Оптический интерфейс IrDA

January 11, 2011 by admin Комментировать »

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).

Таблица 2.1

Selected Clock Rate (bps)

A2

A1

AO

Crystal Freq. Division

115200

0

0

0

Divided by 2

57600

0

0

1

Divided by 4

19200

0

1

0

Divided by 12

9600

0

1

1

Divided by 24

38400

1

0

0

Divided by 6

4800

1

0

1

Divided by 48

2400

1

1

0

Divided by 96

TEST PURPOSE

1

1

1

No division

а)

б)

Рис. 2.8. Схемы включения HSDL-7001

Аналогичные по функциональному назначению микросхемы изготавливаются фирмами TEMIC TELEFUNKEN и Texas Instruments. Микросхема TOIM3000 (рис. 2.9) предназначена для подключения к UART, а микросхема TOIM3232 (рис. 2.10) – к RS-232 (персональному компьютеру).

Рис. 2.9.. Схема включения T0IM3000

 

Рис. 2.10. Схема включения T0IM3232

Микросхема TOIM3232 поддерживает большее число частот бод- генератора (см. табл. 2.2).

Таблица 2.2

вз

В2

В1

во

Second

Baud

 

 

 

 

 

Rate

0

0

0

0

0

115.2 Ь

0

0

0

1

1

57.6 k

0

0

1

0

2

38.4 k

0

0

1

1

3

19.2 k

0

1

0

0

4

14.4 k

0

1

0

1

5

12.8k

0

1

1

0

6

9.6k

0

1

1

1

7

7.2 k

1

0

0

0

8

4.8 k

1

0

0

1

9

3.6 k

1

0

1

0

А

2.4 k

1

0

1

1

В

1,8 k

1

1

0

0

С

1.2 k

В качестве инфракрасного приемопередающего модуля могут также использоваться следующие изделия разных фирм: HSDL-1000 (Hewlett- Packard), HSDL-1001 (Agilent Technologies) и TFDS3000, TFDU4100, TFDS4500, TFDT4500 (TEMIC TELEFUNKEN microelectronic). На рис. 2.11 изображен внешний вид модуля TFDT4500 и приведена его функциональная схема. Эти модули предназначены для решения однотипных задач, обладают сходными характеристиками и функциональными особенностями.

Интерфейсы с оптическим каналом также широко применяются при передаче данных по волоконно-оптическим кабелям. Некоторые особенности построения и средства реализации таких интерфейсов рассматриваются в главе 5.

Рис. 2.11. Внешний вид модуля TFDT4500 и его функциональная схема

1 комментарий

  1. Роман says:

    Добрый день!

    Судя по схемам TOIM3000 может сразу подключаться к RS232, а TOIM3232 работает с UART и требует преобразователя уровня для RS232.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты