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1、1基於FLEX無線傳呼協定之遠端控制介面製作與應用Implementation and Applications of Universal Remote Control Interface Based on the FLEX Protocol譚旦旭*曾傳蘆王振興Tan-Hsu Tan*,Chwan-Lu Tseng,Jenn-Shing Wang國立臺北科技大學電機工程系翁文舉Wen-Chu Weng國立臺北科技大學自動化科技研究所摘要本研究應用FLEX無線傳呼協定，製作完成一套具低成本優勢的泛用遠端控制介面，使用者可依需求選擇以電話或網際網路對資訊家電及智慧型控制系統等設備進行遙控。我們以歸
2、納法建立了一套訊號解碼規則，使得本介面僅需擷取傳呼機串列週邊介面訊號，配合8051單晶片等簡單電路，即可提供1110組控制指令，此數目並能繼續擴充至216組以上。最後我們以智慧型機器狗玩具為遠端控制標的進行一系列的實測，結果顯示透過本介面可以順利遙控機器狗完成事先規劃之動作。因此本介面的完成將有助於大幅提昇相關業者加值服務的空間以增進其競爭力。關鍵詞：FLEX無線傳呼協定、泛用遠端控制介面、資訊家電、智慧型機器狗。投稿受理時間：90年10月21日審查通過時間：91年1月5日ABSTRACTIn this study, a low-cost universal remote control in
3、terface is implemented based on the FLEX protocol, by which users can easily manipulate remote devices such as information appliances (IAs) and intelligent control systems through either telephone or Internet. A decoding scheme derived by employing an induction method is proposed. With this decoding
4、 scheme and 8051 single chip-based circuit, currently this interface is able to provide 1110 sets of control command by simply extracting the signals of serial peripheral interface (SPI) of FLEX pager, and the number of command can further be increased to more than 216 sets. Finally, a series of exp
5、eriments are conducted where an intelligent machine dog is adopted as controlled target. Experimental results verify the competitiveness of the proposed interface. As a result, this study can substantially promote the competition capability of related businesses by providing diverse value-added serv
6、ices via the implemented interface.Keywords: FLEX protocol, universal remote control interface, information appliances, intelligent machine dog. 2壹、概論近年來隨著行動電話的普及，傳呼機的使用率已大幅降低，數年前人手一支傳呼機的風光歲月已不復見。為突破困境，一些傳呼系統業者紛紛尋求相關加值應用，以保住既有客源。雖然傳呼系統的生存面臨了行動電話的嚴苛挑戰，但其低廉通訊費率以及幾近無死角收訊的優勢仍是行動電話短期內所無法取代的，因此近幾年來傳呼機已被廣泛
7、地應用於各種控制系統。例如台電即應用POCSAG傳呼協定設計一套無線電負載管理系統1，以直接控制用戶端空調設備，除外亦有業者利用無線電傳呼系統設計汽車防盜等系統2，以達到防竊的功能。近年來隨著資訊家電的興起，如何遙控這些資訊家電已成為另一項重要課題，透過網際網路是目前最廣為採行的方式，但網路仍有斷訊及塞車等潛在問題，因此本研究的重心即在透過低廉可靠的傳呼系統提供另一種遙控介面，也為相關業者創造加值服務的空間。目前全球主要的傳呼系統有三，分述如下：(1)POCSAG系統：傳輸速率為2.4 Kbps。(2)ERMES系統：為歐規系統，傳輸速率為6.25Kbps。(3)FLEX系統：為美規系統，傳輸
