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1、2红外线通信协议概述2.1红外线通信概念红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般 由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射 红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。特点:保密性强，息容量大，结构简单，既可以是室内使用，也可以在野外 使用，由于它具有良好的方向性，适用于国防边界哨所与哨所在之间的保密通信， 但在野外使用时易受气候的影响。红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于 小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电
2、脑、PDA、移动电话 之间或与电脑之间进行数据交换，电视机、空调器的遥控等。由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，这种场 合下一般选用RF无线通讯技术或蓝牙技术。红外通讯技术多数情况下传输距离 短、传输速率不高。为解决多种设备之间的互连互通问题，1993年成立了红外数据协会(IrDA, Infared Data Association)以建立统一的红外数据通讯标准。1994年发表了IrDA 1.0规范。红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主 要应用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。从早期的IRDA 规范(115200bps)至
3、到ASKIR (1.152Mbps)，再到最新的FASTIR (4Mbps)，红外线 接口的速度不断提高，使用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。红外 线接口是使用有方向性的红外线进行通讯，由于它的波长较短，对障碍物的衍射 能力差，所以只适合于短距离无线通讯的场合，进行“点对点”的直线数据传输， 因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。红外线通讯发展早期存在着规范不统一的问题，许多公司都开发出自己的一 套红外通讯标准，但不能与其它公司有红外功能的设备进行红外通讯，因此缺乏 兼容性。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 Dat
4、a Association,简称IRDA)，建立了统一的红外数据通信标准。 一年以后，第一个IRDA的红外数据通讯标准IrDAl.O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。IrDAl.O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
5、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1100CM，传输方向的定向角30度，点对点直线 数据传输。基于红外线的传输技术最近几年有了很大发展。目前广泛使用的家电遥控器 几乎都是采用的红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式，红外线方式的最 大优点是不受无线电干扰，且它的使用不受国家无线管理委员会的限制。但是， 红外线对非透明物体的透过性较差，导致传输距离受限制。红外线是波长在750nm 至1mm之间
6、的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到 的光线。红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75um至25um之间。 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。IRDA标准包括三个基本的规范和协议：物理层规范(Physical Layer Link Specification)、链接建立协议(Link Access Protocol:IrLAP)和链接管 理协议(Link Managemen t Pro to col:IrLMP)。物理层规范制定了
7、红外通信硬件 设计上的目标和要求，IrLAP和IrLMP为两个软件层，负责对链接进行设置、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，如口TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P 和IrBus等等2.2近红外，中红外与远红外根据使用者的要求不同，红外线划分范围很不相同。通过大气的波段划分 近红外波段13微米，中红外波段35微米，远红外波段814微米。 根据红外光谱划近红外波段13微米，中红外波段340微米，远红外波段401000微米 医学领域划分近红外区0.763微米近红外线或称短波红
8、外线，波长0.761.5微米，穿入人体组织较深，约510毫 米；远红外线或称长波红外线，波长4400微米，穿透组织深度3-5毫米。近红外(near infrared )，波长在7803000nm范围的电磁波。对植物十分 敏感。现代近红外光谱(NIR )分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新 分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨 人”它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。近红外光谱(NIR )分析技术是分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越 来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”它的出 现可以说带来了又一次分析技术的革命。近红外区
