mikrosystemy Elektroniczne

Rys.2. Stos protokołów IrDA

W skład pierwszej wchodzą:

Warstwa fizyczna (Physical Layer), która specyfikuje charakterystyki optyczne,

kodowanie danych oraz synchronizowanie ramek.

IrLAP (Link Access Protocol), odpowiadająca za niezawodność połączenia.

IrLMP (Link Management Protocol) - protokół multipleksowania usług i aplikacji.

Zastosowanie protokołów opcjonalnych zależy od konkretnej aplikacji. Do grupy tej należą:

TinyTP (Tiny Transport Protocol), zapewniający sterowanie strumieniem w kanale. Jest to

bardzo ważna funkcja i z tej racji często rekomendowana dla wielu aplikacji.

IrCOMM, którego głównym zadaniem jest emulowanie portów szeregowego i

równoległego, opartych na 4 typach usług: 3-Wire Raw, 3-Wire, 9-Wire i Centronics.

IrLAN (Local Area Network), zapewniający dostęp urządzeniom, np. notebookom, do

sieci lokalnej za pośrednictwem podczerwieni.

IAS (Intention Access Service), czyli dostęp do informacji.

IrOBEX (Object Exchange Protocol), ułatwiający transfer plików oraz innych obiektów

danych.

Wykład – Mikrosystemy Elektroniczne

Rys. 3. System z interfejsem IrDA

3. Warstwa fizyczna - IrPHy

Warstwa fizyczna zawiera optyczny układ nadawczo-odbiorczy. Dokonuje on konwersji

(kodowania, ramkowania, itd.) sygnału elektrycznego na sygnał optyczny w obu kierunkach

(rys. 4)

Rys. 4. Blok konwertera

Wykład – Mikrosystemy Elektroniczne

Do pierwszego bloku Encoder/Decoder jest podawany sygnał będący szeregowym

strumieniem danych [1]. W bloku tym jest on kodowany i ramkowany (patrz tabela 2), po

czym podawany jest on [2] na blok IR Transducer Module, który zamienia sygnały

elektryczne na optyczne.

Uwaga. Interfejs IrDA jest interfejsem szeregowym pracującym w trybie half-duplex .

W zależności od częstotliwości pracy blok Encoder/Decoder koduje dane za pomocą

różnych algorytmów. W tabeli 2 przyporządkowano algorytmy kodowania (modulowania) do

odpowiednich prędkości transmisji oraz podano inne istotne parametry sygnałów optycznych.

Tabela 2. Zestawienie prędkości transmisji i algorytmów kodowania.

W modulacji RZI (Return-to-Zero-Inverted) „0” jest reprezentowane przez impuls

świetlny, którego czas trwania dla częstotliwości do 115,2 kbit/s wynosi 3/16 czasu trwania

danego bita. Dla prędkości 0,576 Mbit/s i 1,152 Mbit/s czas trwania impulsu świetlnego jest

równy 1/4 czasu trwania nadawanego bita.

Rys. 5. Przykład modulacji RZI

Dla 4Mbit/s używane jest kodowanie 4PPM (Four Pulse Position Modulation), gdzie „0”

jest reprezentowane przez impuls świetlny. Dla 16Mbit/s stosuje się kodowanie HHH(1,13) .

Wykład – Mikrosystemy Elektroniczne

Dla częstotliwości transmisji powyżej 0,576Mbit/s stosuje się ramkowanie danych oraz do

przesyłanych danych wprowadza się sumę kontrolną CRC.

Rys. 6. format ramki dla prędkości transmisji 0,576 Mbit/s i 1,152 Mbit/s

gdzie:

STA: Flaga początkowa, 01111110 binarnie,

ADDR: 8-bitowy adres,

DATA: 8-bitowe pole kontrolne plus do 2045 = (2048 - 3) bajtów pola danych,

FCS: CCITT 16- bitowa CRC

STO: Flaga końcowa, 01111110 binarnie.

Warstwa fizyczna musi być przynajmniej częściowo zaimplementowana sprzętowo, a w

niektórych przypadkach jest implementowana sprzętowo całkowicie.

Rys. 7. Implementacja interfejsu UART w standardzie IrDA

Rys. 8. Interfejs optyczny

Na rys. 8 pokazano interfejs optyczny – połączenie dwóch urządzeń (węzłów). Każdy z

węzłów można zdefiniować następującymi parametrami optycznymi, wyróżnionymi na rys. 8.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: