Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Интерфейс связи irda для электросчетчика что это

Оптический интерфейс IrDA

Для передачи данных между устройствами с интерфейсом RS-232 разработан протокол IrDA, использующий инфракрасный оптический канал связи и обеспечивающий соединение «точка-точка». Этот интерфейс в основном применяется для подключения различных периферийных устройств персонального компьютера. Оптический канал связи требует, чтобы приемопередатчики интерфейса всегда находились в пределах прямой видимости, максимальное расстояние может достигать нескольких метров. Кодирование сигналов стандартного UART-кадра обычно производится по SIR-протоколу с использованием модуляции «3/16».

При модуляции «3/16» для сигнала логического нуля передается импульс длительностью 3/16 битового интервала, для логической единицы – излучение отсутствует. Скорости передачи соответствуют стандартным скоростям интерфейса RS-232. Для применения интерфейса IrDA выпускаются интегральные схемы – приемо-передающие модули преобразования стандартных электрических сигналов RxD, TxD в оптические сигналы SIR-протокола.

В настоящее время IrDA – самый распространенный стандарт передачи информации по открытому инфракрасному каналу. Принцип SIR-модуляции «3/16» показан на рис. 2.3.

Длительность импульса, подаваемого на приемо-передающий модуль IR_TXD, равна 3/16 от длительности номинального бита данных, формируемого асинхронным приемо-передатчиком U_TXD. Кроме того, при SIR- модуляции используется инверсия бита данных. На рис. 2.4 показаны временные диаграммы сигналов при передаче данных.

Рис. 2.3. Принцип модуляции 3/16

Рис. 2.4. Временные диаграммы сигналов 3/16 при передаче данных

Длительность оптических сигналов меньше примерно в 5 раз, чем при потенциальном кодировании NRZ. На приемной стороне необходимо восстановления сигналов NRZ. Демодуляция принятых оптических сигналов IR_RXD осуществляется в соответствии с рис. 2.5. Битовый интервал содержит 16 тактов, а длительность оптического сигнала составляет 3 такта.

На рис. 2.6 показаны временные диаграммы сигналов при приеме данных. Таким образом, канал передачи данных (рис. 2.7) должен состоять из двух основных элементов: микросхемы, обеспечивающей модуляцию и демодуляцию поступающего двоичного сигнала, и инфракрасного приемопередающего модуля.

Рис. 2.5. Демодуляции сигналов 3/16

Рис. 2.6. Временные диаграммы сигналов при приеме данных

Оптический

Рис. 2.7. Структурная схема IrDA-канала

Как правило, интерфейсы UART, встраиваемые в микроконтроллеры, содержат выводы для сигналов U_RXD и U_TXD и не предусматривают выхода для сигнала тактового бод-генератора 16XCLK. Этого сигнала нет и в RS- 232, но некоторые микросхемы UART содержат этот вывод. В зависимости от «исполнения» возможны два варианта подключения микросхемы управления интерфейса IrDA. Так, например, микросхема HSDL-7001 фирмы Hewlett-Packard поддерживает два режима тактирования: от внешнего (рис. 2.8 а) и от внутреннего (рис. 2.8 б) бод-генератора. Частота бод-генератора в последней схеме определяется не только частотой кварцевого резонатора, но и сигналами, задаваемыми на входах адреса A0-A2 (см. табл. 2.1).

Интерфейс IrDA(ликбез).

Интерфейс IrDA(ликбез).

Интерфейс IrDA является беспроводным интерфейсом, в котором используются электромагнитные волны инфракрасного диапазона. Интерфейс позволяет освободить устройства от связывающих их интерфейсных кабелей, что особенно привлекательно для малогабаритной периферии, вес которой и размер соизмеримы с кабелями. В беспроводном интерфейсе IrDA существует способ подключения к локальным сетям на «инфракрасной» технике.
И нфракрасная связь безопасна для здоровья, не создает помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивает конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим, легко контролируемым пространством. Применение излучателей и приемников инфракрасного (ИК) диапазона позволяет осуществлять беспроводную связь между парой устройств, удаленных на расстояние до нескольких метров. ИК оптоэлектронные системы создаются из отдельных элементов. Основными оптоэлектронными элементами являются:
— источники некогерентного оптического излучения (светоизлучающий диод);
— активные и пассивные оптические среды;
— приемники оптического излучения (фотодиод);
— оптические элементы (линза).

Рис. 1
На структурной схеме оптоэлектронного прибора (ОЭП), приведенной на рис. 1, наряду с фотоприемниками и излучателями важным компонентом ОЭП являются входные и выходные согласующие электрические схемы, предназначенные для формирования и обработки оптического сигнала. Особенностью этих достаточно сложных, в основном интегральных, схем является компенсация потерь энергии при преобразованиях «электричество — свет» и «свет — электричество», а также обеспечение высокой стабильности и устойчивости работы ОЭП при воздействии внешних факторов.
Оптоэлектроника обеспечивает высокую пропускную способность оптического канала, что определяется частотой колебаний на три-пять порядков выше, чем в освоенном радиотехническом диапазоне, а это значит, что во столько же раз возрастает и пропускная способность оптического канала передачи информации.
Оптоэлектроника обеспечивает идеальную электрическую развязку входа и выхода, так как в качестве носителя информации используются электрически нейтральные фотоны, что обусловливает бесконтактность оптической связи. Отсюда следуют:
— идеальная электрическая развязка входа и выхода;
— однонаправленность потока информации и отсутствие, обратной реакции приемника на источник;
— помехозащищенность оптических каналов связи;
— скрытность передачи информации по оптическому каналу связи.
В качестве недостатков можно выделить следующие особенности ОЭП:
— малый коэффициент полезного действия преобразований, который в лучших современных приборах (лазеры, светодиоды, p-i-n фотодиоды), как правило, не превышает 10. 20%. Поэтому, если в устройстве осуществляются такие преобразования лишь дважды (на входе и на выходе), как например, в оптопарах или волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), то общий КПД падает до единиц процентов (введение каждого дополнительного акта преобразования информационных сигналов из одной формы в другую ведет к уменьшению КПД еще на порядок или более. Малое значение КПД вызывает:

— рост энергопотребления, что недопустимо из-за ограниченных возможностей источников питания;
— затрудняет миниатюризацию, поскольку практически не удается отвести выделяющуюся теплоту;
— снижает эффективность и надежность большинства оптоэлекронных приборов);
— наличие разнородных материалов, применяемых в оптоэлектронных приборах и системах, обусловливает: малый общий КПД устройства из-за поглощений излучения в пассивных областях структур, отражения и рассеяния на оптических границах;
— снижение надежности из-за различия температурных коэффициентов расширения материалов, разъюстировки при механических воздействиях, сложность общей герметизации устройства;
— технологическую сложность и высокую стоимость.
Инфракрасная технология привлекательна для связи портативных компьютеров со стационарными компьютерами, принтерами и др. Инфракрасный интерфейс имеют некоторые модели принтеров, им оснащают многие современные малогабаритные устройства: карманные компьютеры (PDA), мобильные телефоны, цифровые фотокамеры и т. п. Различают инфракрасные системы с низкой (до 115,2 Кбит/с), средней (1,152 Мбит/с) и высокой (4 Мбит/с) скорости. Низкоскоростные системы служат для обмена короткими сообщениями, высокоскоростные — для обмена файлами между компьютерами, подключения к компьютерной сети, вывода на принтер, проекционный аппарат и т. п. C уществуют и более высокие скорости обмена, которые позволят передавать «живое видео».
Достаточно давно (еще с 1993 года) существует ассоциация разработчиков систем инфракрасной передачи данных IrDA (Infrared Data Association), призванная обеспечить совместимость «ИК- оборудования» от различных производителей. В настоящее время существуют и собственные системы ряда фирм, например, фирмы Hewlett Packard (HP-SIR — Hewlett Packard Slow Infra Red) и формы Sharp (ASK IR — Amplitude Shifted Keyed IR). Эти интерфейсы обеспечивают следующие скорости передачи:
— IrDA SIR (Serial Infra Red), HP-SIR -9,6-115,2 Кбит/с;
— IrDA HDLC, известный и как IrDA MIR (Middle Infra Red) — 0,576 и 1,152 Мбит/с;
— IrDA FIR (Fast Infra Red) — 4 Мбит/с;
— ASK IR — 9,6-57,6 Кбит/с.
Для ИК-связи излучателем является светодиод, имеющий пик спектральной характеристики мощности 880 нм. Светодиод дает конус эффективного излучения с углом около 30°. В качестве приемника используют PIN-диоды, эффективно принимающие ИК-лучи в конусе 15°. Спецификация IrDA определяет требования к мощности передатчика и чувствительности приемника. Для ИК-приемника задается как минимальная, так и максимальная мощность ИК-лучей. Импульсы слишком малой мощности приемник не воспримет, а ИК-лучи слишком большой мощности «ослепляют» приемник, принимаемые мощные импульсы сольются в неразличимый сигнал. На приемник кроме полезного сигнала воздействуют помехи:
— засветка солнечным освещением;
— засветка лампами накаливания, дающая постоянную составляющую оптической мощности;
— помехи от люминесцентных ламп, дающие переменную (но низкочастотную) составляющую.
Эти помехи необходимо отфильтровывать. Спецификация IrDA обеспечивает уровень битовых ошибок (Bit Error Ratio, BER) не более 10-9 при дальности до 1 метра и дневном свете с освещенностью до 10 люкс. Поскольку передатчик почти неизбежно вызывает засветку своего же приемника, вводя его в насыщение, приходится задействовать полудуплексную связь с определенными временными зазорами при смене направления обмена. Для надежной передачи двоичной информации используют двоичную модуляцию (есть свет — нет света) и различные схемы ее кодирования. Спецификация IrDA определяет многоуровневую систему протоколов. Например, на физическом (нижнем) уровне IrDA ( IrDA SIR) — для скоростей 2,4 — 115,2 Кбит/с используется стандартный асинхронный режим передачи (аналогично как в СОМ-портах — старт-бит (нулевой), 8 бит данных и стоп-бит (единичный)). Нулевое значение бита кодируется импульсом длительностью 3/16 битового интервала (1,63 мкc на скорости 115,2 Кбит/с), единичное — отсутствием импульсов (режим IrDA SIR-А). При обмене, таким образом, в паузе между посылками передатчик не светит, а каждая посылка начинается с импульса старт-бита.

