IrDA协议栈在嵌入式环境下实现研究

摘要

本文重点研究IrDA(InfraredDataAssociation，红外数据协会)协议栈在嵌入式环境下的编程实现，将程序写入目标芯片，使其通过目标板上的红外收发器与移动通信设备(手机)的红外口能建立红外链路通道，实现正常的数据传输，为后续将此嵌入式目标元件应用于汽车发动机故障诊断作准备。　　IrDA协议栈主要包括三层：物理层(IrPHY)、链路建立协议层(IrLAP)、链路管理协议层(IrLMP)，每一层均建立在它的下一层之上，而其它的高级协议层均是在这三层的基础上建立的，从而使建立和保持无差错数据传输成为可能。本论文对各协议层内部的数据结构和运作过程进行了细致的分析，并提出了简化红外协议的两种方法，一种是采用精简的协议(IrLite)，一种是采用带协议的芯片MCP2150，并对两种方法的优缺点进行了论述。　　根据物理层规则及要求，并综合考虑了硬件性能和总体成本以及后续实际应用所需条件之后，选择了Atmel公司生产的ATmega128作为整个系统的核心处理器，选择了和当前软硬件环境配套的红外收发器件(HSDL-3002)，红外编码/解码器(HSDL-7001)，从而搭建了整个红外通信系统的硬件平台。此外，根据各协议层规则及精简要求，通过编写通信协议程序实现红外通信系统的软件平台。　　调试整体程序，并在实际应用中进一步改进。提出结合汽车发动机故障诊断系统，利用KWP2000协议与汽车随车诊断系统OBD-Ⅱ建立连接，实时读取汽车发动机的状态信息，这是汽车故障诊断领域与日益全民化的移动通信领域相结合的一次创新尝试。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外相关研究综述

1.2.1国内外红外通信应用与研究

1.2.2目前国内外市场红外无线通信产品

1.3研究意义

1.4红外与蓝牙

1.5本文的主要内容

第二章IrDA协议栈分析研究

2.1 IrDA协议栈介绍

2.2红外物理层(IrPHY)和帧生成器(Framer)

2.2.1参数定义

2.2.2脉冲调制

2.2.3帧结构

2.3链路建立协议层(IrLAP)

2.3.1环境特征

2.3.2 IrLAP连接中的主站和从站

2.3.3操作模式

2.3.4 IrLAP帧格式与帧封装

2.3.5 IrLAP服务过程描述

2.4链路管理协议层(IrLMP)

2.4.1概述

2.4.2 IrLMP专用术语

2.4.3连接复用

2.4.4连接控制

2.4.5帧格式

2.4.6信息访问服务(1AS)

2.5可选协议层

2.5.1微型传输协议层(TTP)

2.5.2项目交换协议(IrOBEX)

2.6简化IrDA协议方案

2.6.1方案的提出

2.6.2精简IrDA协议(IrLite)

2.6.3固件实现

2.7本章小结

第三章红外通信硬软件实现方案

3.1物理层硬件的设计方案

3.1.1嵌入式系统

3.1.2 ATmega128简介

3.1.3红外编码/解码器(HSDL-7001)简介

3.1.4红外收发器(HSDL-3002)简介

3.1.5物理层整体实现方案

3.2 IrDA协议栈软件的设计方案

3.2.1软件设计流程

3.2.2状态机实现

3.2.3 IrDA协议栈设计实现

3.3本章小结

图

第四章基于红外无线通信的汽车发动机故障诊断

4.1市场需求

4.2 KWP2000串行通信协议简介

4.2.1数据链路层

4.2.2诊断服务

4.2.3 ISO 9141 K线串行链路收发器

4.3 OBD-Ⅱ(On-Board Diagnositics)随车诊断系统

4.3.1 OBD-Ⅱ诊断座

4.3.2 OBD-Ⅱ主要功能

4.4整体实现

4.5本章小结

第五章系统整体设计实现

5.1硬件设计实现

5.2软件部分设计实现

5.2.1协议层数据结构

5.2.2连接建立的关键部分实现

5.2.3程序调试

5.3本章小结

结论

1本设计的创新之处

2后续研究的建议与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

附录1 CRC-CCITT循环冗余算法的源代码