红外通信协议及原理精讲

红外通信基本原理

红外通信是利用近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。 简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输;红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。

红外协议栈

自1993年起，由HP、COMPAQ、INTEL等多家公司发起成立了红外数据协会(Infrared Data Association,简称IRDA)，建立了统一的红外数据通信标准。红外数据协会(IRDA)成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850至900nm之内。一年以后，第一个IRDA的红外数据通讯标准——IrDA1.0发布，又称为SIR(Serial InfraRed)，它是基于HP开发出来的一种异步的、半双工的红外通信方式。通过对串行数据脉冲和光信号脉冲编解码实现红外数据传输。IrDA1.0的最高通讯速率只有115.2Kbps，适应于串行端口的速率。

1996年，该协会发布了IrDA1.1标准，即Fast InfraRed，简称为FIR。FIR采用了全新的4PPM调制解调技术，其最高通讯速率达到4Mbps，这个标准是目前运用得最普遍的标准，我们在采购红外产品时也应注意这标准的产品。继IRDA1.1之后，IRDA又发布了通讯速率高达16Mbps的VFIR技术(Very Fast InfraRed)。不断提高的速率使红外线使它在短距无线通信领域占有一席之地，而不仅是数据线缆的替代。红外线的传输距离为1~100CM，传输方向的定向角30度，点对点直线数据传输。

IrDA标准都包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范IrPHY(Infrared Physical Layer Link Specification)、红外连接访问协议IrLAP(Infrared Link Access Protoco1)和红外连接管理协议IrLMP(Infrared Link Management Protoco1)。IrPHY规范制订了红外通信硬件设计上的目标和要求;IrLAP和IrLMP为两个软件层，负责对连接进行设置、管理和维护。在IrLAP和IrLMP基础上，针对一些特定的红外通信应用领域，IrDA还陆续发布了一些更高级别的红外协议，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P和IrBus等等。

IrDA的协议堆可以划分成两部分：核心协议和可选协议。

IrDA的核心协议包括：物理层协议、链路接入协议、链路管理协议和服务发现协议。核心协议完成对物理传输媒介的监测与控制，发现设备，可靠的数据链路的建立与维持，高层数据包的适配，不同协议数据的复用与流量控制。

IrPHY IrDA Physical Layer

在物理的连接上用红外线通讯的硬件规格。这个规定中制定IrDA通讯上的规格，通讯距离，角度，速度，数据的调制方式，脉冲宽度等。还有对光杂波等的周围环境的体制的指导路线。

IrLAP IrDA Link Access Protocol

关于通讯保护层的数据链路的规格。这项规格检索通讯对方，决定转发速度，数据容量，窗口尺寸。采用根据HDLC(High-level Data Link Control)框架的半双工。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。

IrLMP IrDA Link Management Protocol

提高各种上面阶层用IrLAP通讯的效率的管理保护层。是关于连接的多层化和部分信息，实行逻辑的廉洁，以免复数的程序互相干扰，实现同时的通讯。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。

Tiny TP IrDA Transport Protocol

关于控制流程的规格。管理每个逻辑的接连点，控制流程。为了处理数据链路的容量以上的数据，分割发送的数据，构成收到的数据。制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。

LSAPLocal Security Authority Process

链路服务接入点，定义在 IEEE 802.2中的逻辑链接控制(LLC)域，是标识符域来指定数据类型。LSAP包括目的地服务接入点(DSAP)和源地服务接入点。

IrCOMM Infrared Communication Protocol

关于串行通讯的程序保护层。仿真 Serial port(RS232C)和 Parallel port，允许已存在的使用串口