Читайте так же:
Счетчик гранит 3 фазный

Инфракрасный интерфейс IrDA

Литература

1. Сорокин П.А. Человек. Цивилизация. Общество. М., 1994

2. Человек. Антология философской мысли. М., 2004

1.1. Общая характеристикаIrDA

Применение излучателей и приемников инфракрасного (ИК) диапазона позволяет осуществлять беспроводную связь между парой устройств, удаленных на расстояние нескольких метров. Инфракрасная связь — IR (InfraRed) Connection — безопасна для здоровья, не создает помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивает конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим, легко контролируемым пространством. Инфракрасная технология привлекательна для связи портативных компьютеров со стационарными компьютерами или большими станциями. Инфракрасный интерфейс имеют некоторые модели принтеров, им оснащают многие современные малогабаритные устройства: карманные компьютеры (PDA), мобильные телефоны, цифровые фотокамеры и т. п.

Различают инфракрасные системы низкой (до 115,2 Кбит/с), средней (1,152 Мбит/с) и высокой (4 Мбит/с) скорости. Низкоскоростные системы служат для обмена короткими сообщениями, высокоскоростные — для обмена файлами между компьютерами, подключения к компьютерной сети, вывода на принтер, проекционный аппарат и т. п. Ожидаются более высокие скорости обмена, которые позволят передавать «живое видео». В 1993 году создана ассоциация разработчиков систем инфракрасной передачи данных IrDA (Infrared Data Association), призванная обеспечить совместимость оборудования от различных производителей. В настоящее время действует стандарт IrDA 1.1, наряду с которым существуют и собственные системы фирм Hewlett Packard — HP-SIR (Hewlett Packard Slow Infra Red) и Sharp — ASK IR (Amplitude Shifted Keyed IR). Эти интерфейсы обеспечивают следующие скорости передачи:

□ IrDA SIR (Serial Infra Red), HP-SIR — 9,6-115,2 Кбит/с;

□ IrDA HDLC, известный как IrDA MIR (Middle Infra Red) — 0,576 и 1,152 Мбит/с;

□ IrDA FIR (Fast Infra Red) — 4 Мбит/с; m ASK IR — 9,6-57,6 Кбит/с.

1.2. Принцип работы

Излучателем для ИК-связи является светодиод, имеющий пик спектральной характеристики мощности 880 нм; светодиод дает конус эффективного излучения с углом около 30°. В качестве приемника используют PIN-диоды, эффективно принимающие ИК-лучи в конусе 15°. Спецификация IrDA определяет требования к мощности передатчика и чувствительности приемника, причем для приемника задается как минимальная, так и максимальная мощность ИК-лучей. Импульсы слишком малой мощности приемник не «увидит», а слишком большая мощность «ослепляет» приемник — принимаемые импульсы сольются в неразличимый сигнал. Кроме полезного сигнала на приемник воздействуют помехи: засветка солнечным освещением или лампами накаливания, дающая постоянную составляющую оптической мощности, и помехи от люминесцентных ламп, дающие переменную (но низкочастотную) составляющую. Эти помехи приходится фильтровать. Спецификация IrDA обеспечивает уровень битовых ошибок (BER — Bit Error Ratio) не более 10

9 при дальности до 1 м и дневном свете (освещенность — до 10 клюке). Поскольку передатчик почти неизбежно вызывает засветку своего же приемника, вводя его в насыщение, приходится прибегать к полудуплексной связи с определенными временными зазорами при смене направления обмена. Для передачи сигналов используют двоичную модуляцию (есть свет — нет света) и различные схемы кодирования.

Спецификация IrDA определяет многоуровневую систему протоколов, рис 1.14

Рис1.14. Многоуровневая система протоколов IrDA.

1). Варианты IrDA на физическом уровне:

□ IrDA SIR — для скоростей 2,4-115,2 Кбит/с используется стандартный асинхронный режим передачи (как в СОМ-портах):

старт-бит (нулевой), 8 бит данных и стоп-бит (единичный).

Нулевое значение бита кодируется импульсом длительностью 3/16 битового интервала (1,63 мкс на скорости 115,2 Кбит/с), единичное — отсутствием импульсов (режим IrDA SIR-A). Таким образом, в паузе между посылками передатчик не светит, а каждая посылка начинается с импульса старт-бита.

Читайте так же:
Электрический счетчик схема подключения автоматов

□ ASK IR — для скоростей 9,6-57,6 Кбит/с также используется асинхронный режим, но кодирование иное:

нулевой бит кодируется посылкой импульсов с частотой 500кГц, единичный — отсутствием импульсов.

