红外链路协议在低端嵌入式系统上的设计与实现

论文摘要

红外通讯目前在短距离无线通讯的市场上占有主导地位，从实现的角度来看，红外通讯协议已经有了成熟统一的标准。然而，目前红外官方网站提供的协议栈标准较为庞大复杂，主要应用于PC，笔记本电脑等高性能处理器的硬件平台。另一方面，在嵌入式系统上由于处理器速度和内存瓶颈限制问题，不可能也没必要实现所有的功能。由于红外底层通讯硬件接口多是由各大厂商根据自己特定的硬件平台实现封装模块，因此目前介绍红外底层通讯实现的资料较少。本文就红外链路协议的精简和其在低端嵌入式系统上的实现进行了一些尝试，提出了相应的解决方案，并在相应的硬件平台上加以实现。红外通讯对于实时的要求较高，为了保证实时要求并达到性能最优，本文采用了汇编为实现语言。文中主要描述了三个方面的问题并深入分析了它们与具体芯片上汇编语言的实现结合：1． 循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)的差错控制原理及其算法实现。在深入探讨了CRC16的基本算法思路的基础上给出了该算法在红外通讯编码解码校验中的应用实现。2． 红外通讯中实时控制与收发数据问题。剖析了红外通讯中关于实时通讯的要求(毫秒级)和利用异步收发器UART收发数据原理，并给出了在相应硬件平台上的解决方案及其汇编语言实现过程。3． 红外链路层设计与状态机实现流程。讨论分析了如何在保证兼容的情况下对链路层进行精简和实现，并给出了精简后的适用于低端嵌入式系统的红外链路层及其状态机流程。这是本文讨论的重点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 序言
• 1. 1 红外通讯背景及其实现问题
• 1. 2 国内外研究现状
• 1. 3 在嵌入式系统上实现红外的难点
• 1. 4 本文讨论范围及实践
• 1. 5 本文的组织结构
• 第2章 红外协议栈结构及其通讯原理
• 2. 1 红外协议栈体系结构
• 2. 1. 1 基本协议层体系结构
• 2. 1. 2 上层应用协议体系结构
• 2. 2 红外通讯基本原理
• 2. 2. 1 红外硬件接口规范
• 2. 2. 2 嵌入式系统上的红外数据通讯
• 2. 3 小结
• 第3章 红外数据包编码解码校验
• 3. 1 循环冗余校验CRC原理及其算法实现
• 3. 1. 1 CRC背景及算法思想描述
• 3. 1. 2 算法实现方法比较及选用
• 3. 2 ST2204硬件平台及CRC16汇编语言实现
• 3. 2. 1 采用的硬件平台及微处理器芯片
• 3. 2. 2 65C02汇编上CRC16算法实现步骤
• 3. 3 红外数据帧编码解码格式
• 3. 3. 1 0. 576Mbit／s和1. 152Mbit／s速率下编码
• 3. 3. 2 0. 576Mbit／s和1. 152Mbit／s速率下帧格式
• 3. 4 小结
• 第4章 红外通讯实时控制
• 4. 1 ST2204中Timer时间精度控制
• 4. 1. 1 Timer计时基本思想及结构
• 4. 1. 2·ST2204 Timer使用过程及精度设置
• 4. 2·红外通讯中的实时控制要求及其相关实现
• 4. 3 小结
• 第5章 红外链路层设计与精简实现
• 5. 1 硬件实现平台
• 5. 2 硬件设计实现
• 5. 3 软件设计实现
• 5. 3. 1 软件总体结构设计
• 5. 3. 2 中断函数设计
• 5. 3. 3 状态机流程主要过程选用与精简设计
• 5. 3. 4 精简设计实现中主要的帧
• 5. 3. 5 初始化和关闭过程的选用与精简设计
• 5. 3. 6 设备发现过程的选用与精简设计
• 5. 3. 7 设备地址探察过程的选用与精简设计
• 5. 3. 8 连接建立过程的选用与精简设计
• 5. 3. 9 数据传输过程的精简设计
• 5. 3. 10 通讯参数协商过程精简设计
• 5. 3. 11 精简过程必须遵循的访问控制规则
• 5. 3. 12 实现中其他可选帧介绍
• 5. 4 相关测试数据
• 5. 5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）