9、域是人们最早发现的非可见光区域。但由于物质在该谱区的倍频和 合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复杂，受当时的技术水平限制，近红外光谱“沉 睡” 了近一个半世纪。直到20世纪60年代，随着商品化仪器的出现及Norris等 人所做的大量工作，提出物质的含量与近红外区内多个不同的波长点吸收峰呈线 性关系的理论，并利用NIR漫反射技术测定了农产品中的水分、蛋白、脂肪等成 分，才使得近红外光谱技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后 期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典近红外光谱分析技术暴露出的灵敏 度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，此后，近 红外光谱进入了一个沉
10、默的时期。70年代产生的化学计量学(Chemometries)学 科的重要组成部分一一多元校正技术在光谱分析中的成功应用，促进了近红外光 谱技术的推广。到80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的 数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干 扰方面取得的良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独有的特点，使人们重 新认识了近红外光谱的价值，近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。进入 90年代，近红外光谱在工业领域中的应用全面展开，有关近红外光谱的研究及应 用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由 于近红外光在常规光纤中具有
11、良好的传输特性，使近红外光谱在在线分析领域也 得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此近红外光谱技术进 入一个快速发展的新时期。中红外，是波长在3.44.9m之间的大气窗口。位于中红外波段的中段。 通过此窗口的电磁波信息可以是地面目标的反射光谱，也可以是地面目标的发射 光谱,这些信息只能用扫描和光谱仪探测和记录。该窗口的两端同样也主要受水 汽和CO2的吸收带所控制,而且由于CO2在4.3m处有一个强吸收带，又使此窗口 分为二个小窗口 :3.44.2m和4.64.9m。前一个小窗口有较高的透射率， 约为90%;后一个小窗口的透射率较低，约为5060%。中红外窗口目前很少应用远红外是
12、远程红外线的简称。太阳光线大致可分为可见光及不可见光。可见 光经三棱镜后会折射出紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线（光谱）。红光 外侧的光线，在光谱中波长自0.76至400微米的一段被称为红外光，又称红外线。 红外线属于电磁波的范畴，是一种具有强热作用的放射线。红外线的波长范围很 宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波 长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。红外线是一种光波，它的波 长比无线电波短，比可见光长。肉眼看不到红外线，任何物体都发射着红外线。 热物体的红外线辐射比冷物体强。另外，远红外和蓝牙都是文件传输方式的一种， 只不过不需要通过其它介质（如
13、：数据线，读卡器）在两种都装有红外系 统的装置中互相传播文件手机红外需要两个红外口对准才行远红外不需要对 准，只要开启在同一波段就可以了。2.3几种红外线协议常用的红外线信号传输协议有ITT协议、NEC协议、Nokia NRC协议、Sharp协议、 Phil ips RC-5 协议、Philips RC-6 协议、Sony SIRC 协议以及 Phil ips RECS-80 协议，要将红外线传输协议用于可见光通信协议，必须全面了解相关的协议，下 面分别进行介绍：2.3.1 ITT 协议ITT是最早的一种红外线传输协议。该协议不像其他红外线信号传输协议那样用 载波频率来传输红外线信号，而是用宽
14、度为10us的14个脉冲来传送遥控命令，通 过改变脉冲I间距来对命令编码。用ITT协议传输数据非常可靠，而且功耗极低。 在欧洲，包括ITT （国际电话电报公司）、Greatz、Schaub-Lorenz Finlux、Nokia 等在内的很多公司均采用此协议来做用户电子标签。（1）主要特性1）每条信息只有14个非常窄的脉冲（脉宽10us,不对信号进行调制）；2）采用脉冲距离编码；3）电池寿命极长；4）4位地址码、6位命令码；5）带时间自校准，发送器中可使用RC振荡器；6）通信速度快，发送一条信息只需1.7ms-2.7ms；（2）协议14个脉冲传送1条红外信息，每个脉冲宽10us,用三种不同的脉
15、冲周期来区 别每位所表达的内容：10us表示二进制的“0” ,200us表示“1”，300us表示预备 脉冲或结束脉冲。图2-1是ITT的“0”和“ 1”的表示方法示意，图10b是用ITT 传送的命令的格式。图2-1 ITT协议逻辑“0”和“ 1”的表示方法引入S0101100100引出A1*-地址匕位4V命令位Aik起始脉冲预备脉冲图2-2 ITT协议完整帧格式预备脉冲的作用是让接收器设置放大器的增益，其后是30us的引入延时。然后是起始脉冲，起始脉冲的周期为100us,即逻辑“0”，起始脉冲可以用于接收器 的时间校准。起始脉冲的后面是4位地址码（高位在前），接着是6位命令码（高位 在前），
16、命令码后面紧跟着一个尾脉冲。最后是300us的引出延时及结束脉冲。接收软件从两方面来验证接收信息的有效性：一是引出延时必须是起始脉 冲的周期的3倍,而起始脉冲的周期为10us；二是逻辑0的空号时间误差不得超过 起始脉冲的周期的+20%,逻辑1的空号时间是起始脉冲的周期的2倍。另外，接收尾 脉冲到收到结束脉冲的等待时间不超过360us,超过360us,则可能是信号传送 中断或没传送。预备脉冲仅作自动增益调整用，接收软件可以对其不予理会。信 息的解码从起始脉冲开始。控制信息分成4位地址和6位命令两部分，地址范围从015,命令范围从 063。地址成对使用，一组地址从07，组是其反码158。按键时第一次发出的 信息中的地址是低地址,而后