□ IrDA HDLC — для скоростей 0,576 и 1,152 Мбит/с используется синхронный режим передачи и кодирование, аналогичное SIR, но с длительностью импульса 1/4 битового интервала.

□ IrDA FIR (IrDA4PPM) — для скорости 4 Мбит/с также применяется синхронный режим, но кодирование несколько сложнее.

Здесь каждая пара смежных битов кодируется позиционно-импульсным кодом: 00 — 1000, 01 — 0100, 10 — 0010, 11 — 0001 (в четверках символов единица означает посылку импульса в соответствующей четверти двухбитового интервала). Такой способ кодирования позволяет вдвое снизить частоту включения светодиода по сравнению с предыдущим.

2). Над физическим уровнем расположен протокол доступа IrLAP (IrDA Infrared Link Access Protocol) — модификация протокола HDLC, отражающая нужды ИК-связи. Он вставляет данные в кадры и предотвращает конфликты устройств: при наличии более двух устройств, «видящих» друг друга. При этом одно из них назначается первичным, а остальные — вторичными. Связь всегда полудуплексная. IrLAP описывает процедуру установления, нумерации и закрытия соединений. Соединение устанавливается на скорости 9600 бит/с, после чего согласуется скорость обмена по максиму из доступных обоим (9,6, 19,2, 38,4, 57,6 или 115,2 Кбит/с) и устанавливаются логические каналы (каждый канал управляется одним ведущим устройством).

3). Над IrLAP располагается протокол управления соединением IrLMP (IrDA Infrared Link Management Protocol). С его помощью устройство сообщает остальным о своем присутствии в зоне охвата (конфигурация устройств IrDA может изменяться динамически: для ее изменения достаточно поднести новое устройство или отнести его подальше). Протокол IrLMP позволяет обнаруживать сервисы, предоставляемые устройством, проверять потоки данных и выступать в роли мультиплексора для конфигураций с множеством доступных устройств. Приложения с помощью IrLMP могут узнать, присутствует ли требуемое им устройство в зоне охвата. Однако гарантированной доставки данных этот протокол не обеспечивает.

4). Транспортный уровень обеспечивается протоколом Tiny TP (IrDA Transport Protocols) — здесь обслуживаются виртуальные каналы между устройствами, обрабатываются ошибки (потерянные пакеты, ошибки данных и т. п.), -производится упаковка данных в пакеты и сборка исходных данных из пакетов (протокол напоминает TCP). На транспортном уровне может работать и протокол IrTP.

Протокол IrCOMM позволяет через ИК-связь эмулировать обычное проводное подключение:

□ 3-проводное по RS-232C (TXD, RXD и GND);

□ 9-проводное по RS-232C (весь набор сигналов СОМ-порта);

□ Centronics (эмуляция параллельного интерфейса).

Протокол IrLAN обеспечивает доступ к локальным сетям; он позволяет передавать кадры сетей Ethernet и Token Ring. Для ИК-подключения к локальной сети требуется устройство-провайдер с интерфейсом IrDA, подключенное обычным (проводным) способом к локальной сети, и соответствующая программная поддержка в клиентском устройстве (которое должно войти в сеть).

5). Протокол объектного обмена IrOBEX (Object Exchange Protocol) — простой протокол, определяющий команды PUT и GET для обмена «полезными» двоичными данными между устройствами. Этот протокол располагается над протоколом Tiny ТР. У протокола IrOBEX есть расширение для мобильных коммуникаций, определяющее передачу информации, относящуюся к сетям GSM (записная книжка, календарь, управление вызовом, цифровая передача голоса и т. п.), между телефоном и компьютерами разных размеров (от настольного до PDA).

Этими протоколами не исчерпывается весь список протоколов, имеющих отношение к ИК-связи. Заметим, что для дистанционного управления бытовой техникой (телевизоры, видеомагнитофоны и т. п.) используется то же 880-нм диапазон, но иные частоты и методы физического кодирования.

Приемопередатчик IrDA может быть подключен к компьютеру различными способами; по отношению к системному блоку он может быть как внутренним (размещаемым на лицевой панели), так и внешним, размещаемым в ] произвольном месте. Размещать приемопередатчик следует с учетом угла «зрения» (30° у передатчика и 15° у приемника) и расстояния до требуемого устройства (до 1 м).

Внутренние приемопередатчики на скоростях до 115,2 Кбит/с (IrDA SIR, HP-SIR, ASK IR) подключаются через обычные микросхемы представляющие собой несложные схемы модуляторов-демодуляторов. В ряде современных системных плат на использование инфракрасной связи (до 115,2 Кбит/с) может конфигурироваться порт COM2. Для этого в дополнение к микросхеме порта он содержит схемы модулятора и демодулятора, обеспечивающие один или несколько протоколов инфракрасной связи. Чтобы порт COM2 использовать для инфракрасной связи, в CMOS Setup требуется выбрать соответствующий режим (запрет инфракрасной связи означает обычное использование COM2

На средних и высоких скоростях обмена применяются специализированные микросхемы контроллеров IrDA, ориентированные на интенсивный программный обмен, с возможностью прямого управления шиной. Здесь обычная микросхема непригодна, поскольку она не поддерживает синхронный режим и высокую скорость. Контроллер IrDA FIR выполняется в виде карты расширения либо интегрируется в системную плату; как правило, такой контроллер поддерживает и режимы SIR.