8、速率最高可達6.4 Kbps。這三種協定中，FLEX系統在電池壽命、資料傳送速率、傳送位元數、應用彈性與相容性等方面均優於其他兩者。而且，FLEX系統在全球市場之佔有率已高達七成以上，在台灣市場更有九成的佔有率，但市場上仍未見其於遙控上之應用，因此本研究即結合FLEX系統之傳呼功能製作適用於各種受控裝置之遠端控制介面。本論文共分為肆章，除本章外，第貳章敘述整個系統架構，第參章說明系統實測，第肆章為結論。貳、系統架構本研究依據FLEX無線傳呼協定配合8051單晶片及組合語言，製作一套遠端控制介面，使用者除可直接透過一般電話或行動電話對資訊家電等裝置進行遙控外，亦可透過FLEX系統的網路傳呼功能，
9、在網際網路上輕鬆地控制遠端系統。圖1為無線傳呼控制系統架構示意圖，其中虛線部分即為嵌入受控系統之遠端控制介面，其工作原理以下逐一說明之。FLEX傳呼電腦網際網路公眾電話網路電話機FLEX傳呼業者無線傳呼終端機FLEX傳呼機FLEX解碼器8051單晶片遠端控制介面受控系統圖1 無線傳呼控制系統架構示意圖一、FLEX傳呼系統簡介(一)FLEX訊息框結構FLEX3-5是一種無線電同步協定，因此傳呼機隨時處於同步接收訊息狀態。FLEX週期為4分鐘，每分鐘可傳送32個訊息框(Frame)，故每個週期內包含128個訊息框。換言之，每小時內可傳送15個FLEX週期。圖2所示為FLEX 訊息框之結構圖。一個訊
10、息框的時間長度為1.875秒，每一個訊息框都是從同步指令碼開始，同步指令包含兩個同步週期及一個框資訊。傳呼機接收第一個同步週期(Sync 1)，將其鎖定在碼指令邊界上以建立同步位元。接著是一個框資訊(Frame Info)，用以確定傳呼機其所在訊息框位置。接著在第二個同步週期(Sync 2)期間確定資訊傳送速率為1.6 Kbit/s、3.2 Kbit/s或6.4 Kbit/s。接在同步指令碼之後共有11個區塊(Block)，每一個FLEX區塊的傳輸時間均為 160 ms，傳送速率由第二個同步週期決定，速率越快，可傳輸之內容越多，其內容為傳呼資料、位址及位址向量等。(二)FLEX傳呼機之串列週邊
11、介面3FLEX解碼器主要功能是將RF端送來的訊息加以解調，且透過串列週邊介面(SPI：Serial Peripheral Interface)與傳呼機之中央處理器進行溝通，FLEX解碼器之結構如圖3所示。SPI具有全雙工雙向(傳呼機中央處理器至FLEX解碼器或FLEX解碼器至傳呼機中央處理器)資料傳輸之特性，在傳輸模式中每一個封包(packet)含有32個位元(bit)的資料，其中8 個位元是識別碼(ID)，接下來的24個位元則是訊息碼，均以串列方式完成介面資料傳輸。SPI介面包含、SCK、MOSI和MISO等五個訊號端點，其功能分別敘述如下：圖2 FLEX訊息框之結構圖3 FLEX解碼器結構
12、(1) SCK(Serial Clock)4連接傳呼機中央處理器與FLEX解碼器，其所傳送之時脈訊號可達成同步傳輸資料之目的。 (2) (Slave Select)此訊號端點由傳呼機中央處理器控制，當其訊號為Low時，代表傳呼機中央處理器與FLEX解碼器可進行資料之傳遞；當訊號為High時，則不傳遞資料。(3) MOSI(Master-Out-Slave-In)於此資料由傳呼機中央處理器(Master)送給FLEX解碼器(Slave)，亦即傳呼機中央處理器要送給FLEX解碼器的資料是經由MOSI訊號端點以串列方式傳送。 (4) MISO(Master-In-Slave-Out)於此資料由FLE
13、X解碼器(Slave)送給傳呼機中央處理器 (Master)，亦即 FLEX 解碼器是透過MISO訊號端點以串列方式將資料傳送到傳呼機中央處理器。 (5) 此處訊號由FLEX解碼器控制，當此訊號為Low時，代表FLEX解碼器已準備進行資料的傳送或接收。 二、系統之設計及製作(一)控制指令之擷取與分析傳呼機之主要功能為儲存及顯示送訊端電話號碼或其他文字訊息，訊息的傳送必須先經由編碼程序轉換成特定格式的資料後再行傳送，資料接收後須經由解碼程序還原成原始訊息。以下簡要說明由電話(送訊端)傳送控制指令”001”並顯示該訊息於傳呼機螢幕(LCD)上之過程：(1)送訊端以電話撥打傳呼機號碼，聽到系統操作提
14、示語時再撥#001#，嘟聲後即完成傳呼。(2)傳呼機系統業者將所收到之訊息編碼，轉換成合乎FLEX傳呼協定之資料格式再進行傳送。(3)傳呼機透過RF端接收資訊，並交由解碼器進行解碼。(4)解碼器經由串列週邊介面將解碼後的訊息傳送給傳呼機中央處理器。(5)傳呼機中央處理器依特定規則對接收訊息進行處理，還原成”001”文字訊息顯示於螢幕上。若需利用傳呼機進行遠端控制，則送訊端(控制端)所傳送的控制指令在收訊端(傳呼機)須能被正確擷取並轉換成電氣形式之執行指令，以驅動受控元件。由於FLEX傳呼機及傳呼協定之技術資料中僅提供驅動螢幕以顯示文字訊息之解碼資訊，因此欲將傳呼機應用於控制用途，則須依據串列週
15、邊介面訊號之變化自行建立相對應之執行指令。故本研究先以邏輯分析儀為工具，觀察得到FLEX解碼器串列週邊介面訊息的變化如表1所示。表1中僅列出九組訊息供說明之用，除控制指令為十進制格式外其餘均以十六進制格式表示。表1 發送控制碼與MISO訊號對應表MISO訊號(Byte)發送控制碼0123456789AB0017FA0A00440000020202010000027FA0A00440000020202008000037F90900440000020202018000047FB0B00440000020202004000057FB8B80440000020202014000067FB0B0044000002020200C000077FB0B0044000002020201C000087
