紅外協定學習筆記

一、 基本概念

紅外線 ：在光譜中波長自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對零度（-273.15℃）的物質都可以産生紅外線。現代實體學稱之為熱射線。醫用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠紅外線。

紅外通信：利用近紅外線來傳輸信号的通信方式，主要是用來取代點對點的線纜連接配接，和藍牙、WiFi（802.11）等一樣，是一種無線資料傳輸技術。由于不需要實體連線，簡單易用且實作成本較低，因而廣泛應用于小型移動裝置互換資料和電器裝置的控制中，例如筆記本電腦、PDA、行動電話之間或與電腦之間進行資料交換，電視機、空調器的遙控等。

紅外特點：

1、小角度（30度錐角以内），短距離，點對點直線資料傳輸，保密性強；

2、傳輸速率較高，4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經釋出；

3、具有不透光材料的阻隔性，可分隔性；

4、無頻道資源占用性；

5、無有害輻射，綠色産品特性：科學實驗證明，紅外線是一種對人體有益的光譜，是以紅外     線産品是一種真正的綠色産品； 

6、具有一定的安全性。短距離通信、窄的信号角度、同步時裝置的位置固定、通信鍊路上不能有任何障礙物、隻能是點到點的通信這些特點提供了一定的安全性；

7、低功耗，<40mW。

8、成本低廉、連接配接友善、簡單易用。

紅外通信的缺點 ：

1、短距離通信，受限于視距傳輸和最大1m的傳輸距離。由于它的波長較短，對障礙物的衍   射能力差，是以隻适合于短距離無線通訊的場合，進行“點對點”的直線資料傳輸；

2、要求通信裝置的位置固定；

3、其點對點的傳輸連接配接，無法靈活地組成網絡；

4、采用調幅進行傳輸，抗幹擾能力差；

5、在發送資料時，輸出的功率一定時，用于信号傳輸的功率小，接收到的資料的信噪比小，容易誤判資料；

6、采用異步半雙工的通訊方式。考慮到紅外光反射，在全雙工方式下發送的信号可能會被本身接收，是以紅外通信采用異步半雙工通訊方式（即通信某一方的發送和接口是交替進行的）。

二、 紅外通信基本原理

紅外通信是利用近紅外波段的紅外線作為傳遞資訊的媒體，即通信信道。發送端将基帶二進制信号調制為一系列的脈沖串信号，通過紅外發射管發射紅外信号。接收端将接收到的光脈轉換成電信号，再經過放大、濾波等處理後送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信号後輸出。常用的有通過脈沖寬度來實作信号調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實作信号調制的脈時調制（PPM）兩種方法。 簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數字信号進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的數據機。

三、 紅外協定棧

      自1993年起，由HP、COMPAQ、INTEL等多家公司發起成立了紅外資料協會(Infrared Data Association,簡稱IRDA)，建立了統一的紅外資料通信标準。紅外資料協會（IRDA）成立後，為了保證不同廠商的紅外産品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協定将紅外資料通信所采用的光波波長的範圍限定在850至900nm之内。一年以後，第一個IRDA的紅外資料通訊标準——IrDA1.0釋出，又稱為SIR(Serial InfraRed)，它是基于HP開發出來的一種異步的、半雙工的紅外通信方式。通過對串行資料脈沖和光信号脈沖編解碼實作紅外資料傳輸。IrDA1.0的最高通訊速率隻有115.2Kbps，适應于串行端口的速率。

      1996年，該協會釋出了IrDA1.1标準，即Fast InfraRed，簡稱為FIR。FIR采用了全新的4PPM調制解調技術，其最高通訊速率達到4Mbps，這個标準是目前運用得最普遍的标準，我們在采購紅外産品時也應注意這标準的産品。繼IRDA1.1之後，IRDA又釋出了通訊速率高達16Mbps的VFIR技術(Very Fast InfraRed)。不斷提高的速率使紅外線使它在短距無線通信領域占有一席之地，而不僅是資料線纜的替代。紅外線的傳輸距離為1~100CM，傳輸方向的定向角30度，點對點直線資料傳輸。

IrDA标準都包括三個基本的規範和協定：紅外實體層連接配接規範IrPHY（Infrared Physical Layer Link Specification）、紅外連接配接通路協定IrLAP（Infrared Link Access Protoco1）和紅外連接配接管理協定IrLMP（Infrared Link Management Protoco1）。IrPHY規範制訂了紅外通信硬體設計上的目标和要求；IrLAP和IrLMP為兩個軟體層，負責對連接配接進行設定、管理和維護。在IrLAP和IrLMP基礎上，針對一些特定的紅外通信應用領域，IrDA還陸續釋出了一些更進階别的紅外協定，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P和IrBus等等。      

圖1  IrDA協定棧

IrDA的協定堆可以劃分成兩部分：核心協定和可選協定。

IrDA的核心協定包括：實體層協定、鍊路接入協定、鍊路管理協定和服務發現協定。核心協定完成對實體傳輸媒介的監測與控制，發現裝置，可靠的資料鍊路的建立與維持，高層資料包的适配，不同協定資料的複用與流量控制。

IrPHY   IrDA Physical Layer

在實體的連接配接上用紅外線通訊的硬體規格。這個規定中制定IrDA通訊上的規格，通訊距離，角度，速度，資料的調制方式，脈沖寬度等。還有對光雜波等的周圍環境的體制的指導路線。

IrLAP   IrDA Link Access Protocol

關于通訊保護層的資料鍊路的規格。這項規格檢索通訊對方，決定轉發速度，資料容量，視窗尺寸。采用根據HDLC（High-level Data Link Control）架構的半雙工。制定了底層連接配接建立的過程規範，描述了建立一個基本可靠連接配接的過程和要求。

IrLMP   IrDA Link Management Protocol

提高各種上面階層用IrLAP通訊的效率的管理保護層。是關于連接配接的多層化和部分資訊，實行邏輯的廉潔，以免複數的程式互相幹擾，實作同時的通訊。制定了在機關個IrLAP連接配接的基礎上複用多個服務和應用的規範。在IrLMP協定上層的協定都屬于特定應用領域的規範和協定。

Tiny TP   IrDA Transport Protocol

關于控制流程的規格。管理每個邏輯的接連點，控制流程。為了處理資料鍊路的容量以上的資料，分割發送的資料，構成收到的資料。制定把資料進行拆分、重組、重傳等的機制。

LSAPLocal Security Authority Process

鍊路服務接入點，定義在 IEEE 802.2中的邏輯連結控制(LLC)域，是辨別符域來指定資料類型。LSAP包括目的地服務接入點(DSAP)和源地服務接入點。

IrCOMM   Infrared Communication Protocol

關于串行通訊的程式保護層。仿真 Serial  port（RS232C）和 Parallel port，允許已存在的使用序列槽/并口通信的應用（例如列印程式、通訊程式）象使用序列槽/并口那樣使用紅外進行通信。通過 IrComm，可以使用計算機和配置紅外的行動電話連接配接到 Internet 服務提供商或發送傳真，而無需使用其他裝置。

IrOBEX   Infrared Object Exchange Protocol

轉送IrDA保護層上工作的對象（例如通訊簿vCard、日程/計劃/事件vCalendar、郵件/短信vMessage、備忘錄/鈴聲/圖檔vNote、URL/書簽vBookmark、可執行程式觸發vTrigger）的規格。用标頭統一對象的屬性，實作所有的機器之間的轉送對象。

IrTran-P   Infrared Transfer Protocol

用紅外線通訊的圖像通訊保護層。圖像檔案的格式采用UPF。IrTran-P 圖像傳輸協定用于數字照相機和其他數字圖像捕獲裝置。使用該功能可以通過 IrDA 連接配接将來自照相機或其他支援 IrTran-P 的裝置的數字圖像接收到計算機。IrTran-P 服務作為受理服務執行，它從不初始化 IrTran-P 連接配接。

IrMC   Infrared Mobile Communication

可移動通訊終端器的交換對象功能的定義。

       基于OBEX，可提供以下資料交換功能：

1、      轉送位址薄，月曆，電子郵件，筆記等，規定對象的格式；

2、      手機資料的備份和恢複；

3、      手機和PC間的資料同步功能。

       基于IrComm可實作DialUp功能，例如通過GPRS實作手機的撥号上網。

       HandsFree機能，支援在手機和PC或車載裝置間實作call control和audio transfer機能。

IrFM   Infrared Financial Messaging

采用IrDA的電子結賬用的應用保護層。是獲得IrDA認可的紅外付費服務的全球标準，IrFM規定了現有信用卡及其他電子付費系統的相容标準。

IrLAN   Infraed LAN

決定紅外線LAN連接配接的應用保護層。通過 IrLAN，可以在計算機與其他計算機或其他紅外裝置之間建立點對點的連接配接，也可以在計算機與網絡通路點之間建立連接配接。允許通過紅外區域網路絡喚醒筆記本電腦等移動裝置，實際遠端搖控等功能。

IrSC   Infrared Simple Connect

IrSimple是用紅外技術實作高速通信、并通過簡單和标準化的子產品降低客戶開發成本的國際協定。IrSimple可以實作靜态圖像和視訊影像從手機到列印機或電視的瞬時傳送，達到至少4到10倍更快的資料傳輸速率。