电子信息技术进展--通信协议类.docx

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1、中南大学电子信息技术进展课程报告 指导老师： 丁家峰 课题名称： 通信接口电信1005班 艾 娟 1404100718 电信1005班 郭 阳 1404100721 电信1005班 张景迪 1404100513 电信1004班 崔 彬 1404100507电信1005班 杨素利 1404100709电信1005班 何艳红 1404100728序言通信接口（communication interface ）是指中央处理器和标准通信子系统之间的接口。 如：RS232接口。RS232接口就是串口，电脑机箱后方的9芯插座，旁边一般有 |O|O| 样标识。一般机箱有两个，新机箱有可能只有一个。笔记本电脑

2、有可能没有。 有很多工业仪器将它作为标准通信端口。通信的内容与格式一般附在仪器的用户说明书中。 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同 的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设

3、备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信 号的电平加以规定。以往，PC与智能设备通讯多借助RS232、RS485、以太网等方式，主要取决于设备的接口规范。但RS232、RS485只能代表通讯的物理介质层和链路层，如果要实现数据的双向访问，就必须自己编写通讯应用程序，但这种程序多数都不能符合ISO/OSI的规范，只能实现较单一的功能，适用于单一设备类型，程序不具备通用性。在RS232或RS485设备联成的设备网中，如果设备数量超过2台，就必须使用RS485做通讯介质，R

4、S485网的设备间要想互通信息只有通过“主（Master）”设备中转才能实现，这个主设备通常是PC，而这种设备网中只允许存在一个主设备，其余全部是从（Slave）设备。而现场总线技术是以ISO/OSI模型为基础的，具有完整的软件支持系统，能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题.。本文主要介绍了通信接口的设备有RS-232接口（串口UART）、USB接口（通用串行总线接口）、IrDA（Infra Red Data Association红外线接口）、SPI（串行外围设备接口）、I2C、CAN总线接口、蓝牙接口（Bluetooth）、WiFi、Ethernet（以太网接口）、IEEE1394接

5、口和通用可编程接口GPIO。通过简要介绍这些接口设备的基本概念、特点和应用，体现各接口在计算机领域的应用和发展。目录序言1目录2第一章 RS-232接口（串口UART）101.1 RS232接口定义及引脚介绍101.2 RS232工作原理121.3 RS232接口设置131.4 RS232的缺点15第二章 USB接口（通用串行总线接口）152.1 USB接口定义152.2 发展历程162.3 接口引脚介绍172.4 USB种类182.5 USB优点20第三章 IrDA(红外线接口）203.1 IrDA接口定义203.2 IrDA协议分析213.3 IrDA建立连接的过程223.4 IrLAP协

6、议分析243.5 红外通讯电路标准方案24第四章 SPI（串行外围设备接口）254.1 SPI接口的定义254.2 SPI简介264.3 SPI的特点264.4 SPI的通信原理274.5 原理图294.6 工作模式294.7 例子30第五章 I2C、CAN总线接口315.1 I2C的作用315.2 I2C总线特点315.3 I2C总线工作原理总线的构成及信号类型325.4 I2C总线操作335.5 USB2 I2C功能特点345.6 CAN简介355.7 CAN的基本概念355.8 CAN的优势355.9 特点365.10 数据错误检测385.11 CAN错误处理39第六章 蓝牙接口（Blu

7、etooth）、WiFi426.1 蓝牙的诞生426.2 蓝牙通信技术特点436.3 蓝牙技术协议446.4Wi-Fi简介466.5 Wi-Fi定义466.6 Wi-Fi模块476.7 Wi-Fi特性48第七章 Ethernet（以太网接口）537.1 MII接口分析537.2 RMII接口分析637.3 SMII接口分析667.4 GMII 接口分析687.5 RGMII接口分析747.6 TBI接口分析75第八章 IEEE1394接口和通用可编程接口GPIOGPIO808.1 IEEE1394概述808.2 IEEE 1394总线的主要技术特征808.3 IEEE1394总线技术应用特点8

8、38.4 IEEE1394接口的物理特质848.5 IEEE1394的版本858.6 IEEE 1394总线的应用868.7 IEEE1394总线技术应用的缺点878.8 USB与IEEE1394接口的比较878.9 GPIO接口简介888.10 GPIO接口的定义888.11 GPIO应用开发方法908.12 GPIO接口开发实例92结束语95第一章 RS-232接口（串口UART）RS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换

9、接口技术标准”。 该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。随着设备的不断改进，出现了代替DB25的DB9接口，现在都把RS232接口叫做DB9。1.1RS232接口定义及引脚介绍DB25引脚说明（左上角为1，右下角为25）：引脚号引脚说明引脚号引脚说明1屏蔽地线11数据发送(-)2TXD 发送数据12-17未定义3RXD 接收数据18数据接收(+)4RTS 请求发送19未定义5CTS 允许发送20数据终端准备好 DTR6DSR 数据准备好21未定义7SG 信号地22振铃 RI8DCD 载波检测23-24未定义9发送返回(+)

10、25接收返回(-)标准的细节10未定义DB9引脚说明（左上角为1，右下角为9）：引脚号引脚号1DCD 载波检测6DSR数据准备好2RXD 接收数据7RTS 请求发送3TXD 发送数据8CTS 允许发送4DTR 数据终端准备好9RI 振铃提示5SG信号地DB25转DB9接口方式 25芯接口234567820229芯接口3278651491.2 RS232工作原理在RS-232标准中，字符是以一串行的比特串来一个接一个的串行（serial）方式传输，优点是传输线少，配线简单，传送距离可以较远。最常用的编码格式是异步起停（asynchronous start-stop）格式，它使用一个起始比特后面紧

11、跟7或8 个数据比特（bit），然后是可选的奇偶校验比特，最后是一或两个停止比特。所以发送一个字符至少需要10比特，带来的一个好的效果是使全部的传输速率，发送信号的速率以10划分。一个最平常的代替异步起停方式的是使用高级数据链路控制协议（HDLC）。在RS-232标准中定义了逻辑1和逻辑0电压级数，以及标准的传输速率和连接器类型。信号大小在正的和负的315v之间。RS-232规定接近0的电平是无效的，逻辑1规定为负电平，有效负电平的信号状态称为传号marking，它的功能意义为OFF，逻辑0规定为正电平，有效正电平的信号状态称为空号spacing，它的功能意义为ON。根据设备供电电源的不同，5

12、、10、12和15这样的电平都是可能的。mark和space是从电传打字机中来的术语。电传打字机原始的通信是一个简单的中断直流电路模式，类似与圆转盘电话拨号的中的信号。Marking状态是指电路是断开的，spacing状态就是指电路是接通的。一个space就表明有一个字符要开始发送了，相应的停止的时候，停止位就是marking。当线路中断的时候，电传打字机不打印任何有效字符，周期性的连续收到全0信号RS-232设计之初是用来连接调制解调器做传输之用，也因此它的脚位意义通常也和调制解调器传输有关。RS-232的设备可以分为数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment, F

13、or example, PC）和数据通信设备（DCE，Data Communication Equipment）两类，这种分类定义了不同的线路用来发送和接受信号。一般来说，计算机和终端设备有DTE连接器，调制解调器和打印机有DCE连接器。但是这么说并不是总是严格正确的，用配线分接器测试连接，或者用试误法来判断电缆是否工作，常常需要参考相关的文件说明。RS-232指定了20个不同的信号连接，由25个D-sub（微型D类）管脚构成的DB-25连接器。很多设备只是用了其中的一小部分管脚，出于节省资金和空间的考虑不少机器采用较小的连接器，特别是9管脚的D-sub或者是DB-9型连接器被广泛使用绝大多数

14、自IBM的AT机之后的PC机和其他许多设备上。DB-25和DB-9型的连接器在大部分设备上是雌型，但不是所有的都是这样。最近，8管脚的RJ-45型连接器变得越来越普遍，尽管它的管脚分配相差很大。EIA/TIA 561标准规定了一种管脚分配的方法，但是由Dave Yost发明的被广泛使用在Unix计算机上的Yost串连设备配线标准（Yost Serial Device Wiring Standard）以及其他很多设备都没有采用上述任一种连线标准。1.3 RS232接口设置串行通信在软件设置里需要做多项设置，最常见的设置包括波特率（Baud Rate）、奇偶校验（Parity Check）和停止位