Приемопередатчик подключается к разъему IR-Connector системной платы, напрямую (если он устанавливается на лицевую панель компьютера) или через промежуточный разъем (mini-DIN), расположенный на скобе-заглушке на задней стенке корпуса.

Таблица 10.3. Разъем инфракрасного приемопередатчика

ЦепьНазначениеКонтакт/вариант
IRRXВход с приемника
FIRRXВход с приемника FIR
IRTXВыход на передатчик
GNDОбщий
Vcc (+5B)Питание
NCСвободный

Внешние ИК-адаптеры выпускают с интерфейсом RS-232C для подключения к СОМ-порту или же с шиной USB. Пропускной способности USB достаточно даже для FIR, СОМ-порт пригоден только для SIR. Внешний ИК-адаптер IrDA SIR для СОМ-порта достаточно сложен: для работы модулятора-демодулятора требуется сигнал синхронизации с частотой, 16-кратной частоте передачи данных. Такого сигнала на выходе СОМ-порта нет и его приходится восстанавливать из асинхронного битового потока. Адаптер ASK IR в этом плане проще — передатчик должен передавать высокочастотные импульсы все время, пока на выходе TXD находится сигнал высокого уровня; приемник должен формировать огибающую принятых импульсов.

Для прикладного использования IrDA кроме физического подключения адаптера и трансивера требуется установка и настройка соответствующих драйверов.

Читайте так же:
Межповерочный интервал индукционные счетчики электроэнергии

В ОС Windows контроллер IrDA попадает в «Сетевое окружение». Конфигурированное ПО позволяет устанавливать соединение с локальной сетью (для выхода в Интернет, использования сетевых ресурсов); передавать файлы между парой компьютеров; выводить данные на печать; синхронизировать передающие данные, мобильного телефона и настольного компьютера; выгружать отснятые изображения из фотокамеры в компьютер и выполнять ряд других полезных действий, не заботясь ни о каком кабельном хозяйстве.

|следующая лекция ==>
Основные проблемы личности|Радиоинтерфейс Bluetooth

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

25. Беспроводные интерфейсы IrDA, Bluetooth, WiUSB, WiFi, WiMax.

Infrared Data Association — IrDA, ИК-порт, Инфракрасный порт — группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве среды передачи.

Является разновидностью оптической линии связи ближнего радиуса действия.

Была особо популярна в конце 1990-х начале 2000-х годов. В данное время практически вытеснена более современными способами связи, такими как WiFi и Bluetooth. Основные причины отказа от IrDA были:

  • Усложнение сборки корпусов устройств, в которых монтировалось ИК-прозрачное окно.
  • Ограниченная дальность действия и требования прямой видимости пары приемник-передатчик.
  • Относительно низкая скорость передачи данных первых реализаций стандарта. В последующих ревизиях стандарта этот недостаток исправили: скоростные возможности немного превышают, например, возможности самой распространенной, на сегодняшний момент, версии протокола Bluetooth (спецификация 4.0). Однако широкого распространения скоростные варианты IrDA получить уже не успели.

IrDA спецификации включают в себя:

  • Спецификацию физического уровня IrPHY (с разновидностями SIR, MIR, FIR, VFIR, UFIR)
  • Протокольные спецификации IrLAP, IrLMP, IrCOMM, Tiny TP, IrOBEX, IrLAN, IrSimple и IrFM (находится в разработке)

Аппаратная реализация, как правило, представляет собой пару из излучателя, в виде инфракрасного светодиода, и приемника, в виде фотодиода расположенных на каждой из сторон линии связи. Наличие и передатчика и приемника на каждой из сторон является необходимым для использования протоколов гарантированной доставки данных.

В ряде случаев, например при использовании в пультах дистанционного управления бытовой техникой, одна из сторон может быть оснащена только передатчиком а другая только приемником.

Иногда устройства оснащают несколькими приемниками, что позволяет одновременно поддерживать связь с несколькими устройствами. Использование при этом одного передатчика возможно благодаря тому, что протоколы логического уровня требуют лишь незначительного обратного трафика для обеспечения гарантированной доставки данных.

Наличие нескольких передатчиков встречается гораздо реже.

Большинство оптических сенсоров, используемых в фото и видео камерах, имеет диапазон чувствительности гораздо шире видимой части спектра. Благодаря этому работающий инфракрасный передатчик можно увидеть на экране или фотоснимке в виде яркого пятна.

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с ИК-портами.

Дистанционный пульт управления передает команды на телевизор или видеомагнитофон с помощью IrDA. До недавнего времени ИК-портами оснащалась большая часть мобильных телефонов, ноутбуков и карманных компьютеров. ИК-портами оснащаются некоторыепринтеры и цифровые фотоаппараты. Большинство настольных ПК, напротив, не имеет инфракрасного порта в стандартной системной конфигурации, и для них необходим ИК-адаптер, который подключается к компьютеру через USB, СОМ-порт или в специальный разъем наматеринской плате.

