[发明专利]一种红外通信信号的调制与接收方法

说明书

技术领域

本发明属于MCU之间的数据通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种红外通信信号的调制与接收方法。

背景技术

在嵌入式系统中，MCU与MCU之间的数据通信通常采用的方式是：

1、近距离

使用总线、串口、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、I²C等进行近距离数据通信。通常使用串口，因为MCU内部有专门的硬件电路。

2、远距离

通常使用RS485总线进行远距离通信，这也用到了MCU的串口，传输距离比较远。

以上两种数据通信方式满足了在嵌入式系统中开发的基本需求。

但在一些恶劣的环境中，为了保证相连接的重要设备或是人机操作一侧的安全，并降低开发和生产中的相关成本，不用同时使用高性能的器件与设备，如耐高压，高温，高温度，高腐蚀的器件，需要将两块MCU进行全方位的电气隔离，以保证整个嵌入式系统的可靠性与安全性，避免或减少可能产生的大的财产损失。

要想实现电气系统的完全隔离，通过红外线在空中的传播来传递信息，进行数据通信是常用且可靠的数据传输手段。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，需要小角度(30度锥角以内)，短距离，点对点直线数据传输才能传输信息，故安全性较强。

红外通信适合应用在需要短距离无线通信的场合，进行点对点的直线数据传输。红外通信收/发的组件也是标准化产品，要利用红外线来实现上述功能，得由红外发射管和接收管实现。

在发射端，将数据调制为某一频率的脉冲序列，经电光转换电路，驱动红外发射管以红外光脉冲的形式发出。

图1是红外通信信号的解码原理图。

红外通信过程中，红外接收直接影响整个红外通信过程的成败，基本原理如图1示。

基本参数与要求如下：

1、红外发射、接收管工作频率f在(30k，56k)范围内，较为常用的工作频率f＝38khz；

2、为使红外通信信号成功地解码数据为一个低电平，要求连续输入的规则的红外光脉冲个数n不小于10个，且频率为红外接收管工作频率f，则一个低电平对应的红外光脉冲持续时间t_pi≥10/f，其中，Ee为红外光脉冲的幅度；

3、红外接收管开始解码的时间与红外通信信号开始时间相比较，会有一个延迟时间t_d，其大小在7/f与15/f之间，即7/f＜t_d＜15/f；

4、实际输出的红外通信信号的解码数据的低电平时间t_po与红外光脉冲持续时间t_pi有一个时间-5/f到6/f的误差，即t_pi-5/f＜t_po＜t_pi+6/f，其中，VH、VL分别为高电平、低电平；

红外通信信号的调制方法有：1、硬件调制2、软件调制：PWM波的输出，或是普通I/O口输出。硬件调制无疑增加了硬件电路，而上面提到的软件调制方法是比较为繁琐，并且占用了MCU非通信端口。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不增加硬件电路、不占用MCU非通信端口，简单可靠且能减少软件开发成本的红外通信信号的调制与接收方法。

为实现上述发明目的，本发明红外通信信号的调制与接收方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、将发送端MCU内置的串行外设接口SPI的波特率设置为红外通信信号的工作频率f；

(2)、发送端的MCU要送一个数据时，将其对应的二进制的每一位进行调制：

发送一位数据0时，串行外设接口SPI连续发送a个，a大于等于3的0x55数据，即01010101；

发送一位数据1时，串行外设接口SPI连续发送a个，a大于等于3的0x00数据，即00000000；

串行外设接口SPI发送的数据驱动红外发射管，输出调制的红外通信信号：4a个规则的频率为工作频率f的红外光脉冲对应一个低电平，无红外光脉冲对应高电平；

(3)、在接收端，红外接收管对接收到的调制的红外通信信号进行接收：当接收到4a个规则的红外光脉冲时，解码为一个低电平，没有接收红外光脉冲时，解码为高电平。

本发明的发明目的是这样实现的：