空調器在生產線裝配完成后，都要上檢測線檢測致冷、致熱功能的各項技術指標，這些主要的檢測項目有溫度、壓力、電耗等?？照{器在檢測線上是邊前進邊檢測，每一空調器在空運行、制冷、制熱一定時間后都要在設定的位置將運行的溫度、壓力、電耗等檢測數據以及空調器的產品序號在行進中通過無線通信" title="無線通信">無線通信方式傳送給數據管理主計算機。由于空調器的生產量很大、因而產生的數據量也很大，這就要求檢測線上的隨行自動檢測裝置能夠準確、快速、成功地實現與數據管理的計算機無線通信和交換數據。無線通信的好處是可以卻除設備對線纜和連接器的依賴，空調器自動檢測可連續進行，只要通信雙方都支持一定的協議，就能很快地建立通信鏈路，并實現數據交換。市場上60%的筆記本電腦都支持紅外傳輸，紅外接口也成為幾乎所有的掌上電腦的必配標準件。而現在生產的PC機主板上也大都預留了紅外線接口，只要選配合適的紅外收發模塊就能實現紅外無線數據通信，其成本甚至低于線纜通信。

實現無線數據通訊有多種方式，當前流行的主要是藍牙技術和紅外通信技術。而IrDA" title="IrDA">IrDA紅外通信是一種價格較低、適應性廣的短距離無線通訊技術。

1 IrDA及其通信協議

IrDA即紅外數據協會，全稱The Infrared Data Association，是1993年6月成立的一個國際性組織，專司制訂和推進能共同使用的低成本紅外數據互連標準，支持點對點的工作模式。由于標準的統一和應用的廣泛，更多的公司開始開發和生產IrDA模塊，技術的進步也使得IrDA模塊的集成越來越高，體積也越來越小。IrDA1.0可支持最高115.2kbps的通信速率，而IrDA1.1可以支持的通信速率達到4Mbps。

IrDA(紅外數據協會)的宗旨是制訂以合理的代價實現的標準和協議，以推動紅外通信技術的發展。

IrDA數據通信按發送速率分為三大類：SIR、MIR和FIR。串行紅外（SIR）的速率覆蓋了RS-232端口通常支持的速率（9600b/s～115.2kb/s）。MIR可支持0.576Mb/s和1.152Mb/s的速率；高速紅外（FIR）通常用于4Mb/s的速率，有時也可用于高于S1R的所有速率。

在IrDA中，物理層、鏈路接入協議（Irlan）和鏈路管理協議（IrLMP）是必需的三個協議層。除此之外，還有一些適用于特殊應用模式的可選層。

在基本的IrDA應用模式中，設備分為主設備和從設備。主設備用于探測它的可視范圍，尋找從設備，然后從那響應它的設備中選擇一個并試圖建立連接。在建立連接的過程中，兩個設備彼引協調，按照它們共同的最高通信能力確定最后的通信速率。以上的“尋找”和“協調”過程都是在9.6kb/s的波特下進行的。

IrDA數據通信工作在半雙工模式，因為在發射時，接收器會被發射的光芒所屏蔽。這樣，通信的兩個設備將通過快速轉和鏈路來模擬全雙工通信，并由主設備負責控制鏈路的時序。

IrDA協議按層安排，應用程序的數據逐層下傳，最終以光脈沖的形式發出。IrLAJ和lrLMP是協議中牧師層之外所需的兩個軟件層。在物理層上的第一層是鏈路接入協議（IrLAP），它是HDLC（高級數據鏈路控制）協議的改編，以適應紅外傳輸的要求。IrLAP層的工進行鏈路初始化、設備地址尋找和解決沖突、啟動連接、數據交換、斷開連接和鏈路關閉等。IrLAP用于指定紅外數據包的幀和字節結構，以及紅外通信的錯誤檢測方法。IrLAP之上的一層是鏈路管理協議，即IrLMP，主要用于管理IrLAP所提供的鏈路連接中的鏈路功能和應用程序以及評估設備上的服務，并管理如數據速率、BOF的數量（幀的開始）及連接換向時間等參數的協調，以及數據的糾錯傳輸等。

IrDA物理層協議提出了對工作距離、工作角度（視角）、光功率、數據速率不同品牌設備互聯時抗干擾能力的建議。當前紅外通訊距離最長為3米，接收角度為30度。

2 空調檢測線IrDA設計與實現

2.1 物理層協議的實現

IrDA物理層協議的設計保證了0～1米范圍內0°～15°的軸線偏離角的無錯通信。其中包括了調制、視角、光功率、數據速率和噪聲去除的規范，以保證檢測線上隨行數據采集" title="數據采集">數據采集裝置和固定數據管理計算機的設備之間的物理互連性。協議也考慮了周圍的光照或其他噪聲源的存在以及參與IR通信的一些檢測設備間的干擾。協議要求合理選擇發射器的光強度和接收器的靈敏度，以保證鏈路能在0～1米的距離內工作。

圖1給出了IrDA物理層的方框圖。數據速率小于4Mb/s時，使用RZI（歸零反轉）調制，最大脈沖寬度是位周期的3/16；而在4Mb/s的數據速率時，使用4PPM（脈沖位置）調制。IrDA要求的RZI（反相歸零）調制的編碼效果如圖2中的IR幀數據所示。4PPM調制如圖3所示。兩個數據位組合在一起可組成一個500ns的“數據碼元組”。這一碼元組可分為四個125ns的時隙。并可根據碼元組的狀態在不同的時隙放置單脈沖。解調器在將輸入位流的相位鎖定后，即可根據脈沖在500ns周期中的位置來解出數據。這一方案需要的編碼/解碼器可以集成在1/0芯片中，也可作為一個獨立元件。空調器檢測線采用安捷倫紅外通信器件，此產品在耗電、體積、和價格方面都有很大優勢，在小型移動電話、傳呼機，筆記本電腦、臺式PC機、視窗CE掌上產品、個人數字助理（PDA）和數字影象產品中廣泛采用。

2.2 硬件電路的設計

空調器檢測線隨行數據采集裝置的核心MCU可選用ATMEL公司的RISC單片機90S2313，它的串口能夠支持與IrDA兼容的LED收發器，并且可以直接與之相連。

紅外收發器選用AGILENT公司的HDSL-3201和HDSL-3600。2.5毫米高的HDSL-3201的代電電壓范圍為2.7V到3.6V，但LED驅動電流應從內部補償恒定32mA，以保證符合IrDAr DATA1.2(低功耗" title="低功耗">低功耗)物理層協議指標的要求。該產品的傳輸距離一般為30厘米，可支持9.6kb/s～115.2kb/s的數據傳輸速率。4毫米高的HDSL-3600的典型鏈路傳輸距離可大于1.5米，通過管腳FIP-SEL能選擇可以接收的數據速率。當FIR-SEL設為低電平時，最高速率為115.2kb/s；設為高電平時，最高速率可達4Mb/s。同時，還有兩個管腳MDO和MD1用來選擇發光功率。用戶可以根據自己的需要來設定，以達到在短距離通信情況下省電的目的。圖4給出了HSDL-3600的管腳說明及典型外圍電路。

2.3 IrDA紅外通信的數據流

空調器檢測裝置工作在SIR模式下，所有在TXD/RXD管腳和90S2313的UART之間傳送的串行數據都是根據SIR IrDA標準來調制/解調。邏輯0由一個3/16位寬或1.6μs寬的光脈沖代表（1.6μs是最高位速率115.2kbps的位寬的3/16）。0位的開始對應脈沖的上升沿。邏輯1由無光脈沖代表。字節首先從LSB開始發送。每幀由起始位、8位數據、停止位組成，無奇偶校驗。

由于空調器檢測裝置的通信數據量不大，因此，采用SIR模式即可滿足要求。而在FIR模式下，通信過程就復雜多了，所有在TXD/RXD管腳和微處理器的HSSP（高速串行/并行）接口之間傳送的串行數據都是根據4PPM IrDA標準來調制/解制的。編碼時，把一個字節分為四個單獨的碼元組（2位一對），最低的碼元組首先傳送，但每個碼元組不重新排序。這樣，一個字節就被分成了四個“片”（每片500ns），每個“片”分為四個時隙（每個時隙125ns）。

可用微處理器中的高速串行/并行（HSSP）接口來實現特殊的4Mb/s協議。其串行幀格式為：

引導標志用來接收同步。接收開始時，使用串行移位寄存器從RxD2管腳接收四個4PPM片，然后一次鎖存并解碼這些片。如果這些片不能解碼為正確的引導標志，則時隙計數將延遲1，并重復以上過程，直到辨認出引志標志并使標志時隙計數器同步為止。引導標志最少重復16次。由于空閑時（無發送數據）的不斷重復，因此在16個引導標志傳送完成后的任何時候都可能收到起始標志。

當接收到8片長的起始標志后，系統將它與標準編碼進行比較。如果起始標志的任一部分和標準編碼不一樣，則告知一個幀錯誤，并且再一次開始尋找幀引導標志。一旦正確的起始標志被驗證，接下來的每組4片就被解碼為一個數據字節，并放入5字節的臨時FIFO寄存器中。當臨時FIFO被填滿后，數據值便被一個接一個地推入到接收FIFO。

一幀數據的第一個字節是8位的地址區，它是在一對多通信時用來指定接收器的。地址區最多能容納255個獨立地址（00000000～11111110）。11111111為通用地址，用于對所有站廣播信息。接收地址匹配可以激活或禁止。如果接收地址匹配激活，收到的地址將和地址匹配值比較，如果兩個值相等或輸入地址是通用地址，所有的數據字節（包括地址字節）都將存儲在接收F1FO中。如果不相符，任何數據都不能存儲到51接收FIFO，這樣，系統將忽略幀的余下部分，并開始尋找下一個引導標志。

一禎的第二個數據字節可能包括一個由用戶定義的8位可選控制區，它必須由軟件解碼，因為在HSSP中它被視為普通的數據。一禎可以包含不大于2047字節的任何多個8位數據（包括地址數據字節的能力）。其數據長度不超過CRC校驗能檢測傳輸中所有錯誤時的最大數據量。

3 前景與展望

隨著紅外通信技術的發展，其通信速率也將不斷提高，今年IrDA將推出16Mbps的甚高速紅外（VFIR）標準。IrDA紅外通信的作用距離也將從1米擴展到幾十米。近兩年興起的藍牙無線通信技術具有距離離遠、無角度限制等優點，但數據速率較低且成本高，誤碼率和保密性也不如紅外通信，因此藍芽無線通信技術還未達到完全替代紅外通信的程度。

對于空調器隨行檢測數據采集這樣的小型設備，IrDA紅外通信確為一種可靠、方便、快捷的與主計算機交換數據的低成本方案。