1、nIrDA概述概述nIrDA通信原理通信原理nIrDA協議協議nIrDA應用應用本章內容 紅外線是指波長超過紅色可見光的電磁波，IrDA（紅外通訊）顧名思義就是通過紅外線進行數據傳輸的無線技術，利用紅外線技術電腦間或其它相關設備可以進行無線數據交換。 在電腦技術發展早期，數據都是通過線纜傳輸的，線纜傳輸連線麻煩，需要特制接口，頗為不便。于是后來就有了紅外、藍牙、802.11等無線數據傳輸技術。在紅外通訊技術發展早期，存在好幾個紅外通訊標準，不同標準之間的紅外設備不能進行紅外通訊。為了使各種紅外設備能夠互聯互通，1993年，由二十多個大廠商發起成立了紅外數據協會（IrDA），統一了紅外通訊的標準

2、，這就是目前被廣泛使用的IrDA紅外數據通訊協議及規范。 IrDA概述 紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案，主要應用于近距離的無線數據傳輸，也有用于近距離無線網絡接入。它的發展是從早期的IRDA規范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。 1993年起，由HP、COMPAQ、INTEL等多家公司發起成立了紅外數據協會(Infrared Data Association,簡稱IRDA)，建立了統一的紅外數據通信標準。一年以后，第一個IRDA的

3、紅外數據通訊標準IrDA1.0發布，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。通過對串行數據脈沖和光信號脈沖編解碼實現紅外數據傳輸。IrDA1.0的最高通訊速率只有115.2Kbps，適應于串行端口的速率。 IrDA發展史 到1996年，該協會發布了IrDA1.1標準，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，這個標準是目前運用得最普遍的標準，我們在采購紅外產品時也應注意這標準的產品。繼IRDA1.1之后，IRDA又發布了通訊速率高達16Mbps的VFIR技術(

4、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，而不僅是數據線纜的替代。紅外線的傳輸距離為1100CM，傳輸方向的定向角30度，點對點直線數據傳輸。 對于每一步的發展，都為數據的傳輸帶來了更大的進步，或者是其應用更加的易于掌握，而紅外線通信技術的發展，也使得她能夠運用到很多的設備中去，雖然，在這以后還出現了許多的其他的類型的數據傳輸技術，但是隨著紅外線技術的不斷提高，其使用度在日常生活中還是占據了很大的比例。IrDA發展史 紅外通訊技術適合于低成本、跨平臺、點對點高速數據連接，尤其是嵌入式系統。其主要應用：設備互聯、信息網關。設備互聯后可完成不

5、同設備內文件與信息的交換。信息網關負責連接信息終端和互聯網。紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持其特點主要有： 通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發。 主要是用來取代點對點的線纜連接。 新的通訊標準兼容早期的通訊標準。 小角度（30度錐角以內），短距離，點對點直線數據傳輸，保密性強。IrDA的特點 傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經發 布。 不透光材料的阻隔性，可分隔性，限定物理使用性，方便集群使用：紅外線 技術是限定使用空間的。在紅外不傳輸的過程中，遇到不透光的材料，如墻

6、面。它就會反射，這一特點，確定了每套設備之間，可以在不同的物理空間 里使用。無頻道資源占用性，安全特性高：紅外線利用光傳輸數據的這一特點確定了它不存 在無線頻道資源的占用性，且安全性特別高。在限定的空間內使用進行竊聽數據 可不是一件容易的事。優秀的互換性，通用性。因為采用了光傳輸，且限定物理使用空間。紅外線 發射和接收設備在同一頻率的條件下，可以相互使用。無有害輻射，綠色產品特性：科學實驗證明，紅外線是一種對人體有益的光 譜，所以紅外線產品是一種真正的紅色產品。 此外，紅外線通信還有抗干擾性強，系統安裝簡單，易于管理等優點。IrDA的特點紅外數據通訊技術的缺點 ：（1）受視距影響其傳輸距離短；

7、（2）要求通信設備的位置固定；（3）其點對點的傳輸連接，無法靈活地組成網絡等。（4）對于每一項技術，他都具有自身的或者說受外在的一些影響，會有一些不足之處，但是，我們看到更多是它的優點，掌握他的優缺點，充分去利用，揚長避短。IrDA的特點 紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調

8、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號進行調制與解調，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調制解調器。紅外線通信技術原理 IrDA1.0標準簡稱SIR(Serial Infrared，串行紅外協議)，它是基于HP-SIR開發出來的一種異步的、半雙工的紅外通信方式，它以系統的異步通信收發器(Universal Asynchronous ReceiverTransmitter，UART)為依托，通過對串行數據脈沖的波形壓縮和對所接收的光信號電脈沖的波形擴展這一編解碼過程(316 EnDec)實現紅外數據傳輸。SIR的最高數據速率只有115.2kbp

9、s。在1996年，發布了IrDA1.1協議，簡稱FIR(Fast Infrared，快速紅外協議)，采用4PPM(Pulse Position Modulation，脈沖相位調制)編譯碼機制，最高數據傳輸速率可達到4Mbps，同時在低速時保留1.0標準的規定。之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的VFIR(Very Fast Infrared)技術，并將其作為補充納入IrDA1.1標準之中。紅外線通信技術標準 IrDA標準都包括三個基本的規范和協議：紅外物理層連接規范IrPHY(Infrared PhysicalLayer Link Specification)、紅外連接訪問協議I

10、rLAP(Infrared Link Access Protoco1)和紅外連接管理協議IrLMP(Infrared Link Management Protoco1)。IrPHY規范制訂了紅外通信硬件設計上的目標和要求；IrLAP和IrLMP為兩個軟件層，負責對連接進行設置、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還陸續發布了一些更高級別的紅外協議，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P和IrBus等（見下圖）。紅外線通信技術標準紅外線通信技術標準IrBus紅外線通信協議層圖： 下面將從協議架構、基帶與射頻、應用協

11、議進一步介紹紅外線通信技術。IrDA協議 IrDA協議堆 IrDA的協議堆可以劃分成兩部分：核心協議和可選協議。 IrDA的核心協議包括：物理層協議、鏈路接入協議、鏈路管理協議和服務發現協議。核心協議完成對物理傳輸媒介的監測與控制，發現設備，可靠的數據鏈路的建立與維持，高層數據包的適配，不同協議數據的復用與流量控制。 IrDA的可選協議包括：提供虛擬串口通信，支持OBEX協議，支持話音數據流和呼叫控制等。 IrDA協議（1）核心協議的實現方式： IrDA的IrLMP負責數據的復用和高級別的業務發現。IrLAP建立可靠的數據鏈路，有差錯監測、數據重傳和低級別流控；（2）IrDA中設備發現和服務發

12、現的協議為ITLAP和IrLMP，IrLMP中的信息接入服務（IAS）提供了本設備所支持的服務類型的信息。（3）話音通信的處理方式： IrDA中，話音數據流和呼叫控制信令都承載于TinyTP協議上，話音數據流的處理開銷比藍牙大。藍牙的TCS-BIN協議，基于ITU-T Q.931標準，IrDA和藍牙的AT-Commands都基于ITU-T V.25和GSM07.07協議。（4）通信的處理方式:IrDA的數據通信主要建立在OBEX的基礎上，立足于各種數據對象的高速交換與處理，提供了眾多的數據對象格式和靈活的操作方式。IrDA提供了虛擬串口和并口，供應用程序選擇使用。IrDA協議 當 IrDA被建

13、立時,它為自己設置下列目標：建立可互操作的，廉價的紅外線資料互連標準能維持無連接的， 定向無線電傳送的使用者模型，能適應活動的寬帶的的要連接到外圍設備和主機的應用。IrDA選擇短射程的、無連接的、點對點定向的紅外線通信模型有兩主要的原因。第一,它初始的目標市場為支持IrDA的設備將是可移動的第二, IrDA選擇這個通信模型因為它最低的價格。IrDA建立連接通信分四個階段。IrDA建立連接的過程1. 設備發現和地址解析發現過程是IrDA 設備查明在通訊范圍是否有其它設備的過程。 在此情況下，發現范圍內所有設備的地址，也就是IrLAP操控的設備序號， 也有的是由IrLMP層指定的。哪個設備的發現程

14、序占有時間槽， 那個設備就控制發現過程。當范圍內有多個設備時，這種分槽的辦法減少了沖突的可能性。在等待560ms后（普通斷開方式規則），初始設備在每個時間槽的頭部開始發現過程， 并廣播幀標記。當聽到初始發現槽時， 設備將隨機選擇一個響應。當設備接收到它選擇槽的幀標記時，傳送一個發現響應幀。 在發現過程中所有的幀都采用HDLC的無編號的交換標識（XID）類型。如果參加發現過程的設備有重復的地址，那就需啟動地址解析過程。 地址解析過程與發現過程相似，它用探測地址沖突來啟動過程，僅解析有沖突的地址。 初始設備向沖突的地址傳送地址解析XID命令，這個地址的設備選擇另一個隨機地址和槽響應。 初始這像以前

15、一樣傳送槽標記，而原先地址沖突的設備選擇恰當的槽響應。 一旦過程結束，每個設備將有唯一地址。如果仍有沖突，此過程反復進行。IrDA建立連接的過程2. 鏈接建立一旦發現和地址解析過程完成后，應用層可以決定它希望連接到哪一個被發現的設備。 應用層將發一個連接請求，它最終選擇調用適當的IrLAP服務原語。 IrLAP層連接遠程設備是采用發送帶輪換查詢位（poll bit）的設置正常響應模式（SNRM）的命令幀。 假設遠程的設備能接受連接，它將發送一個帶中止位的無編號應答響應幀， 指示連接已經被接受。在正常環境下，啟動連接的設備（發送SNRM）是主設備，其它設備是從設備。IrDA建立連接的過程3. 信

16、息交換和鏈接復位信息交換過程的操作實在主從模式下進行的，就是主設備控制從設備的訪問。 主設備發出命令幀，從設備響應。為了保證在同一時間里只有一個設備能傳送幀， 一個傳送許可令牌在主、從設備間交換。一個傳送許可令牌在主、從設備間交換。 主設備通過發送帶輪換查詢位的控制幀傳遞一個傳送許可令牌給從設備， 從設備通過帶結束位的響應幀返回令牌。傳送數據時，從設備保留令牌， 一旦數據傳輸結束或達到最長轉換時間，它必須將令牌返回主設備。 當然，主設備也受最長傳送時間的限制，但沒有數據傳送時，主設備允許保留令牌。IrDA建立連接的過程IrDA建立連接的過程4. 鏈接終止 一旦數據傳輸完，主、從設備之一將斷開鏈

17、接。如果主設備希望斷開鏈接，它將發送帶輪詢位的斷開命令給從設備。從設備返回帶終止位的未編號確認幀應答。 兩個設備將都處于正常斷開模式，采用其參數（9600bps）。一旦兩個設備處于正常中斷模式，傳輸媒介對于任何設備都是空閑的，都可以開始設備發現，地址解析，連接建立過程。IrLAP協議分析IrDA提供的服務分為兩大類，即面向連接的服務和無連接的服務。具體分為4種：Request 由上層協議送達，用來激活服務Indication 用于將服務初始化請求通知上層應用Response 上層協議用于接受服務請求Confirm IrLAP層報告服務結果 IrDA基帶與射頻 IrDA基帶與射頻表 從技術的角度

18、看， IrDA的應用有基于OBEX的對象交換的應用、基于IrLAN的局域網的應用和基于IrMC的移動通信的應用三種。 IrDA把數據對象的交換做為基本的功能，以OBEX協議作為高層的基礎協議，應用主要有：文件傳送（File Transfer）、對象推送（Object Push）和同步（Synchronisation）等。對象的類型有：vCard、vMessage、vNotes和vCalendar等。IrDA中、短距離通信和窄的信號角度提供了簡單的安全性，無需復雜的設備搜索程序，由于受紅外線的限制，同步時設備的位置固定，通信鏈路上不能有任何障礙物，只能是點到點的通信。應用協議 計算機網絡通信方面

19、，IrDA用做LAN接入點時， IrDA受限于視距傳輸和最大1m的傳輸距離，但是IrDA在近距離時的傳輸速率比藍牙高，適合于極短距離和高速LAN連接的應用場合。在撥號網絡的應用中， IrDA是基于IrCOMM，撥號網絡是IrDA的典型應用之一，它要求數據終端和調制解調器的距離小于1m，而且必須有視距信號。應用協議 通過對紅外線得了解和學習，從所有資料中可以看到，紅外線通信技術的發展，也走過了一段很長的道路，但是它更是順應這個計算機時代的一項技術產物，隨著計算機技術的不斷發展，新型的紅外線技術也在日益更新當中，而且紅外線技術的發展，使得他的應用途徑，不再只是局限在通信方面，而是擴展到生活中的許多

20、方面。而紅外線通信技術的開發，為數據的無線傳輸帶來了一個亮點，大大的方便了通信技術，雖然在過去的一段時間里，該技術的使用中還存在了一些問題，但是阻擋不了它給人們帶來的利處，而卻我們也相信，隨著技術的不斷發展和提高，技術中的不足之處將會被最大化的化解掉，朝著人們期望的方向更進，而未來的紅外線技術將會的到更為廣泛的應用的。應用協議紅外線（IrDA）是普及度最高的無線產品，很多數碼產品都將IrDA做為標配，而在IrDA相關產品中，主要可分為兩類：一為為各種不具備IrDA功能的電腦提供IrDA功能的獨立紅外適配器，一為各類電腦、數碼設備中集成的紅外適配器。 IrDA應用IrDA應用紅外適配器產品IrD

21、A功能是筆記本電腦等設備的標配，但對于如臺式電腦、掌上電腦等本身不具備有紅外適配器（紅外收發器）功能的產品來說，要使其也具有紅外通訊能力，便需要配備一個紅外適配器。國內常見的紅外適配器主要有水木行、BAFO等品牌的產品。目前可讓臺式電腦實現紅外通訊的技術有： 串口紅外適配器。通過串口（RS-232）轉紅外，串口是電腦上最常見的接口，從臺式機到筆記本電腦幾乎都是標配。首先通過驅動程序將串口轉變為IrDA紅外數據的收發接口，然后通過硬件對串口數據進行譯碼并對紅外光信號進行接收和解碼來實現IrDA紅外通訊。最大速度只能達到115.2Kbps。 IrDA應用SMH-IR220串口紅外適配器串口紅外適配

22、器 SMH-IR220串口紅外適配器（點擊看大圖）IrDA應用USB接口紅外適配器。通過USB口轉紅外，如果你的電腦USB端口有限，那么買一個USB集線器即可。許多USB紅外適配器的有效范圍可以達到1.5-2.5米，由于紅外線波長較短，很容易受到障礙物的干擾，因此近距離不僅可以避免傳輸過程被意外打斷，也可以避免距離過長帶來的信號衰減，與手機、PDA等進行傳輸時最佳工作距離還是在離紅外適配器1050cm的范圍內。 IrDA應用IrDA應用 主板接口紅外適配器。 IR210主板紅外適配器利用電腦主板已集成的紅外解碼譯碼功能，外接一個紅外光電轉換裝置來實現。在安裝過程中需打開電腦機箱去連接主板上的紅

23、外插針，并對主板的BIOS進行修改，所以需要用戶有一定的電腦硬件和BIOS設置的基礎知識。IrDA應用水木行SMH-IR210主板紅外接口適配器用于連接電腦主板上的紅外插針，是最具性價比的臺式電腦IrDA紅外通訊解決方案。支持SIR協議，可以與所有具備IrDA紅外通訊功能的設備進行無線通訊，最高速度115.2Kbps。配備信號放大和抗干擾電路，抗干擾能力強，可以確保各種環境下穩定的紅外數據通訊。通訊距離可達一米以上，有通訊指示燈，通訊情況一目了然。 IrDA應用紅外筆記本電腦紅外筆記本電腦 IrDA功能是筆記本電腦的標準配置，雖然以迅馳為代表的WLAN功能正在興起，但幾乎90%的筆記本電腦上都有紅外適配器窗口，要找沒有IrDA功能的筆記本電腦則比找具備IrDA的更難。早期筆記本電腦的IrDA都是SIR（115.2 Kbps）的，目前主流筆記本的IrDA接口都是FIR（4Mb/s）的，其性能已基本能滿足個人小容量數據傳輸的需求。IrDA應用紅外手機紅外手機 隨著手機向智能化、MP3化、游戲化、拍照化等方向不斷拓展，它的可玩性程度不斷提高，手機與電腦傳輸資料的工具也越