15、（Stop Bit）。1、波特率（又称鲍率）：是指从一设备发到另一设备的波特率，即每秒钟多少比特bits per second (bit/s)。典型的波特率是300, 1200, 2400, 9600, 15200, 19200等bit/s。一般通信两端设备都要设为相同的波特率，但有些设备也可以设置为自动检测波特率。2、奇偶校验（Parity）：是用来验证数据的正确性。奇偶校验一般不使用，如果使用，那么既可以做奇校验（Odd Parity）也可以做偶校验（Even Parity）。奇偶校验是通过修改每一发送字节（也可以限制发送的字节）来工作的。如果不作奇偶校验，那么数据是不会被改变的。在偶校验

16、中，因为奇偶校验位会被相应的置1或0（一般是最高位或最低位），所以数据会被改变以使得所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中“1”的个数为偶数；在奇校验中，所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中“1”的个数为奇数。奇偶校验可以用于接受方检查传输是否发送生错误如果某一字节中“1”的个数发生了错误，那么这个字节在传输中一定有错误发生。如果奇偶校验是正确的，那么要么没有发生错误要么发生了偶数个的错误。如果用户选择数据长度为8位，则因为没有多余的比特可被用来作为同比特，因此就叫做“无位元（Non Parity）”。3、停止位：是在每个字节传输之后发送的，它用来帮助接受信号方硬件重同步。RS-23

17、2在传送数据时，并不需要另外使用一条传输线来传送同步信号，就能正确的将数据顺利传送到对方，因此叫做“异步传输”，简称UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)，不过必须在每一笔数据的前后都加上同步信号，把同步信号与数据混和之后，使用同一条传输线来传输。比如数据11001010被传输时，数据的前后就需加入Start(Low)以及Stop(High)等两个比特，值得注意的是，Start信号固定为一个比特，但Stop停止比特则可以是1、1.5或者是2比特，由使用RS-232的传送与接收两方面自行选择，但需注意传送与接受两者的选择必须一致。在串行

18、通信软件设置中D/P/S是常规的符号表示。8/N/1（非常普遍）表明8bit数据，没有奇偶校验，1bit停止位。数据位可以设置为7、8或者9，奇偶校验位可以设置为无（N）、奇（O）或者偶（E），奇偶校验可以使用数据中的比特（bit），所以8/E/1就表示一共8位数据位，其中一位用来做奇偶校验位。停止位可以是1、1.5或者2位的（1.5是用在波特率为60wpm的电传打字机上的）。4、流量控制：当需要发送握手信号或数据完整性检测时需要制定其他设置。公用的组合有RTS/CTS, DTR/DSR或者XON/XOFF（实际中不使用连接器管脚而在数据流内插入特殊字符）。接受方把XON/XOFF信号发给发送

19、方来控制发送方何时发送数据，这些信号是与发送数据的传输方向相反的。XON信号告诉发送方接受方准备好接受更多的数据，XOFF信号告诉发送方停止发送数据直到知道接受方再次准备好。XON/XOFF一般不赞成使用，推荐用RTS/CTS控制流来代替它们。 XON/XOFF是一种工作在终端间的带内方法，但是必须两端都支持这个协议，而且在突然启动的时候会有混淆的可能。 XON/XOFF可以工作于3线的接口。RTS/CTS最初是设计为电传打字机和调制解调器半双工协作通信的，每次它只能一方调制解调器发送数据。终端必须发送请求发送信号然后等到调制解调器回应清除发送信号。尽管RTS/CTS是通过硬件达到握手，但它有

20、自己的优势。ASR（Automatic Send Receive）电传打字机有一个纸带读卡机。当读卡机读数据的时候字符被发提交去。ASR电传打字机里收到一个XOFF字符就关掉纸带读卡机收到一个XON字符就启动纸带读卡机。当远端系统有必要降低发送放的速率时就发出XOFF。在原始的系统中，消息要用纸带事先准备好，传送的时间才能被缩短。那时的带宽非常有限并且昂贵，有时候传输不得不推迟到晚上进行，这也正推动了简明电报表达的发展。在有些早期的小型机中，ASR纸带读卡机和纸带穿孔器也是唯一的恢复程序的方法。1.4 RS232的缺点（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。RS232接口任何一条信号

21、线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”为-3 -15V；逻辑“0”：+3 +15V ，噪声容限为2V。即要求接收器能识别高于+3V的信号作为逻辑“0”，低于-3V的信号作为逻辑“1”，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负 。与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。第二章 USB接口（通用串行总线接口）2.1 USB接口定义通用串行总

22、线（英文：Universal Serial Bus，简称USB）是连接外部装置的一个串口汇流排标准，在计算机上使用广泛，但也可以用在机顶盒和游戏机上，补充标准On-The-Go（OTG）使其能够用于在便携装置之间直接交换资料。USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口即插即用和热插拔功能。USB接口可连接127种外设，如鼠标和键盘等。USB是在1994年底由英特尔等多家公司联合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成为当今电脑与大量智能设备的必配接口。USB版本经历了多年的发展，到如今已经发展为3.0版本。2.2发展历程2.2.1 USB 1.0USB 1.

23、0是在1996年出现的，速度只有1.5Mb/s(位每秒)； 1998年升级为USB 1.1，速度也大大提升到12Mb/s，在部分旧设备上还能看 到这种标准的接口。USB1.1是较为普遍的USB规范，其高速方式的传输速率为12Mbps，低速方式的传输速率为1.5Mbps（b是Bit的意思），b/s 一般表示位传输速度，bps 表示位传输速率，数值上相等。B/s与b/s，BPS(字节每秒)与bps（位每秒）不能混淆。1MB/s（兆字节/秒）=8Mbps（兆位/秒），12Mbps=1.5MB/s，大部分MP3为此类接口类型。22.2.2 USB2.0USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它

24、的传输速率达到了480Mbps，折算为MB为60MB/s，足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说，所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题，而且像USB 线、插头等等附件也都可以直接使用。使用USB为打印机应用带来的变化则是速度的大幅度提升，USB接口提供了12Mbps的连接速度，相比并口速度提高达到10倍以上，在这个速度之下打印文件传输时间大大缩减。USB 2.0标准进一步将接口速度提高到480Mbp

25、s，是普通USB速度的20倍，更大幅度降低了打印文件的传输时间。2.2.3 USB 3.0由Intel、微软、惠普、德州仪器、NEC、ST-NXP等业界巨头组成的USB 3.0Promoter Group宣布，该组织负责制定的新一代USB 3.0标准已经正式完成并公开发布。USB3.0也被认为是SuperSpeedUSB为那些与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。从键盘到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。新的USB3.0在保持与USB2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能： 极大提高了带宽

26、高达5Gbps全双工（USB2.0则为480Mbps半双工） 实现了更好的电源管理 能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现USB充电电池、LED照明和迷你风扇等应用。 能够使主机更快地识别器件 新的协议使得数据处理的效率更高USB3.0可以在存储器件所限定的存储速率下传输大容量文件（如HD电影）。例如，一个采用USB3.0的闪存驱动器可以在15秒钟将1GB的数据转移到一个主机，而USB2.0则需要43秒。2.3 接口引脚介绍USB是一种常用的pc接口，他只有4根线，两根电源两根信号，故信号是串行传输的，usb接口也称为串行口，usb2.0的速度可以达到480Mbps。可以满足各种工业和民用需

27、要.USB接口的输出电压和电流是： +5V 500mA 实际上有误差，最大不能超过+/-0.2V 也就是4.8-5.2V 。usb接口的4根线一般是下面这样分配的，需要注意的是千万不要把正负极弄反了，否则会烧掉usb设备或者电脑的南桥芯片：黑线：gnd 红线：vcc 绿线：data+ 白线：data-USB接口定义图USB接口定义 （颜色）一般的排列方式是：红白绿黑从左到右定义：红色USB电源： 标有VCC、Power、5V、5VSB字样白色USB数据线：（负）DATA-、USBD-、PD-、USBDT-绿色USB数据线：（正）DATA+、USBD+、PD+、USBDT+黑色地线： GND、G