Через ИК-порт, с помощью протокола высокого уровня — IrOBEX можно, например, передать цифровую визитную карточку, мелодию, картинку или файл на другой мобильник или компьютер, на котором также имеется ИК-порт. Этот же протокол позволяет организовывать синхронизацию данных .

Протокол IrCOMM позволяет использовать мобильный телефон как беспроводной модем.

Протокол IrLAN позволяет подключить и связать устройства в локальную сеть, наподобие Ethernet.

Ввиду того, что пульты дистанционного управления используют этот же протокол, КПК, со встроенным ИК-портом, можно использовать как пульт для управления. Для этого, как правило, необходимо установить соответствующее ПО.

Bluetooth или блютус ( /bluːtuːθ/ , переводится как синий зуб, назван в честь Харальда I Синезубого [2] [3] ) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN ). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 100 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine ), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц) [8] [9] . В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты [10] (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS ). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорого.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду [7] (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Wireless Frequency902 MHz to 928 MHz
Wireless ProtocolDTS
Interface TypeRS-232, RS-422, RS-485
Data Rate152.34 kbps
Output Power16 mW

Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Под аббревиатурой Wi-Fi (от английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести как «высокая точность беспроводной передачи данных») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Читайте так же:
Снятие показаний с электросчетчика са4 и678

Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T (впоследствии — Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi — Вик Хейз (Vic Hayes) находился в команде, участвовавшей в разработке таких стандартов, как IEEE 802.11b, IEEE 802.11a и IEEE 802.11g. В 2003 году Вик ушёл из Agere Systems. Agere Systems не смогла конкурировать на равных в тяжёлых рыночных условиях, несмотря на то, что её продукция занимала нишу дешёвых Wi-Fi решений. 802.11abg all-in-one чипсет от Agere (кодовое имя: WARP) плохо продавался, и Agere Systems решила уйти с рынка Wi-Fi в конце 2004 года.

Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с [1] .

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access ) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).

Название «WiMAX» было создано WiMAX Forum — организацией, которая была основана в июне 2001 года с целью продвижения и развития технологии WiMAX. Форум описывает WiMAX как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL». Максимальная скорость — до 1 Гбит/сек на ячейку.

Wi-Fi и WiMAX

Сопоставления WiMAX и Wi-Fi далеко не редкость — термины созвучны, название стандартов, на которых основаны эти технологии, похожи (стандарты разработаны IEEE, оба начинаются с «802.»), а также обе технологии используют беспроводное соединение и используются для подключения к Интернету (каналу обмена данными). Но, несмотря на это, эти технологии направлены на решение совершенно различных задач.

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.

Инфракрасная ассоциация данных

В 1993 году около 50 компаний объединили свои усилия в Ассоциации инфракрасных данных ( IrDA ), чтобы создать форум для обсуждения и стандартизации инфракрасных приемопередатчиков и спецификаций протоколов. Среди участников были HP , IBM и Microsoft .

IrDA определяет стандарты для оптической беспроводной передачи данных точка-точка с использованием инфракрасного света (850 — 900 нм). Основное внимание уделяется передаче в ближнем диапазоне с дальностями менее 1 м и подключению в пределах прямой видимости (LOS). IrDA используется, например, в области персональных сетей (PAN). IrDA широко используется в ноутбуках , сотовых телефонах и КПК . Преимуществами стандарта IrDA являются сравнительно высокая пропускная способность данных, высокая степень защиты от перехвата из-за малого максимального диапазона, низкое потребление энергии на передаваемый байт или высокая надежность из-за низкой частоты ошибок по битам (BER). Недостатки возникают в первую очередь из-за необходимости прямой видимости между двумя конечными точками. Важными прикладными уровнями являются IrCOMM , IrOBEX , IrSimple , IrFM или IrLAN .

Пульт дистанционного управления в области бытовой электроники, такой как телевизоры, обычно также работает с инфракрасной передачей данных. Однако их собственные протоколы, такие как RC-5, отличаются от протокола IrDA.

Оглавление

  • 1 рассказ
  • 2 спецификации
    • 2.1 Обзор
    • 2.2 IrPHY
      • 2.2.1 SIR (последовательный инфракрасный порт)
      • 2.2.2 MIR (средний инфракрасный)
      • 2.2.3 FIR (быстрое инфракрасное излучение)
      • 2.2.4 VFIR (очень быстрое инфракрасное излучение)
      • 2.2.5 UFIR (сверхбыстрое инфракрасное излучение)
      • 2.2.6 Гига-ИК
    • 2.3 IrLAP
    • 2.4 IrLMP
    • 2.5 IrCOMM
    • 2.6 IrOBEX
    • 2.7 IrSimple / IrSimpleShot
    • 2,8 IrMC
  • 3 приложения
    • 3.1 Потребительская сфера
    • 3.2 Промышленность
    • 3.3 Медицинская техника
  • 4 IrDA оборудование
    • 4.1 Последовательный интерфейс (RS-232)
    • 4.2 Инфракрасный порт материнской платы
    • 4.3 USB
    • 4.4 Фиксированные инфракрасные порты
  • 5 источников
  • 6 литературы
  • 7 веб-ссылок

история

По мере того как инфракрасная технология распространяется все больше и больше, растет интерес к тому, чтобы различные устройства, не зависящие от производителя, могли обмениваться данными друг с другом через инфракрасный порт. Чтобы осуществить эту мечту, около 50 компаний (включая Hewlett-Packard, IBM, Digital ) в августе 1993 года объединили свои усилия и основали Infrared Data Association (IrDA). Целью было создание единого протокола для передачи данных через инфракрасный порт. Это должно позволить, например, позволить принтеру Hewlett-Packard связываться с компьютером IBM через инфракрасный порт. Hewlett-Packard был одним из пионеров в разработке инфракрасной передачи данных. По этой причине обозначение HPSIR (HP-Serial-Infrared) все еще используется для IrDA 1.0.

Характеристики

Обзор

IrPHY

На уровне IrPHY указываются модулятор или кодировщик, а также формирователь кадров. Наиболее важные свойства:

  • Дальность: Стандарт: 1 м; Малая мощность: 0,2 м; От стандартной до малой мощности: 0,3 м
  • Угол открытия: ± 15 °
  • Скорость передачи данных: от 2,4 кбит / с до 1 Гбит / с
  • Модуляция: нет ( основная полоса )
  • Длина волны: 850-900 нм

Существуют разные кодеры и фреймеры для разных скоростей передачи данных.

SIR (последовательный инфракрасный порт)

от 9,6 до 115,2 кбит / с (аналогично скорости передачи данных UART)

  • аналогично скорости передачи данных UART , RZI, 3/16 импульса
  • Скорость передачи данных 2,4 кбит / с является необязательной и редко реализуется.
  • 9,6 кбит / с используется для процесса обнаружения и установления соединения. После согласования соответствующих параметров соединения выполняется переключение на целевую скорость передачи данных.
  • 16-битный CRC -CCIT
MIR (средний инфракрасный)

с 0,576 Мбит / с и 1,152 Мбит / с

  • RZI, 1/4 импульса, битовая вставка HDLC
  • 16-битный CRC-CCIT
FIR (быстрое инфракрасное излучение)
  • 4-импульсная позиционная модуляция (4PPM)
  • 32-битный CRC (IEEE 802)
  • максимальный размер кадра: 2 КБ
VFIR (очень быстрое инфракрасное излучение)
  • Non Return to Zero Inverted (NRZI), HHH (1.13) , названный в честь разработчиков Hirt, Hassner и Heise
  • 32-битный CRC (IEEE 802)
  • максимальный размер кадра: 2 КБ
Читайте так же:
Как рассчитать расход электроэнергии по показаниям счетчика
UFIR (сверхбыстрый инфракрасный)

со скоростью 96 Мбит / с

  • НРЗИ, 8 B10 код B
  • 32-битный CRC (IEEE 802)
  • максимальный размер кадра: 32 КБ
Гига-ИК

с 512 Мбит / с и 1 Гбит / с

  • 2-ASK: 8 B10 B-кодов, 512 Мбит / с, 1 Гбит / с, NRZI
  • 4-ASK: модифицированный код 8 B10 B, 1 Гбит / с, NRZI
  • 32-битный CRC (IEEE 802)
  • максимальный размер кадра: 64 КБ

IrLAP

IrLAP (протокол доступа к инфракрасному каналу) обеспечивает надежную передачу данных.

  • Контроль доступа по инфракрасному каналу
  • Определение партнеров по общению
  • Обеспечение надежного полнодуплексного соединения
  • Согласование распределения ролей (первичный-вторичный)

IrLMP

IrLMP (протокол управления инфракрасным каналом) предоставляет несколько логических каналов для физического соединения.

  • Обеспечение нескольких логических связей
  • Скрытие ролей
  • регулирует обмен данными для параллельно работающих приложений

IrCOMM

Последовательный и параллельный интерфейсы эмулируются с помощью IrCOMM. Всего определены четыре различных режима. Это 3-Wire-Raw, 3-Wire, 9-Wire и Centronics. Часто известный IrLPT основан на 3-Wire-Raw. В IrCOMM используются два виртуальных канала для передачи данных и управляющей информации.

3-проводной-Raw Этот минимальный вариант поддерживает только один канал данных и не имеет отдельного канала управления. Для управления потоком является IrLAP используется. Этот интерфейс можно использовать как на последовательном, так и на параллельном портах. Формат данных не передается. 3-проводной Этот вариант имеет собственный канал управления и, следовательно, может использовать собственное управление потоком через TinyTP . Следовательно, возможно несколько виртуальных подключений. Этот интерфейс можно использовать как на последовательном, так и на параллельном портах. 9-проводной Это стандартный вариант эмуляции последовательного интерфейса. Управление потоком осуществляется через TinyTP . Отдельная линия управления передает информацию о формате данных, дополнительные данные управления, такие как собственные данные отправки и получения, запрос на отправку, разрешение на отправку и т. Д., Также передаются в соответствии со стандартом для последовательного интерфейса. Centronics Это стандартный вариант эмуляции параллельного интерфейса. Centronics — это промышленный стандарт, который к тому времени стал общепринятым для параллельных интерфейсов.

Виртуальный COM-интерфейс, используемый в Microsoft Windows (например, доступный через HyperTerminal ), использует 3-проводный режим. Для использования IrDA через виртуальный COM-интерфейс в системах Microsoft Windows, начиная с Windows 2000, необходим IrCOMM2k .

IrOBEX

С IrOBEX (сокращенно OBEX для OB ject EX change) возможен независимый от платформы обмен различными объектами. Объектами являются, например, записи телефона, календаря и адреса, а также изображения, музыкальные файлы и многое другое. IrOBEX работает по классической модели клиент-сервер. Он содержит элементарное управление сеансом, а также методы «PUT» и «GET» для передачи данных. Таким образом, протокол OBEX удаленно сопоставим с протоколом передачи файлов . IrOBEX был заменен Bluetooth и представлен там как профиль OBEX. Согласно модели OSI , он принадлежит к сеансовому уровню (уровень 5) и поэтому прозрачен для фактического метода связи. Текущая версия IrOBEX — 1.5.

IrSimple / IrSimpleShot

IrSimple был представлен в 2005 году и представляет собой дополнительное ускорение известного стека протоколов IrDA. Был введен процесс ускоренного обнаружения. Кроме того, установка соединения и фактическая передача данных были дополнительно оптимизированы. IrSimple стандартизирован как двунаправленная и однонаправленная передача. Сферы применения — это, например, быстрая передача фотографий на устройство отображения, такое как телевизор. К устройствам с реализованным протоколом IrSimple относятся, например, камеры. Существуют также USB-адаптеры с поддержкой IrSimple со скоростью передачи данных до 16 Мбит / с (VFIR).

Инфракрасная мобильная связь ( IrMC 1.1) описывает и стандартизирует общий процесс синхронизации мобильных устройств, таких как сотовые телефоны, камеры или планшеты. Типичные данные сотового телефона, такие как адреса, номера телефонов, встречи или изображения, могут передаваться между устройствами разных производителей. Для этой цели он использует более глубокие сервисы, такие как IrOBEX или IrCOMM, и определяет, как они должны использоваться. Применение этого стандарта не ограничивается чисто инфракрасной связью, но также и различными другими путями передачи, такими как Bluetooth или USB .

Приложения

Потребительская зона

  • принтер
  • Камеры
  • Мобильные телефоны
  • Многофункциональные часы
  • КПК

Промышленность

  • Регистратор данных
  • Обслуживание бортовых компьютеров / промышленных ПК

Медицинские технологии

  • Телемедицинские устройства

Оборудование IrDA

Инфракрасные порты для ПК доступны с разными подключениями:

Последовательный интерфейс (RS-232)

Инфракрасные порты, подключенные к последовательному интерфейсу (RS-232) ПК, доступны только в режиме SIR из-за их максимальной скорости.

Инфракрасный порт материнской платы

Инфракрасные порты также могут быть подключены непосредственно к материнской плате ПК . BIOS , часто дает команду на набор микросхем использовать инфракрасный порт вместо порта последовательного интерфейса. Это означает, что возможно только SIR. Немногие материнские платы предлагают более высокие скорости.

Инфракрасные адаптеры для USB- подключения доступны со скоростями SIR, MIR, FIR и VFIR. Многие инфракрасные адаптеры FIR поддерживают только режимы SIR и FIR. Реже поддерживается режим МИР. Примерно с 2007 года рынок наводнили подделки, которые в лучшем случае способны передавать 115,2 кбит / с.

Большинство производителей чипсетов USB-to-IrDA также предлагают версию, которая поддерживает только SIR:

Наборы микросхем USB IrDA

ПроизводительНабор микросхемскоростьособенности
SigmaTelSTIr4200СЭР, МИР, РПИДоступны только драйверы Windows, больше не производятся
STIr4116СЭРДоступны драйверы для Mac OS, Linux и Windows.
STIr4210СЭР, МИР, РПИДоступны драйверы для Mac OS, Linux и Windows.
STIr4220SIR, MIR, FIR, VFIRДоступны драйверы для Mac OS, Linux и Windows.
KC TechnologyIRXpress KC82 C180СЭР, МИР, РПИДоступны только драйверы Windows, больше не производятся
MosChipMCS7784СЭРСовместимость с часами Polar Electro
MCS7780СЭР, МИР, РПИ
MCS7781СЭР, МИР, РПИ

Встроенные инфракрасные порты

Фиксированные инфракрасные порты в устройствах часто являются инфракрасными портами FIR, потому что, например, в ноутбуках они подключаются через собственный чип, который поддерживает более быструю передачу. Другие устройства со встроенным инфракрасным портом (например, сотовые телефоны или КПК ) также могут иметь встроенный инфракрасный порт SIR.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector