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基于stm8L单片机的IrDA红外数据通讯实验
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发表于Wed May 17 10:39:42 CST 2017   |  只看该作者 1# 电梯直达

基于stm8L单片机的IrDA红外数据通讯实验

 作者 立创赵工 

1、作品简介

       最近发现立创商城上有个IrDA收发器出现!玩够了常见的WIFI、蓝牙、GPRS2.4G nRF24L01电子器件和模块,笔者对IrDA还是没用过,决定尝尝鲜咯!因此,做了下面这个IrDA红外数据通讯实验。

    实验板外形图:

 

    PS: 这个实验板,因为电路较简单,笔者采用的是立创商城上,下单即可免费拿的“STM8L051+LT8920+ME6209的评估板模块(PCB空板)”进行改装的,该板的商品编号是:C94731 

    什么是IrDA? 顺此,先给大家简单介绍一下:

IrDA是红外数据组织(Infrared Data Association)的简称,目前广泛采用的IrDA红外连接技术就是由该组织提出的.到目前为止,全球采用IrDA技术的设备超过了5000万部。 IrDA已经制订出物理介质和协议层规格,以及2个支持IrDA标准的设备可以相互监测对方并交换数据。 初始的IrDA1.0标准制订了一个串行,半双工的同步系统,传输速率为2400bps115200bps,传输范围1 m,传输半角度为15度到30度。最近IrDA扩展了其物理层规格使数据传输率提升到4Mbps

    IrDA数据协议由物理层,链路接入层和链路管理层三个基本层协议组成,另外,为满足各层上的应用的需要,IrDA栈支持IrLAP, IrLMP, IrIAS, IrIAP, IrLPT, IrCOMM,IrOBEXIrLAN等。

    需要特别指出的是:本实验只是IrDA物理层的通讯实验。

2、作品亮点


    ① 所选用的IrDA收发器TFBS4711是一个小体积的红外收发模组,尺寸6x3x1.9mm

    ② 符合IrPHY1.2 标准,IrFM快速链接需求。

    ③ 通信速率:115.2kbs (SIR),支持双向、全半工的通讯链接。

    ④ 可实现的直线通讯距离:~1米。

    ⑤ 使用内置支持IrDA底层信号编码和解码的低功耗单片机STM8L051F3P6做主控。

    ⑥ IrDA模组耗电量极小,关断电流只有大概10nA

    ⑦ 采用最常用的MicroUSB插座作为电源输入接口。

     本实验所用的IrDA通信具有功耗低、链接时间短、通信安全、无电磁干扰等优点!

3、硬件原理图描述

    首先,我们先来这个实验电路的构架图:

    其中,单片机驱动部分的原理图,可为多个部分,下面逐个介绍:

    第一部分: 单片机主控部分

    备注说明: 上图采用ST公司的低功耗单片机STM8L051F3P6进行设计,该单片机的PC5PC6分别链接到IrDA收发器TFBS4711TXRX端口,而单片机的PB4用来控制TFBS4711的电源使能端,当PB4=0的时候,IrDA收发器才可正常工作,反之PB4=1,那么IrDA收发器关断,此时的耗电量极少噢!D1D2是工作状态指示灯,分别连接到PC0PC1

    第二部分:单片机外围部分

    备注说明: 如上图所示,P2SWIM接口,单片机STM8L051F3P6的程序,可通过ST-LINK/V2 开发工具对该芯片下载或仿真。而S1~S4是轻触按键,本实验电路,只焊接安装了S4按键,因为其它按键用不到。

    第三部分:系统的供电电源部分

    备注说明: 如上图所示,F1是可恢复保险丝(0.2A), U33.3VLDOD3是电源指示灯。

第四部分:IrDA模组TFBS4711的相关简介

TFBS4711是一个小体积的红外收发模组,它支持半双工的IrDA红外通信,传输速率可达115 .2kbit/s(SIR). 模组内部包含了一个PIN类型的光电二极管、一个红外发射管(IRED)和一个低功耗的CMOS控制芯片。它是为低功耗的IRDA标准而设计,直线通信高达至1。支持低功耗模式,当SD引脚有效的时候,这个模组的电流消化才10nA左右。相比一般的无线电传输(蓝牙、WIFI2.4G nRF24系列等等),红外传输具有无电磁干扰、通信距离短但安全性高、使用简单的特点,比如STM8或者STM32一般都集成了IrDA的硬件支持单元,结合使用TFBS4711即可快速建立起一个基于光技术的“无线”数据通信系统。

 4、材料清单(BOM列表)

    以下是这个电子制作的BOM列表,器件全部采购来自立创商城http://www.szlcsc.com,PCB板的制造在深圳嘉立创完成。

5、软件部分的描述

    本实验的主控单片机stm8L051F3P6 使用IAR公司的编译器进行软件开发,结合ST官方网站可下载的stm8L函数驱动库,进行coding。软件实现的主要功能是,按键S4触发后,两块同样配置和固件的PCBA板之间进行数据信息的交换,驱动LED等等。如下是实验代码的关键片段:


     6-1、单片机stm8L051F3P6IrDA 初始化片段

      6-2、主控程序片段


PS 该实验的完整软件、工程源码在这里,点击下载:TFBS4711的IrDA测试工程源码.rar 



6、现场试验&视频

    具体的实验视频链接如下:

      http://v.youku.com/v_show/id_XMjc2NzUxNDQwMA==.html


       

      

    

7、总结

      通过以上相关实验介绍,特别是视频方面的功能演示,相信大家对IrDA有了一定的了解。相比一般的无线电传输(蓝牙、WIFI、2.4G nRF24系列等等),红外传输具有无电磁干扰、通信距离短但安全性高、使用简单的特点,STM8或者STM32一般都集成了IrDA的硬件支持单元,操作IrDA就像操作串口一样简单!结合使用IrDA器件TFBS4711即可快速建立起一个基于光技术的“无线”数据通信系统。后续,我们将通过光纤的引入,进一步来介绍TFBS4711的高级应用,比如可隔离数万伏高电压的远距离数据通信或完整的IrDA协议栈功能应用等等。。。

  该帖子已被立创快报于Fri May 19 12:02:32 CST 2017编辑过
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立创商城赵...
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发表于Thu May 18 11:20:19 CST 2017   |  只看该作者 2#

今天,大致又看了一下stm8L051的手册,发现ST芯片的功能还是挺多,比如除了对 IrDA的编解码支持,它还支持对普通红外遥控(器)那种编码格式和相关硬件的支持:

 点击查看大图


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发表于Thu May 18 11:25:53 CST 2017   |  只看该作者 3#

实际应用中,如果单独设计这个IrDA的模组,建议的电路图和BOM如下:

 


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发表于Thu May 18 11:39:14 CST 2017   |  只看该作者 4#

读者思考一下,为何单片机的TXD引脚(波特率: 115200bps )输出的是这个波形? 

 

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发表于Thu May 18 11:45:13 CST 2017   |  只看该作者 5#

相应的,IrDA器件TFBS4711在收到串口的IrDA编码数据后,它的RXD引脚输出的实际波形如下:

 


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xcl123
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发表于Thu Oct 12 10:09:09 CST 2017   |  只看该作者 6#
赵工,这个可以用串口进行数据透传吗?
立创商城赵...
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发表于Thu Oct 12 11:02:48 CST 2017   |  只看该作者 7#
xcl123 发表于 Thu Oct 12 10:09:09 CST 2017  6# 赵工,这个可以用串口进行数据透传吗?

完全可以!  MCU1串口的输出 = MCU2串口的输入。

但使用这个IrDA器件,需要该单片机内部硬件支持IrDA的编码或解码, 还好ST的单片机比如 stm8或stm32 绝大部分都是支持的。

使用该功能,单片机只需初始化,使能一下IrDA的编码或解码即可,随后的“无线传输“ 跟一般的串口操作一模一样。


使用这个器件,比使用红外遥控器那种3个脚的接收器,简单的多了。

传统使用遥控器那种,单片机还要解码或编码(载波+数据,进行联合调制),代码量还挺多,一般的初学者未必能写出来或写好。


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遇见好时光
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发表于Wed Oct 25 10:39:46 CST 2017   |  只看该作者 8#

5V系统中对于这个模块有什么要注意的。

立创商城赵...
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发表于Wed Oct 25 11:56:12 CST 2017   |  只看该作者 9#
遇见好时光 发表于 Wed Oct 25 10:39:46 CST 2017  8# 5V系统中对于这个模块有什么要注意的。

对于5V:

VCC2 这个引脚不能直接接较高电压,比如5V。如果接5V需要串联一个电阻,确保Ired <= 85mA(建议用半,即85/2mA即可)

VCC1 这个是输入给芯片用的,可直接接入5V,但TXD和RXD跟外部的3.3V设备接口对接,要注意电平兼容或转换问题。
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yesterdat
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发表于Sun Dec 03 15:41:24 CST 2017   |  只看该作者 10#

楼主辛苦了!

请问下这个红外收发器,传输距离可以有多远呀,6米能做到么?谢谢!

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