28、round2.4 USB种类随着各种数码设备的大量普及，特别是MP3和数码相机的普及，我们周围的USB设备渐渐多了起来。然而这些设备虽然都是采用了USB接口，但是这些设备的数据线并不完全相同。这些数据线在连接PC的一端都是相同的，但是在连接设备端的时候，通常出于体积的考虑而采用了各种不同的接口。下面简单介绍Mini类型sub接口的各种应用。2.4.1 Mini B型5Pin这种接口可以说是最常见的一种接口了，这种接口由于防误插性能出众，体积也比较小巧，所以正在赢得越来越多的厂商青睐，如今这种接口广泛出如今读卡器、MP3、数码相机以及移动硬盘上。2.4.2 Mini B型4Pin这种接口常见于以

29、下品牌的数码产品：奥林巴斯的C系列和E系列，柯达的大部分数码相机，三星的MP3产品(如Yepp)，SONY的DSC系列，康柏的IPAQ系列产品Mini B型4Pin还有一种形式，那就是Mini B型4Pin Flat。顾名思义，这种接口比Mini B型4Pin要更加扁平，在设备中的应用也比较广泛。2.4.3 Mini B型8Pin Round这种接口和前面的普通型比起来，就是将原来的D型接头改成了圆形接头，并且为了防止误插在一边设计了一个凸起。这种接头可以见于一些Nikon的数码相机，CoolPix系列比较多见。虽然Nikon一直坚持用这种接口，但是在一些较新的机型中，例如D100和CP200

30、0也都采用了普及度最高的Mini B型5Pin接口。2.4.4 Mini B型8Pin 24这种接口也是一种比较常见的接口了，例如我们熟悉的iRiver的著名的MP3系列，其中号称“铁三角”的180TC，以及该系列的很多其他产品采用的均是这种接口。这种接口的应用范围也还算是广，不过从iRiver自3XX系列全面换成Mini B型5Pin的接口后，这种规格明显没有Mini B型5Pin抢眼了。2.4.5 Micro USBMicro USB是USB 2.0标准的一个便携版本，比部分手机使用的Mini USB接口更小，Micro-USB4是Mini-USB的下一代规格，由USB标准化组织美国USB

31、 Implementers Forum（USB-IF）于2007年1月4日制定完成。Micro-USB 支持OTG，和Mini-USB一样，也是5pin的。Micro系列的定义包括标准设备使用的Micro-B系列插槽；OTG设备使用的Micro-AB插槽；Micro-A和Micro-B插头，还有线缆。Micro系列的独特之处是他们包含了不锈钢外壳，万次插拔不成问题。2009年10月26日在瑞士日内瓦举办的国际电联ITU-T第五研究组(SG5)全会上完成了通用移动终端及其它ICT设备的电源适配器和充电器方案框架标准讨论并通过，并申请进入报批程序。这实际意味着全球都将统一手机充电器标准。2.5 U

32、SB优点1、可以热插拔。就是用户在使用外接设备时，不需要关机再开机等动作，而是在电脑工作时，直接将USB插上使用。2、携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长，对用户来说，随身携带大量数据时，很方便。当然USB硬盘是首要之选了。3、标准统一。大家常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与个人电脑连接，这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等。4、可以连接多个设备。USB在个人电脑上往往具有多个接口，可以同时连接几个设备，如果接上一个有四个端口的USB HUB时，就可以再连上；四个USB设备，以此类推，尽可以

33、连下去，将你家的设备都同时连在一台个人电脑上而不会有任何问题(注：最高可连接至127个设备)。第三章 IrDA(红外线接口）3.1 IrDA接口定义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2400bps到115200bps，传输范围1 m，传输半角度为15度到30度。最近I

34、rDA扩展了其物理层规格使数据传输率提升到4Mbps。PXA27x就是使用了这种扩展了的物理层规格。3.2 IrDA协议分析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,IrOBEX和IrLAN等。3.2.1 IrDA红外串行物理层协议：IrPHY定义了4Mb/s以下速率的半双工连接标准。在IrDA物理层中，将数据通信按发送速率分为三类：SIR、MIR和FIR。串行红外（SIR）的速率覆盖了RS-232端口通常支持的速率（9600bps1152

35、Kbps）。MIR可支持0.576Mbps和1.152Mbps的速率；高速红外（FIR）通常用于4Mbps的速率，有时也可用于高于SIR的所有速率。4Mb/s连接使用4PPM编码，1.152Mb/s连接使用归零OOK编码，编码脉冲的占空比为0.25。115.2kb/s以及以下速率的连接使用占空比为0.1875的归零OOK编码。3.2.2 IrLAP红外链路接入协议：IrLAP定义了链路初始化、设备地址发现、建立连接（其中包括比特率的统一）、数据交换、切断连接、链路关闭以及地址冲突解决等操作过程。它是从异步数据通信标准高级数据链路控制（HDLC）协议演化而来的。IrLAP使用了HDLC中定义的标

36、准祯类型，可用于点对点和点对多的应用。IrLAP的最大特点是，由一种协商机制来确定一个设备为主设备，其他设备为从设备。主设备探测它的可是范围，寻找从设备，然后从那些相应它的设备中选择一个并试图建立连接。在建立连接的过程中，两个设备彼此协调，按照它们共同的最高通信能力确定最后的通信速率。以上所说的寻找和协调过程都是在9.6kbps的波特率下进行的。3.2.3 IrLMP红外链路管理协议：IrLMP是IrLAP之上的一层链路管理协议，主要用于管理IrLAP所提供的链路连接中的链路功能和应用程序以及评估设备上的服务，并管理如数据速率、BOF的数量（帧的开始）及连接转换向时间等参数的协调、数据的纠错传

37、输等。3.2.4 IrIAS,IrLPT,IrCOMM,IrOBEX,IrLAN是建立在IrLAP之上的应用。3.3 IrDA建立连接的过程当 IrDA被建立时,它为自己设置下列目标：“建立可互操作的，廉价的红外线资料互连标准能维持无连接的， 定向无线电传送的使用者模型，能适应活动的宽带的的要连接到外围设备和主机的应用。”IrDA选择短射程的、无连接的、点对点定向的红外线通信模型有两主要的原因。1. 第一,它初始的目标市场为支持IrDA的设备将是可移动的2. 第二, IrDA选择这个通信模型因为它最低的价格。IrDA建立连接通信分四个阶段1. 设备发现和地址解析发现过程是IrDA 设备查明在通

38、讯范围是否有其它设备的过程。 在此情况下，发现范围内所有设备的地址，也就是IrLAP操控的设备序号， 也有的是由IrLMP层指定的。哪个设备的发现程序占有时间槽， 那个设备就控制发现过程。当范围内有多个设备时，这种分槽的办法减少了冲突的可能性。在等待560ms后（普通断开方式规则），初始设备在每个时间槽的头部开始发现过程， 并广播帧标记。当听到初始发现槽时， 设备将随机选择一个响应。当设备接收到它选择槽的帧标记时，传送一个发现响应帧。 在发现过程中所有的帧都采用HDLC的无编号的交换标识（XID）类型。如果参加发现过程的设备有重复的地址，那就需启动地址解析过程。 地址解析过程与发现过程相似，它

39、用探测地址冲突来启动过程，仅解析有冲突的地址。 初始设备向冲突的地址传送地址解析XID命令，这个地址的设备选择另一个随机地址和槽响应。 初始这像以前一样传送槽标记，而原先地址冲突的设备选择恰当的槽响应。 一旦过程结束，每个设备将有唯一地址。如果仍有冲突，此过程反复进行。2. 链接建立一旦发现和地址解析过程完成后，应用层可以决定它希望连接到哪一个被发现的设备。 应用层将发一个连接请求，它最终选择调用适当的IrLAP服务原语。 IrLAP层连接远程设备是采用发送带轮换查询位（poll bit）的设置正常响应模式（SNRM）的命令帧。 假设远程的设备能接受连接，它将发送一个带中止位的无编号应答响应帧

40、， 指示连接已经被接受。在正常环境下，启动连接的设备（发送SNRM）是主设备，其它设备是从设备。3. 信息交换和链接复位信息交换过程的操作实在主从模式下进行的，就是主设备控制从设备的访问。 主设备发出命令帧，从设备响应。为了保证在同一时间里只有一个设备能传送帧， 一个传送许可令牌在主、从设备间交换。一个传送许可令牌在主、从设备间交换。 主设备通过发送带轮换查询位的控制帧传递一个传送许可令牌给从设备， 从设备通过带结束位的响应帧返回令牌。传送数据时，从设备保留令牌， 一旦数据传输结束或达到最长转换时间，它必须将令牌返回主设备。 当然，主设备也受最长传送时间的限制，但没有数据传送时，主设备允许保留

41、令牌。4. 链接终止一旦数据传输完，主、从设备之一将断开链接。如果主设备希望断开链接，它将发送带轮询位的断开命令给从设备。从设备返回带终止位的未编号确认帧应答。 两个设备将都处于正常断开模式，采用其参数（9600bps）。一旦两个设备处于正常中断模式，传输媒介对于任何设备都是空闲的，都可以开始设备发现，地址解析，连接建立过程。3.4 IrLAP协议分析IrDA提供的服务分为两大类，即面向连接的服务和无连接的服务。具体分为4种：Request 由上层协议送达，用来激活服务Indication 用于将服务初始化请求通知上层应用Response 上层协议用于接受服务请求Confirm IrLAP层报

42、告服务结果另外也是Infra Red Data Association的缩写，即红外线接口3.5 红外通讯电路标准方案红外发射电路由红外线发射管L2 和限流电阻R2 组成。当主板红外接口的输出端IRTX输出调制后的电脉冲信号时，红外线发射管将电脉冲信号转化为红外线光信号发射出去。电阻R2 起限制电流的作用，以免过大的电流将红外管损坏。当R2 的阻值越小，通过红外管的电流就越大，红外管的发射功率也随电流的增大而增大，发射距离就越远，但R2 的阻值不能过小，否则会损坏红外管或主板红外接口！ 红外通信电路标准方案红外接收电路由红外线接收管L1 和取样电阻R1 组成。当红外接收管接收到红外线光信号时，

43、其反向电阻会随光信号的强弱变化而相应变化，根据欧姆定律可以得知通过红外接收管L1 和电阻R1 的电流也会相应变化，而在取样电阻两端的电压也随之变化，此变化的电压经主板红外接口的输入端IRRX 输入主机。由于不同的红外接收管的电气参数不同，所以取样电阻R1 的阻值要根据实际情况作一定范围的调整。第四章 SPI（串行外围设备接口）4.1 SPI接口的定义SPI(Serial Peripheral Interface-串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器SP

44、DR。外围设备包括FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线NSS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。4.2 SPI简介 SPI接口的全称是Serial Peripheral Interface，意为串行外围接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM

45、、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。 SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。4.3 SPI的特点SPI一共有11位有用信号，每位信号差分成两个信号用来提高传输抗干扰性，在物理连接上用标准25芯D型插头座（DB25)传输，因此连线多且复杂，传输距离短，容易出现故障。而ASI(异步串行接口）用串行传输，只需要一根同轴电缆线，连线简单，传输距离长。（1）MOSI 主器件数据输出，从器件数据输入（2）MISO 主器件数据输入，从器件数据输出（3）SCLK 时钟信号，由主器件产生,最大为fPCLK/2，从模式频率最大为fCPU/2（4）NSS 从器件使能信号，由主器件控制,有的IC会标注为CS(Chip select)在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器，传输的数据为8位，在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下，按位传输，高位在前，低位在后。如下图所示，在SCLK的上升沿上数据改变，同时一位数据被存入移位寄