無(wú)線紅外傳輸設(shè)計(jì)技術(shù)(08-100)

　　紅外無(wú)線是計(jì)算機(jī)與外設(shè)的一種常用連接技術(shù)。本文介紹紅外編/譯碼器與主控機(jī)和光收發(fā)器的連接設(shè)計(jì)。

　　MCP2122是一款I(lǐng)rDA標(biāo)準(zhǔn)編/譯碼器。它有兩個(gè)接口：主機(jī)UART接口與IR接口(圖1)，前者與發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的主控器接口;后者連接至光收發(fā)電路，將電脈沖轉(zhuǎn)換為紅外光(編碼)，或?qū)⒓t外光變換為電脈沖(譯碼)。IR光收發(fā)電路可以是標(biāo)準(zhǔn)IR光收發(fā)器(如TFDU4300)，也可以用分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　MP2122器件內(nèi)部由三個(gè)功能塊組成(見圖1)：時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路(16×CLK)，復(fù)位電路以及IR標(biāo)準(zhǔn)編/譯碼電路。16×CLK提供電路工作所必須的時(shí)鐘信號(hào);復(fù)位電路支持外部復(fù)位信號(hào);IR編/譯碼邏輯是依據(jù)IrDA標(biāo)準(zhǔn)物理層規(guī)范設(shè)計(jì)的，編碼電路將8位字節(jié)數(shù)據(jù)變換為IrDA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，而譯碼電路則將IrDA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)變換為8位數(shù)據(jù)字節(jié)。

　　MCP2122的工作需要一個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)，16×CLK引腳就是器件時(shí)鐘輸入端，它與主UART接口和IR接口無(wú)關(guān)。16×CLK確定了器件工作時(shí)所有定時(shí)關(guān)系。16×CLK信號(hào)也可稱為位時(shí)鐘(BITCLK)，每位有16個(gè)BITCKK，用來(lái)產(chǎn)生TXIR和IXIR的位圖形。由此可知，MCP2122的波特率是由16×CLK決定的，計(jì)算公式為F16×CLK=16*(波特率)。表1示出了幾種常用波特率與其相應(yīng)的16×CLK頻率。

　　IR編譯碼信號(hào)是這樣的，如果TX引腳發(fā)送的值是個(gè)邏輯低信號(hào)，TXIR引腳則輸出7個(gè)時(shí)鐘周期低電平，3個(gè)時(shí)鐘周期邏輯高電平，其余6個(gè)時(shí)鐘周期保持低;如果發(fā)送的值是邏輯高電平，TXIR引腳在整個(gè)16位時(shí)鐘周期內(nèi)輸出一個(gè)低電平。譯碼時(shí)，如果接收的值是邏輯低信號(hào)，RXIR引腳在開始3位時(shí)鐘周期內(nèi)是低電平，其余13位時(shí)鐘周期是高電平;如果接收的值是邏輯高信號(hào)，RXIR引腳在整個(gè)16位時(shí)鐘周期內(nèi)是高電平。這樣，RX引腳電平將處于相應(yīng)的狀態(tài)。

　　MCP2122與主控制器接口有4個(gè)信號(hào)，TX與RX連接至主控器的UART，這2個(gè)信號(hào)是有一定波特率的串行信號(hào)，由起始位、數(shù)據(jù)位和終止位組成。RESET引腳用來(lái)將MCP2122處于某個(gè)確定的狀態(tài)，該引腳加以低電平時(shí)迫使其輸出引腳進(jìn)入默認(rèn)的狀態(tài)。16×CLK是器件的工作時(shí)鐘，其頻率應(yīng)是所需波特率的16倍，為了使器件正常工作，時(shí)鐘頻率必須與波特率相匹配。時(shí)鐘的信號(hào)源可以是：

　　·電路板系統(tǒng)時(shí)鐘：這個(gè)信號(hào)是現(xiàn)成的，可直接連接至16×CLK引腳，唯一要注意的就是與波特率匹配問(wèn)題。

　　·主控器I/O引腳上固件產(chǎn)生的時(shí)鐘。主控器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)是一件十分簡(jiǎn)單的工作，只是會(huì)占用MCU的工作時(shí)間。以PICmicroMCU為例，可以用BSF指令來(lái)產(chǎn)生上升邊，BCF指令會(huì)產(chǎn)生下降邊。兩條指令生成一個(gè)脈沖信號(hào)，其周期(即頻率)可根據(jù)波特率及指令周期來(lái)確定。

　　·主控器硬件產(chǎn)生時(shí)鐘：硬件能減少固件的開銷，還能使波特率更高。一個(gè)典型的PICmicro器件使用CCP模塊來(lái)生成時(shí)鐘。在模式初始化配置后無(wú)需額外的軟件開銷，且時(shí)鐘與UART是同步的。CCP模是可配置成捕捉、比較或PWM工作方式的硬件模塊，與主控器的TIME1或TIME2協(xié)同工作。產(chǎn)生16×CLK需要PWM模式，用Timer2作為時(shí)基。PIC16F877A的CCP模塊處于PWM模式時(shí)的簡(jiǎn)化方框圖如圖2所示。PWM模式充分利用MCU內(nèi)部Q時(shí)鐘(一個(gè)指令周期4個(gè)Q時(shí)鐘)實(shí)現(xiàn)50%的占空比，而最小PWM周期為指令周期。PWM周期為：

　　T=[(PR2)+1]×4×Tosc(TMR2預(yù)設(shè)值)

　　上式中，PR2為寄存器中值，Tosc為時(shí)鐘振蕩器周期。