基于STM8L單片機的IrDA紅外通訊設計

1、作品簡介

最近發(fā)現(xiàn)立創(chuàng)商城上有個IrDA收發(fā)器出現(xiàn)！玩夠了常見的WIFI、藍牙、GPRS、2.4G nRF24L01電子器件和模塊，筆者對IrDA還是沒用過，決定嘗嘗鮮咯！因此，做了下面這個IrDA紅外數(shù)據(jù)通訊設計。

實驗板外形圖：

PS： 這個實驗板，因為電路較簡單，筆者采用的是立創(chuàng)商城上，下單即可領(lǐng)取的“STM8L051+LT8920+ME6209的評估板模塊（PCB空板）”進行改裝的，該板的編號是：C94731。

什么是IrDA？ 順此，先給大家簡單介紹一下：

IrDA是紅外數(shù)據(jù)組織（Infrared Data Association）的簡稱，目前廣泛采用的IrDA紅外連接技術(shù)就是由該組織提出的。到目前為止，全球采用IrDA技術(shù)的設備超過了5000萬部。 IrDA已經(jīng)制訂出物理介質(zhì)和協(xié)議層規(guī)格，以及2個支持IrDA標準的設備可以相互監(jiān)測對方并交換數(shù)據(jù)。 初始的IrDA1.0標準制訂了一個串行，半雙工的同步系統(tǒng)，傳輸速率為2400bps到115200bps，傳輸范圍1 m，傳輸半角度為15度到30度。最近IrDA擴展了其物理層規(guī)格使數(shù)據(jù)傳輸率提升到4Mbps。

IrDA數(shù)據(jù)協(xié)議由物理層，鏈路接入層和鏈路管理層三個基本層協(xié)議組成，另外，為滿足各層上的應用的需要，IrDA棧支持IrLAP， IrLMP， IrIAS， IrIAP， IrLPT， IrCOMM，IrOBEX和IrLAN等。

需要特別指出的是：本實驗只是IrDA物理層的通訊實驗。

2、作品亮點

① 所選用的IrDA收發(fā)器TFBS4711是一個小體積的紅外收發(fā)模組，尺寸6x3x1.9mm。

② 符合IrPHY1.2 標準，IrFM快速鏈接需求。

③ 通信速率：115.2kbs （SIR），支持雙向、全半工的通訊鏈接。

④ 可實現(xiàn)的直線通訊距離：~1米。

⑤ 使用內(nèi)置支持IrDA底層信號編碼和解碼的低功耗單片機STM8L051F3P6做主控。

⑥ 該IrDA模組耗電量極小，關(guān)斷電流只有大概10nA。

⑦ 采用最常用的MicroUSB插座作為電源輸入接口。

⑧ 本實驗所用的IrDA通信具有功耗低、鏈接時間短、通信安全、無電磁干擾等優(yōu)點！

3、硬件原理圖描述

首先，我們先來這個實驗電路的構(gòu)架圖：

其中，單片機驅(qū)動部分的原理圖，可為多個部分，下面逐個介紹：

第一部分： 單片機主控部分

備注說明： 上圖采用ST公司的低功耗單片機STM8L051F3P6進行設計，該單片機的PC5和PC6分別鏈接到IrDA收發(fā)器TFBS4711的TX和RX端口，而單片機的PB4用來控制TFBS4711的電源使能端，當PB4=0的時候，IrDA收發(fā)器才可正常工作，反之PB4=1，那么IrDA收發(fā)器關(guān)斷，此時的耗電量極少噢！D1和D2是工作狀態(tài)指示燈，分別連接到PC0、PC1。

第二部分：單片機外圍部分

備注說明： 如上圖所示，P2是SWIM接口，單片機STM8L051F3P6的程序，可通過ST-LINK/V2 開發(fā)工具對該芯片下載或仿真。而S1~S4是輕觸按鍵，本實驗電路，只焊接安裝了S4按鍵，因為其它按鍵用不到。

第三部分：系統(tǒng)的供電電源部分

備注說明： 如上圖所示，F(xiàn)1是可恢復保險絲（0.2A）， U3是3.3V的LDO。D3是電源指示燈。

第四部分：IrDA模組TFBS4711的相關(guān)簡介

TFBS4711是一個小體積的紅外收發(fā)模組，它支持半雙工的IrDA紅外通信，傳輸速率可達115 .2kbit/s（SIR）。 模組內(nèi)部包含了一個PIN類型的光電二極管、一個紅外發(fā)射管（IRED）和一個低功耗的CMOS控制芯片。它是為低功耗的IRDA標準而設計，直線通信高達至1米。支持低功耗模式，當SD引腳有效的時候，這個模組的電流消化才10nA左右。相比一般的無線電傳輸（藍牙、WIFI、2.4G nRF24系列等等），紅外傳輸具有無電磁干擾、通信距離短但安全性高、使用簡單的特點，比如STM8或者STM32一般都集成了IrDA的硬件支持單元，結(jié)合使用TFBS4711即可快速建立起一個基于光技術(shù)的“無線”數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

4、材料清單（BOM列表）

以下是這個電子制作的BOM列表，器件是在立創(chuàng)商城（http://www.szlcsc.com）中采購的，PCB板的制造在深圳嘉立創(chuàng)完成。

5、軟件部分的描述

本實驗的主控單片機stm8L051F3P6 使用IAR公司的編譯器進行軟件開發(fā)，結(jié)合ST官方網(wǎng)站可下載的stm8L函數(shù)驅(qū)動庫，進行coding。軟件實現(xiàn)的主要功能是，按鍵S4觸發(fā)后，兩塊同樣配置和固件的PCBA板之間進行數(shù)據(jù)信息的交換，驅(qū)動LED等等。如下是實驗代碼的關(guān)鍵片段：

5-1、單片機stm8L051F3P6的IrDA 初始化片段

5-2、主控程序片段

PS： 篇幅有限，該實驗的完整軟件、工程源碼請參閱立創(chuàng)社區(qū)。

6、現(xiàn)場實驗圖

7、總結(jié)

相比一般的無線電傳輸（藍牙、WIFI、2.4G nRF24系列等等），紅外傳輸具有無電磁干擾、通信距離短但安全性高、使用簡單的特點，STM8或者STM32一般都集成了IrDA的硬件支持單元，操作IrDA就像操作串口一樣簡單！結(jié)合使用IrDA器件TFBS4711即可快速建立起一個基于光技術(shù)的“無線”數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。后續(xù)，我們將通過光纖的引入，進一步來介紹TFBS4711的高級應用，比如可隔離數(shù)萬伏高電壓的遠距離數(shù)據(jù)通信或完整的IrDA協(xié)議棧功能應用等。